TWI485584B - 觸摸面板及觸摸面板的驅動方法 - Google Patents

Description

觸摸面板及觸摸面板的驅動方法

本發明涉及由觸摸感測器(touch sensor)構成的觸摸面板及其驅動方法。本發明特別涉及將具有觸摸感測器的像素配置為矩陣形狀的觸摸面板及其驅動方法。再者，本發明涉及具有該觸摸感測器的半導體裝置和電子設備。

近年來，安裝有觸摸感測器的顯示裝置引人注目。安裝有觸摸感測器的顯示裝置被稱為觸摸面板或觸摸螢幕等(以下稱為觸摸面板)。作為觸摸感測器，例如有被稱為電阻式觸摸感測器或電容式觸摸感測器，這些觸摸感測器的不同點在於其工作原理。然而無論上述哪一種方式都能夠藉由將檢測對象接觸顯示裝置的顯示部等而輸入資料。

作為上述觸摸感測器的方式之一，可以舉出光式觸摸感測器。在光式觸摸面板中設置有檢測光的觸摸感測器，而將顯示螢幕還用作輸入區域。作為具有上述光式觸摸感測器的裝置的一個例子，可以舉出配置有進行影像接收的貼緊型區域感測器而具有影像接收功能的顯示裝置(例如參照專利文獻1)。在具有光式觸摸感測器的裝置中，從觸摸面板照射光，在觸摸面板的給定位置存在著檢測對象的情況下，存在著檢測對象的區域的光被檢測對象遮斷，而其中一部分的光被反射。在觸摸面板內的像素中設置有能夠檢測光的光感測器(有時還稱為光電轉換元件)，藉由該光感測器檢測被反射的光，能夠知道在該區域中存在著檢測對象。

另外，正在研究開發具有個人識別功能等的移動電話等可攜式資訊終端等的電子設備(例如參照專利文獻2)。作為個人識別，可以舉出指紋、臉、手形、掌紋和手靜脈的形狀等。在將個人識別功能提供在與顯示部不同的部分中的情況下，會導致零部件個數的增多、電子設備的重量及價格的增大。專利文獻3公開了根據外側光線的亮度進行指尖部分的檢測的技術。

專利文獻1日本專利申請公開2001-292276號公報

專利文獻2日本專利申請公開2002-033823號公報

專利文獻3日本專利申請公開2007-183706號公報

以往，例如當在能夠進行彩色顯示的觸摸面板中設置光式觸摸感測器(光感測器)時，會產生被檢測對象反射的光的色相的不均勻，而難以準確地讀取檢測對象。上述光的色相的不均勻是與顯示影像相應的。

作為解決上述問題的方法之一，可以舉出提高觸摸感測器的集成度的方法。但是，當提高觸摸感測器的集成度時，會使顯示裝置的開口率降低，而使顯示品質降低。就是說，在觸摸感測器的集成度與顯示裝置的開口率之間存在權衡關係。

鑒於上述問題，本發明的一個實施例的目的在於提供一種能夠高精度地讀取檢測對象而不提高觸摸感測器的集成度(即，不降低顯示裝置的開口率)的觸摸面板。

鑒於上述問題，本發明的一個實施例是提供一種藉由減輕與顯示影像相應的色相的不均勻而提高檢測對象的讀取精度的觸摸面板及其驅動方法。具體地說，確定觸摸面板上的檢測對象的檢測區域，而從該區域照射均勻的光。本發明的一個實施例是：在將光感測器設置在像素中的觸摸面板中，使顯示裝置顯示影像，在顯示該影像的狀態下檢測出檢測對象的接近或接觸來決定檢測區域，並當使該檢測區域中的像素的灰度相同時讀取檢測對象。這裏，像素的灰度較佳與設置在檢測區域中的像素中的最明亮的像素相同。最較佳地是，使像素的灰度為高亮，即白顯示。這是因為藉由進行白顯示能夠將照射到檢測對象的光的強度設定為最大程度的緣故。

像這樣，藉由使各像素的灰度相同，能夠使照射到檢測對象的來自像素的每單位面積及單位時間的光的強度大致相同。

這裏，要使像素的灰度相同，只要控制視頻信號即可。藉由使設置在檢測區域中的像素的視頻信號相同，能夠使像素的灰度相同。

因此，本發明的一個實施例是一種將光感測器設置在像素中的觸摸面板的驅動方法，包括如下步驟：使顯示裝置顯示影像；在顯示所述影像的狀態下檢測檢測對象的接近或接觸來決定檢測區域；以及當使所述檢測區域中的像素的視頻信號大致相同時讀取檢測對象。

本發明的一個實施例是一種將光感測器設置在像素中的觸摸面板的驅動方法，包括如下步驟：使顯示裝置顯示影像；在顯示所述影像的狀態下檢測檢測對象的接近或接觸來決定檢測區域；以及當使所述檢測區域中的像素的視頻信號與設置在所述檢測區域中的像素中的最明亮的像素的視頻信號相同時讀取檢測對象。

本發明的一個實施例是一種將光感測器設置在像素中的觸摸面板的驅動方法，包括如下步驟：使顯示裝置顯示影像；在顯示所述影像的狀態下檢測出檢測對象的接近或接觸來決定檢測區域；以及當使所述檢測區域中的像素的視頻信號與高亮時的信號(白顯示的信號)相同時讀取檢測對象。這裏，藉由將像素的每單位面積及單位時間的光的強度設定為最大程度，檢測區域的顯示通常成為白色。

本發明的一個實施例是一種藉由上述結構的驅動方法而驅動的觸摸面板。

在上述結構的觸摸面板中，像素的顏色的排列較佳為三角形排列。藉由使像素為三角形排列，能夠降低色相的不均勻。

在上述結構的觸摸面板中，所述觸摸面板具有的顯示裝置較佳為液晶顯示裝置。這是因為如下緣故：當上述結構的觸摸面板由發光裝置構成時，在使檢測區域內的像素的灰度與設置在檢測區域中的像素中的最明亮的像素相同的情況下，耗電量增大。但是，當觸摸面板由液晶顯示裝置構成時，只要改變液晶分子的取向，即可，從而能夠不增加背光燈的耗電量地從檢測區域照射其強度均勻的光。

在上述結構的觸摸面板中，上述液晶顯示裝置的高亮時的從像素照射的光的強度較佳大致均勻。更較佳地是，作為液晶顯示裝置的背光燈，使用冷陰極螢光燈(CCFL)或白色發光二極體(LED)。這是因為如下緣故：藉由使用冷陰極螢光燈或白色發光二極體作為液晶顯示裝置的背光燈，能夠不增加背光燈的耗電量地從檢測區域照射其強度均勻的光。

另外，在本發明的一個實施例的觸摸面板的顯示部中將像素配置為矩陣形狀，並在各像素中設置有薄膜電晶體。該薄膜電晶體的閘極連接於掃描線，而該薄膜電晶體的源極連接於信號線。

即使採用在像素中設置有光感測器的觸摸面板，也能夠實現高靈敏度的檢測。

根據上述結構，能夠實現能夠進行高靈敏度的檢測的觸摸面板，由於使空間解析度得到提高，從而使檢測對象的讀取精度得到提高。另外，因為不降低開口率，所以能夠不降低顯示品質地提高觸摸面板的讀取精度。

因此，能夠詳細並準確地讀取檢測對象。因此，能夠進行觸摸面板上的指紋識別等，從而即使不設置另一設備也能夠識別檢測對象。

下面，關於本發明的實施例參照附圖進行詳細說明。但是，本發明不局限於以下說明。所屬技術領域的技術人員可以很容易地理解一個事實，就是其方式和詳細內容可以被變換為各種各樣的形式而不脫離本發明的宗旨及其範圍。因此，本發明不局限於下面所示的實施例中的記載內容。注意，當參照附圖說明本發明結構之際，在不同的附圖中也使用相同的附圖標記來表示相同的部分。此外，當表示相同的部分之際，有時使用相同的陰影線圖案(hatch pattern)而並不使用附圖標記。

下面，說明本發明的一個實施例的觸摸面板及驅動方法。

圖1是示出本發明的一個實施例的觸摸面板的結構的一個例子的區塊圖。圖1所示的觸摸面板100具有顯示部102和計算控制電路部104。

計算控制電路部104具有顯示元件控制電路106、計算電路108和感測器控制電路110。

顯示部102具有像素電路112、顯示元件驅動電路114和感測器驅動電路116。

顯示元件控制電路106具有使用從計算電路108發送的信號產生控制顯示元件驅動電路114的信號並將它供給給顯示元件驅動電路114的功能。

計算電路108具有產生供給給顯示元件驅動電路114的控制信號的功能、以及根據從感測器控制電路110接收的資料產生供給給感測器驅動電路116的控制信號的功能。具體地說，計算電路108具有產生用來顯示在顯示部102上顯示的影像的信號的功能、以及產生使感測器的檢測靈敏度成為最佳狀態的決定檢測時間等的控制信號的功能。再者，計算電路108具有根據從感測器控制電路110接收的資料產生供給給顯示元件控制電路106的影像顯示資料的功能。另外，計算電路108等使用的記憶體電路既可設置在計算電路108中，又可作為其他電路而設置。這裏，記憶體電路是用來儲存資料的電路，它具有儲存計算電路108執行的計算程式、影像處理用濾波器和查找表等的ROM(唯讀記憶體)、儲存計算電路108的計算結果和影像資料等的RAM(隨機存取記憶體)等。

感測器控制電路110具有產生控制感測器驅動電路116的信號並將它供給給感測器驅動電路116的功能、以及處理從感測器接收的信號的功能。具體地說，感測器控制電路110具有使用從計算電路108發送的信號產生定時信號和脈寬控制信號等並將它供給給感測器驅動電路116的功能。另外，感測器控制電路110具有使從感測器驅動電路116接收的信號編碼化(類比至數位轉換)以產生發送到計算電路108的資料的功能。

顯示元件驅動電路114具有掃描線顯示元件驅動電路118和信號線顯示元件驅動電路120，並控制像素電路112具有的顯示元件。

掃描線顯示元件驅動電路118具有只對特定的行中的顯示元件的閘極電極施加高電位的功能。這裏，高電位是指足以使設置在顯示元件中的薄膜電晶體導通的程度以上的電位。

信號線顯示元件驅動電路120具有只對連接於特定的列中的顯示元件的源極佈線的電極施加給定電位的功能。這裏，給定電位是指使顯示元件進行所希望的顯示所需的程度的電位。

另外，在具有由掃描線顯示元件驅動電路118使其閘極電極變成高電位的薄膜電晶體的顯示元件中，藉由使薄膜電晶體導通，使對應於信號線顯示元件驅動電路120的電位的電流流過，或者施加電壓，來進行所希望的顯示。

感測器驅動電路116具有掃描線感測器驅動電路122和感測器輸出信號接收電路124。

掃描線感測器驅動電路122具有只對連接於特定的行中的感測器的薄膜電晶體的閘極電極施加高電位的功能。這裏，高電位是指足以使設置在感測器中的薄膜電晶體導通的程度以上的電位。

感測器輸出信號接收電路124具有接收特定的列中的感測器的輸出信號的功能。

像素電路112是由多個像素集合而形成的。在各像素中設置有顏色濾光片層或發光層等，以使像素進行紅(R)、綠(G)和藍(B)中的任一顏色的發光。

一般來說，在使用液晶元件設置顯示部102的情況下，在與此相對的基板一側設置有顏色濾光片層，但是本發明不局限於此，只要在適當的位置設置有顏色濾光片層，即可。就是說，還可以使用顏色濾光片陣列(COA，即color filter on array)法設置顏色濾光片層。另外，在使用紅(R)、綠(G)和藍(B)的發光二極體設置背光燈的情況(即，採用場序制方式的情況下)，不一定必須使用顏色濾光片層。

在使用發光元件設置顯示部102的情況下，設置有對應於紅(R)、綠(G)和藍(B)的發光層。

例如，在使用液晶元件構成本發明的一個實施例的觸摸面板的情況下，當檢測對象的顏色與紅(R)、綠(G)和藍(B)中的任一相似，並且檢測對象具有條紋花樣時，如果具有同一種顏色的顏色濾光片配置在一個直線上，就會發生檢測靈敏度顯著變低的問題。為了解決該問題，較佳地是，彼此錯開地配置具有同一種顏色的顏色濾光片，而不將它們配置在一個直線上。圖2A至2C示出設置在本發明的一個實施例的觸摸面板中的顏色濾光片的顏色佈局的例子。圖2A示出被稱為鑲嵌排列的排列。圖2B示出將具有同一種顏色的顏色濾光片以在傾斜方向上逐個錯開的方式配置，並且其是以固定間隔在相反方向上同樣配置的排列。圖2C示出被稱為三角形排列的排列。這裏，因為如果採用三角形排列可以使各種顏色的配置的差異小，所以最較佳地是如圖2C所示那樣採用三角形排列。但是，顏色濾光片的配置不局限於圖2A至2C所示的配置。注意，發光層的配置也可以援用上述說明。

下面，對如下工作進行說明：在本發明的一個實施例的觸摸面板中，如圖3A至3C所示，在觸摸面板的顯示部顯示圓的狀態下，將檢測對象接近或接觸圓的左下部的情況下的工作。

圖3A示出顯示部130顯示圖131，並且檢測對象132不接近或接觸顯示部130的狀態。圖3A所示的顯示部130相當於顯示部102，而設置有圖1所示的像素電路112。

圖3B示出將檢測對象132配置在顯示部130的正上方，但是它不接近或接觸顯示部130的狀態。在顯示部130與檢測對象132之間保持不使檢測對象132被檢測出的充分的間隔。

圖3C示出將檢測對象132接近或接觸顯示部130顯示的圓131的左下部的狀態。藉由檢測出檢測對象132，決定檢測區域，而在檢測區域中控制灰度，以使每單位面積及單位時間的光的強度大致一定。下面，參照圖4說明上述工作。

如圖3C所示，當檢測對象132接近或接觸顯示部130時，檢測對象132被檢測出。觸摸面板判定檢測對象132是否接近或接觸觸摸面板的顯示部130(步驟140)。只要隔一定週期進行該判定工作，即可，例如可以使觸摸面板每隔1/60秒進行該判定工作一次。只要從掃描線感測器驅動電路122向連接於像素電路112內的光感測器的所有薄膜電晶體的閘極依次供給信號，按行(每個掃描線)使用感測器輸出信號接收電路124檢測每列的信號線的電流值，以進行上述判定工作，即可。

當檢測對象132接近或接觸觸摸面板的顯示部130時，設置在像素電路112內的光感測器檢測出檢測對象132而確定檢測對象132接近或接觸的區域(檢測區域133)(步驟141)。就是說，當檢測對象132接近或接觸觸摸面板的顯示部130時，反射光(被檢測對象132反射的背光燈等照射的光)照射到檢測區域133的光感測器。當臨界值以上(或高於臨界值)的強度的反射光照射到該光感測器時，觸摸面板判定檢測對象132接近或接觸，而確定反射光的強度為臨界值以上(或高於臨界值)的區域作為檢測區域133。這裏，因為連接於像素電路112內的光感測器的薄膜電晶體按行依次導通，所以藉由測定連接於該薄膜電晶體的信號線的電流值而判定該電流值是否為在臨界值以上的強度的反射光照射到光感測器時能夠得到的電流值以上，能夠判定反射光的強度是否為臨界值以上。

另外，在只當檢測對象132接觸觸摸面板的顯示部130表面時才進行檢測的情況下，有時會發生只依靠來自背光燈等的光的反射光很難判定檢測對象132是接觸還是接近觸摸面板的顯示部130表面。因此，在只當檢測對象132接觸觸摸面板的顯示部130表面時才進行檢測的情況下，還可以在顯示部130的光感測器與顯示部130表面之間設置導光板來照射大致平行於該表面的方向的光而實現全反射，以對檢測對象接觸的區域進行檢測。

然後，在確定檢測區域133之後，立即控制灰度，以使該區域內的每單位面積及單位時間的光的強度大致一定(步驟142)。此時，使檢測區域133內的像素的灰度為一定。另外，將連接於檢測區域133內的光感測器的所有薄膜電晶體的閘極設定為高電位，而使薄膜電晶體導通。此時，連接於設置在顯示部130內的檢測區域133側的光感測器的所有薄膜電晶體關閉(步驟143)。

另外，在液晶元件中，可以藉由控制像素的透射率或背光燈的亮度而控制檢測區域133的灰度(控制從檢測區域133發出的光的每單位面積及單位時間的光的強度)。另外，像素的透射率可以藉由控制像素電極與相對電極之間的電壓而控制。發光顯示裝置也可以同樣地藉由控制施加在夾有發光元件的兩個電極之間的電壓，來控制檢測區域133的灰度。只要將視頻信號設定為一定，就能夠將檢測區域133的灰度控制為一定。或者，在發光顯示裝置採用時間灰度方式的情況下，還可以藉由控制發光時間而控制每單位面積及單位時間的光的強度。

這裏，較佳地是，調整為一定的檢測區域內的像素的視頻信號與該區域的步驟141以前的每單位面積及單位時間的光的強度最大的視頻信號相同，更較佳地是，使該區域進行白顯示。這是因為藉由儘量增加像素的每單位面積及單位時間的光的強度，強度高的光照射到檢測對象而使來自檢測對象的反射光的強度也變高，從而使被檢測的光的最大值得到提高，而使解析度得到提高的緣故。尤其是，使空間解析度得到提高。另外，在將檢測區域內的像素的每單位面積及單位時間的光的強度設定為步驟141以前的最大值的情況下，能夠使從檢測區域照射的光的強度均勻，而不增加背光燈的耗電量。

然後，其灰度調整為相同的光從檢測區域133內照射到檢測對象132。照射的光的一部分被檢測對象132表面反射，並且反射的光被設置在像素中的光感測器檢測出。具體地說，藉由將反射光照射到光感測器，產生光伏效應，而使電流從連接於光感測器的處於導通狀態的薄膜電晶體的源極流向汲極，並且由感測器輸出信號接收電路124藉由各信號線接收輸出信號(步驟144)。

由感測器輸出信號接收電路124接收的輸出信號被感測器控制電路110編碼化(類比至數位轉換)(步驟145)，並發送到計算電路108。計算電路108對從感測器控制電路110供給的信號進行處理而產生影像資料(步驟146)。然後，再次判定檢測對象132是否接近或接觸觸摸面板的顯示部130(步驟140)。或者，還可以在進行步驟141至146的工作的同時，進行步驟140的工作。

如上所述，從檢測區域133內的其灰度被調整了的觸摸面板向檢測對象132照射其色相均勻的光，然後照射的光的一部分被檢測對象132反射，該反射光入射到設置在顯示部130中的光感測器。由此檢測出的反射光的強度反映檢測對象的三維形狀。就是說，藉由使用該反射光，能夠提高空間解析度。

這裏，假設在不使從檢測區域照射的光的強度為均勻的情況下由光感測器檢測反射光的情況。因為用於檢測的反射光在反射後經過液晶層，所以該反射光依賴於顯示影像。因此，當在不使從檢測區域照射的光的強度為均勻的情況下由光感測器檢測反射光時，因為由光感測器檢測的信號依賴於顯示影像，從而難以準確地讀取檢測對象。根據本發明的一個電施例，能夠解決上述問題。

如上所述，本發明的一個實施例的觸摸面板還可以為非接觸型觸摸面板。因為本發明的一個實施例的觸摸面板增大檢測區域的每單位面積及單位時間的光的強度，所以即使將它應用於非接觸型觸摸面板也是有效的。

實例1

在本實例中，作為觸摸面板的較佳方式之一，參照圖5說明具有液晶元件的觸摸面板的一個例子。圖5是示出作為檢測對象的手指135接觸觸摸面板的顯示部的狀態的截面圖。

作為基板150，使用玻璃基板或石英基板等透光基板。在基板150上至少設置有薄膜電晶體151、薄膜電晶體152和光感測器153。薄膜電晶體151連接於光感測器153，而薄膜電晶體152連接於液晶元件。在光感測器153中，層疊有n型半導體層160、i型半導體層161和p型半導體層162。n型半導體層160包含賦予n型導電性的雜質元素(如磷)。i型半導體層161為本質半導體。p型半導體層162包含賦予p型導電性的雜質元素(如硼)。

雖然在圖5中使用頂閘型薄膜電晶體作為薄膜電晶體151及152，但是不局限於此，而還可以使用底閘型薄膜電晶體。另外，薄膜電晶體151及152的半導體層使用多晶矽形成，但是不局限於此，薄膜電晶體151及152的半導體層還可以使用非晶矽、單晶矽、並五苯等有機半導體或透明非晶氧化物半導體(TAOS，即Transparent Amorphous Oxide Semiconductor)等形成。另外，當要在基板150上形成單晶矽時，藉由接合在離表面有預定深度的區域中設置有損傷區域的單晶矽基板與基板150，並從該損傷區域剝離單晶矽基板，而能夠在基板150上形成單晶矽。

覆蓋薄膜電晶體151及薄膜電晶體152上地設置有絕緣層154。在絕緣層154上設置有絕緣層155，並且在絕緣層155上設置有絕緣層156。像素電極157設置在絕緣層156上，而光感測器153設置在絕緣層155上。光感測器153藉由下部電極158並藉由設置在絕緣層155中的開口部電連接於薄膜電晶體151。

另外，在相對基板170上設置有相對電極171、顏色濾光片層172和外敷層173。相對基板170和基板150由密封劑固定，相對基板170和基板150的基板間隔由間隔物175保持為大致一定。像素電極157和相對基板171夾有液晶層174，而構成液晶元件。

這裏，較佳地是，顏色濾光片層172如實施例所述那樣採用圖2A至2C所示的配置而設置。最較佳地是，採用圖2C所示的三角形排列。這是因為能夠藉由採用三角形排列作為顏色濾光片的排列減少顏色的不均勻的緣故。

另外，較佳地是，如圖5所示，將顏色濾光片層172設置為與光感測器153和像素電極157的兩者重疊。

另外，較佳地是，如圖5所示，將光感測器153設置為與薄膜電晶體152的閘極電極163重疊，並還與薄膜電晶體152的信號線164重疊。

在液晶顯示裝置中設置有背光燈。在圖5中，背光燈設置在基板150一側，並在空心箭頭所示的方向上照射光。背光燈可以使用冷陰極螢光燈或白色發光二極體。較佳使用白色發光二極體，這是因為其亮度的調整範圍比冷陰極螢光燈大的緣故。

另外，例如，還可以將光感測器153也設置在驅動電路部來檢測外側光線，並藉由調整背光燈的亮度，實現適合於使用環境的顯示。

在本實例中，作為最較佳的方式之一，以上說明了使用冷陰極螢光燈或白色發光二極體作為液晶顯示裝置的背光燈的情況。這是因為如下緣故：藉由使用冷陰極螢光燈或白色發光二極體作為液晶顯示裝置的背光燈，能夠不增加背光燈的耗電量地從檢測區域照射其強度均勻的光。

但是，本發明不局限於此。例如，還可以使用紅(R)、綠(G)和藍(B)的三種發光二極體構成背光燈，而採用場序制方式。在此情況下，不必使用顏色濾光片層。

這裏，簡單地說明圖5所示的具有液晶元件的觸摸面板的製造方法的一個例子。

首先，製造具有結晶半導體層的頂閘型薄膜電晶體。這裏，在同一基板上形成具有閘極電極163的薄膜電晶體152和電連接於光感測器153的薄膜電晶體151。上述TFT可以分別使用n型薄膜電晶體或p型薄膜電晶體，實施者根據使用的電路而設計。另外，還在與形成上述TFT相同的步驟中形成以半導體層作為下部電極的儲存電容器。儲存電容器藉由以電容器佈線作為上部電極並以薄膜電晶體151及152的閘極絕緣層作為電介質而形成。

另外，在薄膜電晶體的層間絕緣層之一的絕緣層154中形成接觸孔，來形成電連接於各半導體層的源極電極及汲極電極或連接於上方佈線的連接電極。另外，還在與此相同的步驟中形成電連接於光感測器的薄膜電晶體151的信號線。還在與此相同的步驟中形成薄膜電晶體152的信號線。

接著，形成覆蓋信號線164的絕緣層155。注意，本實例示出透射型液晶顯示裝置的例子，因此使用能夠透射可見光的絕緣材料形成絕緣層155。接着，在絕緣層155中形成接觸孔，並在絕緣層155上形成下部電極158。

然後，將光感測器153形成為與下部電極158的至少一部分重疊。下部電極158是電連接光感測器153和薄膜電晶體151的電極。光感測器153藉由層疊n型半導體層160、i型半導體層161和p型半導體層162而形成。在本實例中，藉由電漿CVD法使用包含磷的微晶矽形成n型半導體層160，使用非晶矽形成i型半導體層161，並使用包含硼的微晶矽形成p型半導體層162。

接著，形成覆蓋光感測器153的絕緣層156。絕緣層156也使用能夠透射可見光的絕緣材料而形成。然後，在絕緣層156中形成接觸孔，並在絕緣層156上形成像素電極157。較佳地是，使用與像素電極157相同的層還形成光感測器153的上部電極。

接著，在絕緣層156上形成支柱間隔物(柱狀間隔物)。另外，還可以使用珠狀間隔物(球狀間隔物)代替柱狀間隔物。

接著，在使用TN液晶等的情況下，在像素電極157上塗敷取向膜，並進行摩擦處理。

另一方面，在相對基板170上形成顏色濾光片層172、外敷層173和相對電極171，並在相對電極171上塗敷取向膜，並進行摩擦處理。

然後，使用密封劑貼合基板150的塗敷有取向膜的表面和基板170的塗敷有取向膜的表面。在這些基板之間藉由液晶滴落法或液晶注入法配置液晶，以形成液晶層174。

另外，還可以使用不需取向膜的呈現藍相的液晶形成液晶層174。藍相是液晶相的一種，是指當使膽固醇相液晶的溫度上升時即將從膽固醇相轉變到均質相前出現的相。由於藍相只出現在較窄的溫度範圍內，所以為了改善溫度範圍而將混合有5重量%以上的手性試劑的液晶組成物用於液晶層174。包含呈現藍相的液晶和手性試劑的液晶組成物的回應速度短，為10μs至100μs，並且由於其具有光學各向同性而不需要取向處理從而視角依賴性低。

在採用液晶顯示裝置的情況下，當以傳感資料的處理週期作為一個框週期時，在大約1/60秒內檢測出一個接觸位置或檢測出指紋資料。注意，一個屏面的顯示週期被稱為一個框週期，分割對應於一個時間軸的一個框週期而形成多個子框週期。藉由將一個框週期分成兩個子框週期，子框週期變成一個框週期的一半(即，1/120秒)。在採用液晶顯示裝置的情況下，例如，可以使用兩個子框週期中的一個子框週期將影像信號輸入到像素一次而進行顯示，並使用另一個子框週期施加重定信號而在整個表面上瞬間進行白顯示。在此情況下，人眼不能感到一個子框週期的灰度變化，其結果是，人眼感到的是根據影像信號的灰度顯示與整個表面的白顯示複合而使一個框週期的灰度顯示高於根據影像信號的灰度。因此，較佳地是，以即使根據影像信號的灰度顯示與整個表面的白顯示複合也能獲得所希望的灰度的方式校正影像信號。

另外，較佳地是，在感測器控制電路內設置用來將類比信號轉換成數位信號的電路，以形成在低照度時輸出電壓飽和的方式的感測器控制電路。在低照度時輸出電壓飽和的方式能夠特別提高低照度區域中的解析度，能夠在提高輸出電壓的同時，擴大動態範圍。

注意，本發明的一個實施例的觸摸面板不僅可以使用液晶顯示裝置，而且還可以使用以EL顯示裝置為代表的發光裝置。

實例2

在本實例中，說明應用上述實施例及實例所示的觸摸面板的電子設備及使用它的應用例。

圖6A示出本發明的一個實施例的監視器型觸摸面板。圖6A所示的監視器型觸摸面板具有外殼176、顯示部177、支撐台178等。將本發明的一個實施例的觸摸面板內置於外殼176中，並將光感測器設置在顯示部177的像素中，從而顯示部177具有顯示功能和資訊輸入功能。藉由應用本發明的一個實施例的觸摸面板，能夠進行高靈敏度檢測，從而可以獲得讀取精度高的監視器型觸摸面板。

圖6B示出應用了本發明的一個實施例的觸摸面板的可攜式遊戲機。圖6B所示的可攜式遊戲機具有外殼181、第一顯示部182、第二顯示部183、揚聲器部184、操作鍵185、儲存媒體插入部186、輸入單元187、LED燈188、麥克風189。圖6B所示的可攜式遊戲機具有如下功能：讀出儲存在儲存媒體中的程式或資料來在第一顯示部182及第二顯示部183上顯示影像；藉由與其他可攜式遊戲機進行無線通信，共用資訊。藉由將本發明的一個實施例的觸摸面板用於第一顯示部182及第一顯示部183中的一者或兩者，能夠進行高靈敏度檢測。因此，能夠獲得具有讀取精度高的觸摸面板的遊戲機，不僅能夠提高安全性，而且還能夠提供比現有遊戲更複雜且更高度的遊戲。

圖7A和7B示出應用了本發明的一個實施例的觸摸面板的移動電話(所謂的智慧手機)。圖7A和7B所示的移動電話的外殼190具有顯示部191、操作按鈕192、外部連接埠193、揚聲器194和麥克風195。藉由用手指等觸摸顯示部191，能夠將資訊輸入到移動電話。

顯示部191的螢幕模式主要有三個。第一個是以影像顯示為主的顯示模式，第二個是以文字等資訊的輸入為主的輸入模式，而且第三個是混合了顯示模式和輸入模式的顯示/輸入模式。

圖7B是示出輸入模式時的移動電話的正面圖。如圖7B所示，在顯示部191上顯示鍵盤196，而在螢幕197中顯示由鍵盤196輸入的文字。在輸入模式中，為了優先文字的輸入操作，在顯示部191的螢幕的大多部分中顯示鍵盤196。根據所使用的語言改變鍵盤196的鍵排列。

另外，藉由將加速度感測器等檢測傾斜度的感測器設置在圖7A和7B所示的移動電話的內部，判斷移動電話的方向(縱向還是橫向)，而能夠對顯示部191的屏面顯示進行自動轉換。

另外，藉由接近或接觸(觸摸操作)顯示部191或對操作按鈕192進行操作，來轉換螢幕模式。另外，還可以根據顯示在顯示部191上的影像種類轉換螢幕模式。例如，當顯示在顯示部191上的影像信號為動態影像的資料時，將螢幕模式轉換成顯示模式，而當顯示在顯示部191上的影像信號為文字資料時，將螢幕模式轉換成輸入模式。

另外，當在輸入模式中藉由判定設置在顯示部191內的光感測器所檢測的信號得知在一定期間中沒有顯示部191的觸摸操作輸入時，可以將螢幕模式從輸入模式轉換成顯示模式。

如上述實施例所示，顯示部191是觸摸面板的顯示部。例如，藉由用手掌或手指觸摸顯示部191，來拍攝掌紋或指紋等，而能夠進行個人識別。或者，藉由將發出近紅外光的背光燈或發出近紅外光的傳感用光源用於顯示部，還可以拍攝手指靜脈、手掌靜脈等。藉由應用本發明的一個實施例的觸摸面板，能夠進行高靈敏度檢測，從而獲得具有讀取精度高的觸摸面板的移動電話。因此，例如，藉由註冊利用者的指紋，能夠獲得只有已註冊的利用者能夠使用的高安全性移動電話。

如上所述，能夠獲得具有上述效果的顯示部的電子設備。

本發明說明根據2008年10月2日在日本專利局申請的日本專利申請編號2008-257767而製作，所申請內容包括在本發明說明中。

100．．．觸摸面板

102．．．顯示部

104．．．計算控制電路部

106．．．顯示元件控制電路

108．．．計算電路

110．．．感測器控制電路

112．．．像素電路

114．．．顯示元件驅動電路

116．．．感測器驅動電路

118．．．掃描線顯示元件驅動電路

120．．．信號線顯示元件驅動電路

122．．．掃描線感測器驅動電路

124．．．感測器輸出信號接收電路

130．．．顯示部

131．．．圓

132．．．檢測對象

133．．．檢測區域

135．．．手指

140．．．步驟

141．．．步驟

142．．．步驟

143．．．步驟

144．．．步驟

145．．．步驟

146．．．步驟

150．．．基板

151．．．薄膜電晶體

152．．．薄膜電晶體

153．．．光感測器

154．．．絕緣層

155．．．絕緣層

156．．．絕緣層

157．．．像素電極

158．．．下部電極

160．．．n型半導體層

161．．．i型半導體層

162．．．p型半導體層

163．．．閘極電極

164．．．信號線

170．．．相對基板

171．．．相對電極

172‧‧‧顏色濾光片層

173‧‧‧外敷層

174‧‧‧液晶層

175‧‧‧間隔物

176‧‧‧外殼

177‧‧‧顯示部

178‧‧‧支撐台

181‧‧‧外殼

182‧‧‧第一顯示部

183‧‧‧第二顯示部

184‧‧‧揚聲器部

185‧‧‧操作鍵

186‧‧‧儲存媒體插入部

187‧‧‧輸入單元

188‧‧‧LED燈

189‧‧‧麥克風

190‧‧‧外殼

191‧‧‧顯示部

192‧‧‧操作按鈕

193‧‧‧連接埠

194‧‧‧揚聲器

195‧‧‧麥克風

196‧‧‧鍵盤

197‧‧‧螢幕

在附圖中：

圖1是說明觸摸面板的區塊圖；

圖2A至2C是說明觸摸面板的各顏色的配置的圖；

圖3A至3C是說明觸摸面板的工作的圖；

圖4是說明觸摸面板的工作的流程圖；

圖5是說明具有液晶元件的觸摸面板的截面圖；

圖6A和6B是說明應用觸摸面板的電子設備的圖；

圖7A和7B是說明應用觸摸面板的電子設備的圖。

133．．．檢測區域

Claims (30)

1. 一種觸摸面板的驅動方法，該觸摸面板係將光感測器設置在像素中，該方法包括如下步驟：在包括多個像素的顯示裝置中顯示影像；在顯示該影像的狀態下藉由檢測出被檢測對象反射的光來決定檢測區域；使該檢測區域中的像素的灰度相同；以及當使該檢測區域中的該像素的灰度相同時，讀取該檢測對象。
2. 根據申請專利範圍第1項之觸摸面板的驅動方法，其中當進行該讀取時供給給該檢測區域中的該等像素的視頻信號彼此相同。
3. 根據申請專利範圍第1項之觸摸面板的驅動方法，其中連接於設置在該檢測區域以外的區域的光感測器的薄膜電晶體被關閉。
4. 一種觸摸面板，該觸摸面板將光感測器設置在像素中，該觸摸面板係由根據申請專利範圍第1項之觸摸面板的驅動方法操作。
5. 根據申請專利範圍第4項之觸摸面板，其中發出同一種顏色的該多個像素彼此位置錯開地配置。
6. 根據申請專利範圍第4項之觸摸面板，其中該多個像素配置為三角形排列。
7. 根據申請專利範圍第4項之觸摸面板，其中該顯示裝置為液晶顯示裝置。
8. 根據申請專利範圍第7項之觸摸面板，其中使用冷陰極螢光燈作為該液晶顯示裝置的背光燈。
9. 根據申請專利範圍第7項之觸摸面板，其中使用白色發光二極體作為該液晶顯示裝置的背光燈。
10. 根據申請專利範圍第7項之觸摸面板，其中該液晶顯示裝置的液晶層包含呈現藍相的液晶。
11. 一種觸摸面板的驅動方法，該觸摸面板係將光感測器設置在像素中，該方法包括如下步驟：在包括多個像素的顯示裝置中顯示影像；在顯示該影像的狀態下藉由檢測出被檢測對象反射的光來決定檢測區域；使該檢測區域中的像素的灰度相同；以及當使該檢測區域中的該像素的灰度與該檢測區域中的該等像素中的最明亮的像素的灰度相同時讀取該檢測對象。
12. 根據申請專利範圍第11項之觸摸面板的驅動方法，其中當進行該讀取時供給給該檢測區域中的該等像素的視頻信號彼此相同。
13. 根據申請專利範圍第11項之觸摸面板的驅動方法，其中連接於設置在該檢測區域以外的區域的光感測器的薄膜電晶體被關閉。
14. 一種觸摸面板，該觸摸面板將光感測器設置在像素中，該觸摸面板係由根據申請專利範圍第11項之觸摸面板的驅動方法操作。
15. 根據申請專利範圍第14項之觸摸面板，其中發出同一種顏色的該多個像素彼此位置錯開地配置。
16. 根據申請專利範圍第14項之觸摸面板，其中該多個像素配置為三角形排列。
17. 根據申請專利範圍第14項之觸摸面板，其中該顯示裝置為液晶顯示裝置。
18. 根據申請專利範圍第17項之觸摸面板，其中使用冷陰極螢光燈作為該液晶顯示裝置的背光燈。
19. 根據申請專利範圍第17項之觸摸面板，其中使用白色發光二極體作為該液晶顯示裝置的背光燈。
20. 根據申請專利範圍第17項之觸摸面板，其中該液晶顯示裝置的液晶層包含呈現藍相的液晶。
21. 一種觸摸面板的驅動方法，該觸摸面板係將光感測器設置在像素中，該方法包括如下步驟：在包括多個像素的顯示裝置中顯示影像；在顯示該影像的狀態下藉由檢測出被檢測對象反射的光來決定檢測區域；使該檢測區域中的像素的灰度相同；以及當在該檢測區域中進行白顯示時，讀取該檢測對象。
22. 根據申請專利範圍第21項之觸摸面板的驅動方法，其中當進行該讀取時供給給該檢測區域中的該等像素的視頻信號彼此相同。
23. 根據申請專利範圍第21項之觸摸面板的驅動方法，其中連接於設置在該檢測區域以外的區域的光感測器 的薄膜電晶體被關閉。
24. 一種觸摸面板，該觸摸面板將光感測器設置在像素中，該觸摸面板係由根據申請專利範圍第21項之觸摸面板的驅動方法操作。
25. 根據申請專利範圍第24項之觸摸面板，其中發出同一種顏色的該多個像素彼此位置錯開地配置。
26. 根據申請專利範圍第24項之觸摸面板，其中該多個像素配置為三角形排列。
27. 根據申請專利範圍第24項之觸摸面板，其中該顯示裝置為液晶顯示裝置。
28. 根據申請專利範圍第27項之觸摸面板，其中使用冷陰極螢光燈作為該液晶顯示裝置的背光燈。
29. 根據申請專利範圍第27項之觸摸面板，其中使用白色發光二極體作為該液晶顯示裝置的背光燈。
30. 根據申請專利範圍第27項之觸摸面板，其中該液晶顯示裝置的液晶層包含呈現藍相的液晶。