專利名稱：顯示裝置和檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過(guò)光量檢測(cè)對(duì)被檢測(cè)物是否觸摸顯示畫面等進(jìn)行檢測(cè) 的技術(shù)。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，開(kāi)發(fā)了在液晶面板之類的顯示裝置的像素內(nèi)配置光傳感器并 能通過(guò)光從顯示畫面輸入信息的技術(shù)。該顯示裝置的像素內(nèi)的光傳感器， 構(gòu)成為具有例如光電二極管和電容器，根據(jù)光電二極管的受光量改變電 容器的電荷量，通過(guò)檢測(cè)電容器兩端的電壓人體檢測(cè)出該光傳感器的受光在這樣的構(gòu)成中，為了提高對(duì)手指是否觸摸顯示畫面的判別精度、或 坐標(biāo)位置的計(jì)算精度，提出了在檢測(cè)出所拍攝的圖像的邊緣的同時(shí)，使用 該邊緣圖像判別物體是否觸摸顯示畫面的技術(shù)(例如參照專利文獻(xiàn)1)。專利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)2006—244446號(hào)公報(bào)但是，在上述技術(shù)中，當(dāng)觸摸面板面時(shí)檢測(cè)出手指鼓起的狀態(tài)，判別 為已完成觸摸操作，所以無(wú)法判別手指以外的沒(méi)有彈力性的被檢測(cè)物的觸摸。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明正是鑒于如上所述的情況而完成的發(fā)明，其目的之一在于，提 供可以檢測(cè)出沒(méi)有彈力性的被檢測(cè)物是否觸摸顯示畫面的顯示裝置和檢 測(cè)方法。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的顯示裝置的特征在于，具有多個(gè)顯示 像素，在顯示畫面上顯示圖像；第一以及第二光傳感器，與上述顯示像 素對(duì)應(yīng)設(shè)置并分別檢測(cè)入射光量；光學(xué)構(gòu)件，其使來(lái)自第一方向的光入 射至上述第一光傳感器并使來(lái)自與上述第一方向不同的第二方向的光入射至上述第二光傳感器；存儲(chǔ)電路，其對(duì)使用上述第一傳感器以及第二 傳感器分別在第一期間檢測(cè)出的第一檢測(cè)結(jié)果和第二檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行存儲(chǔ)；比較電路，其在上述第一期間之后的第二期間，使用上述第一傳感 器以及第二傳感器分別檢測(cè)出第三檢測(cè)結(jié)果和第四檢測(cè)結(jié)果，然后將上 述第三檢測(cè)結(jié)果與上述第一檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行比較，將上述第四檢測(cè)結(jié)果與 上述第二檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行比較；和判別電路，其根據(jù)該比較結(jié)果判別被檢 測(cè)物是否觸摸顯示畫面。通過(guò)本發(fā)明，根據(jù)第一以及第二傳感器的檢測(cè) 結(jié)果判別被檢測(cè)物已觸摸顯示畫面。在本發(fā)明中，可以使用遮光構(gòu)件或透鏡層作為光學(xué)構(gòu)件。在這里，在 使用遮光構(gòu)件作為光學(xué)構(gòu)件的情況下，該光學(xué)構(gòu)件優(yōu)選為遮擋從上述第 二方向入射到上述第一光傳感器的光、并且遮擋從上述第一方向入射到 上述第二光傳感器的光的結(jié)構(gòu)。進(jìn)而，上述遮光構(gòu)件的結(jié)構(gòu)可以為具有 在上述第一以及第二光傳感器的鄰接邊界開(kāi)口的開(kāi)口部，特別優(yōu)選的結(jié) 構(gòu)是在上述顯示像素的視覺(jué)辨識(shí)或從背面方向觀察時(shí)，上述遮光構(gòu)件的 與上述第一以及第二光傳感器對(duì)應(yīng)的開(kāi)口部的中心線與上述第一以及第 二光傳感器的鄰接邊界線一致。另外，在本發(fā)明中，可以構(gòu)成為具有對(duì)上述多個(gè)顯示像素之間進(jìn)行遮 光的黑矩陣且上述黑矩陣兼用作上述遮光構(gòu)件。另一方面，當(dāng)使用透鏡層作為光學(xué)構(gòu)件時(shí)，優(yōu)選的結(jié)構(gòu)是該透鏡層被 設(shè)置在上述第一以及第二光傳感器的入射側(cè)，是向上述入射側(cè)凸起的透 鏡層。由此，可以提高光傳感器的檢測(cè)精度。其中，本發(fā)明并不僅僅可以是顯示裝置，作為顯示裝置的檢測(cè)方法也 可以進(jìn)行概括。在概括為檢測(cè)方法的情況下，是由上述第一光傳感器檢 測(cè)出的像和由上述第二光傳感器檢測(cè)出的像接近的情況，當(dāng)像的移動(dòng)速 度不同時(shí)，可以判別被檢測(cè)物正從對(duì)移動(dòng)速度更小的像進(jìn)行檢測(cè)的光傳 感器的入射方向接近，當(dāng)由上述第一光傳感器檢測(cè)出的像和由上述第二 光傳感器檢測(cè)出的像的距離與預(yù)先設(shè)定的閾值相比減小時(shí)，可以判別被 檢測(cè)物已觸摸顯示畫面。


圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的顯示裝置的結(jié)構(gòu)的圖。 圖2是表示該顯示裝置的像素的一個(gè)例子的圖。 圖3是表示該顯示裝置中像素和遮光構(gòu)件的配置的圖。 圖4是表示該顯示裝置中光學(xué)路徑的圖。圖5是表示該顯示裝置中的操作檢測(cè)的流程圖。 圖6是表示該顯示裝置中的操作檢測(cè)的流程圖。 圖7是表示該顯示裝置中的操作檢測(cè)的流程圖。 圖8是表示該顯示裝置中的操作檢測(cè)的流程圖。 圖9是表示該顯示裝置中光傳感器和透鏡層的位置關(guān)系的圖。 圖中IO—控制電路，12、 16—Y驅(qū)動(dòng)器，14一X驅(qū)動(dòng)器，18 —讀出 電路，20 —判別電路，IIO —像素，112 —掃描線，114一數(shù)據(jù)線，120 —顯 示系統(tǒng)，124 —液晶元件，130R、 130L—光傳感器，134 —光電二極管，142、 143 —控制線，144R、 144L一讀出線，150 —遮光構(gòu)件。
具體實(shí)施方式
以下，參照

本發(fā)明的實(shí)施方式。該實(shí)施方式中的顯示裝置例如是汽車導(dǎo)航系統(tǒng)的顯示部分，配置在車 輛的儀表板的中央。其中，在該說(shuō)明中，就駕駛座側(cè)以及副駕駛座惻而言， 將朝向車輛的前進(jìn)方向以右側(cè)為駕駛座側(cè)(左側(cè)為副駕駛座側(cè))的右舵車 為基準(zhǔn)。為此，如果反過(guò)來(lái)從顯示裝置進(jìn)行觀察，則左側(cè)成為駕駛座側(cè)(右 側(cè)成為副駕駛座側(cè))。圖1是表示該顯示裝置1的結(jié)構(gòu)的圖。其中，關(guān)于汽車導(dǎo)航系統(tǒng)中顯 示和輸入以外的結(jié)構(gòu)，因?yàn)榕c本發(fā)明沒(méi)有直接關(guān)系，所以省略。如該圖所示，顯示裝置1具有控制電路10、 Y驅(qū)動(dòng)器12、 X驅(qū)動(dòng)器 14、 Y驅(qū)動(dòng)器16、讀出電路18、判別電路12以及顯示面板100。其中，在顯示板100中，像素110排列成矩陣狀。在這里，參照?qǐng)D2說(shuō)明像素110。像素110實(shí)際上如圖1所示排列成矩陣狀，從排列成矩陣狀的像素中 選出任意一個(gè)像素并將其示于圖2。其中，在矩陣狀的排列中，掃描線112在X方向上延伸并由一行的像素110共用，數(shù)據(jù)線U4在Y方向上延伸并由一列像素共用。同樣地，控 制線142、 143在X方向上延伸并由一行像素共用，讀出線144R、 144L 的對(duì)在Y方向上延伸并由一列像素共用。如圖2所示，像素IIO分成顯示系統(tǒng)120、和光傳感器130R、 130L。其中，顯示系統(tǒng)(顯示像素)120具有n溝道型的晶體管122、液晶 元件124和存儲(chǔ)電容126。晶體管122的柵電極與掃描線112連接，源電 極與數(shù)據(jù)線114連接，漏電極與作為液晶元件124的一端的像素電極和存 儲(chǔ)電容126的一端共同連接。液晶元件124的另一端是被保持成電壓Vcom 且在各像素110共用連接的公共電極128。其中，在本實(shí)施方式中，即便是存儲(chǔ)電容126的另一端，對(duì)于各像素 都保持成電壓Vcom，所以從電學(xué)的角度來(lái)看是與公共電極128共用連接。液晶元件124為透過(guò)型，眾所周知，通過(guò)與晶體管122的漏電極連接 的像素電極和在各像素110中共用的公共電極夾持液晶，成為與像素電極 和公共電極所保持的電壓的有效值相對(duì)應(yīng)的透過(guò)率。在這樣的液晶元件124中，如果掃描線112成為與閾值以上的電壓相 當(dāng)?shù)腍電平，則晶體管122成為導(dǎo)通狀態(tài)，提供給數(shù)據(jù)線114的電壓被施 加到像素電極。為此，當(dāng)掃描線112成為H電平時(shí)，若使數(shù)據(jù)線114為與 灰度對(duì)應(yīng)的電壓，則向液晶元件124寫入與該灰度對(duì)應(yīng)的電壓和電壓Vcom 的差電壓。另外，如果掃描線112成為L(zhǎng)電平，則晶體管122截止，但寫 入到液晶元件124的差電壓是由液晶元件124自身的電壓保持性以及并聯(lián) 存儲(chǔ)電容126所保持，所以液晶元件124成為與所保持的差電壓相對(duì)應(yīng)的 透過(guò)率。光傳感器130R、 130L的電學(xué)結(jié)構(gòu)是相互共用的。為此，以光傳感器 130R為例進(jìn)行說(shuō)明，該光傳感器130R具有晶體管131、 132、 133、 pin 型的光電二極管134、和傳感器電容135。晶體管131是使傳感器電容135 進(jìn)行電壓預(yù)充電的元件，其柵電極與控制線142連接，其源電極與供給電 壓Pre的供電線連接，其漏電極分別與光電二極管134的陰極、傳感器電 容135的一端以及晶體管132的柵電極連接。光電二極管134與傳感器電 容135在晶體管131的漏電極(晶體管132的柵電極)和電壓基準(zhǔn)的接地 電位Gnd之間并聯(lián)。晶體管132的源電極被接地到電位Gnd，其漏電極與用于讀出的晶體管133的源電極連接。晶體管133的柵電極與控制線143 連接，其漏電極與讀出線144R連接。
在這里，光電二極管134的受光層是由與晶體管122、 131、 132、 133 的有源層相同的層形成。詳細(xì)地說(shuō)，光電二極管134具有由p層、i層、n 層構(gòu)成的pin結(jié)構(gòu)，但這些層由與晶體管122、 131、 132、 133的有源層相 同的層形成。由此，通過(guò)晶體管122的形成工序，晶體管131、 132、 133 以及光電二極管134也可以同時(shí)形成。
在光傳感器130R中，首先，控制線142成為H電平，此時(shí)晶體管131 導(dǎo)通，所以傳感器電容135被預(yù)充電電壓Pre。當(dāng)控制線142成為L(zhǎng)電平 而晶體管131截止時(shí)，在光電二極管134中，隨著入射光量的增多而在反 偏壓方向有大量漏電流流過(guò)，所以傳感器電容135的保持電壓從預(yù)充電電 壓Pre開(kāi)始減少。詳細(xì)地說(shuō)，就傳感器電容135的一端而言，如果光電二 極管134的漏電流減少，則大致維持預(yù)充電電壓Pre，隨著漏電流的增多 而接近電壓零。
此時(shí)，在將讀出線144R預(yù)充電至規(guī)定電壓之后，如果使控制線143 為H電平，則晶體管133導(dǎo)通，所以晶體管132的漏電極與讀出線144R 連接。向光電二極管134的入射光量少，只要傳感器電容135的一端被大 致保持成預(yù)充電電壓Pre，則晶體管132大致成為導(dǎo)通狀態(tài)，所以讀出線 144R從預(yù)充電電壓向電壓零急劇變化。另一方面，向光電二極管134的 入射光量多，只要傳感器電容135的一端通過(guò)漏電流而大致為電壓零，則 晶體管132大致成為截止?fàn)顟B(tài)，所以讀出線144R幾乎從預(yù)充電電壓沒(méi)有 變化。
因此，使控制線142從H電平為L(zhǎng)電平，隨后使控制線142為H電 平，此時(shí)根據(jù)讀出線144R是否從預(yù)充電電壓發(fā)生變化，可以判別向與控 制線142 (143)和讀出線144R的交叉對(duì)應(yīng)的光傳感器130R的入射光量 是多還是少。
其中，在這里對(duì)光傳感器130R進(jìn)行了說(shuō)明，但對(duì)于光傳感器130L也 是一樣的。即，使控制線142從H電平為L(zhǎng)電平，隨后使控制線143為H 電平，此時(shí)根據(jù)讀出線144L是否從預(yù)充電電壓發(fā)生變化，可以判別向與 控制線142 (143)和讀出線144L的交叉對(duì)應(yīng)的光傳感器130L的入射光量是多還是少。
在圖2中，對(duì)掃描線112、控制線142、 143均不相同的情況進(jìn)行了說(shuō) 明，但可以兼用一部分。同樣地，對(duì)數(shù)據(jù)線114、電壓Pre的供電線均不 相同的情況進(jìn)行說(shuō)明，但可以兼用一部分。
另外，在實(shí)施方式中，對(duì)于一個(gè)顯示系統(tǒng)而言采取具有一組的光傳感 器130R、 130L的構(gòu)成，但可以按照例如相對(duì)于四個(gè)顯示系統(tǒng)120而言具 有一組光傳感器130R、 130L的方式，例如相對(duì)于多個(gè)顯示系統(tǒng)而言具有 一組，另外，可以相對(duì)于兩個(gè)顯示系統(tǒng)120而言設(shè)置一組光傳感器130R、 130L。
說(shuō)明返回至圖l，控制電路10是對(duì)Y驅(qū)動(dòng)器12、 X驅(qū)動(dòng)器14、 Y驅(qū) 動(dòng)器16以及讀出電路18進(jìn)行控制的電路。
Y驅(qū)動(dòng)器12按照基于控制電路10的控制，順次選擇顯示面板100中 的掃描線112，使所選擇的掃描線為H電平，使未選擇的掃描線為L(zhǎng)電平。 X驅(qū)動(dòng)器14將與位于所選擇的掃描線的像素110的灰度相對(duì)應(yīng)的電壓施 加給數(shù)據(jù)線114。
其中，X驅(qū)動(dòng)器14從省略圖示的主控制電路接受應(yīng)顯示的圖像信號(hào) 的供給，將其變換成適于顯示的電壓并提供給數(shù)據(jù)線。
Y驅(qū)動(dòng)器16按照基于控制電路10的控制，使顯示面板100中控制線 142從H電平成為L(zhǎng)電平，然后按照像素110的一行一行的順序執(zhí)行使成 對(duì)的控制線143成為L(zhǎng)電平的動(dòng)作。
兼用作檢測(cè)電路的讀出電路18在將各列的讀出線144R、 144L預(yù)充電 之后讀出電壓，檢測(cè)出已讀出的電壓是否從預(yù)充電電壓變化。詳細(xì)地說(shuō)， 就讀出電路18而言，如果讀出線的電壓從預(yù)充電電壓向電壓零變化，則 檢測(cè)為向由該讀出線的列和Y驅(qū)動(dòng)器16中成為控制對(duì)象的行所規(guī)定的像 素的光傳感器的入射光量多，如果讀出線的電壓未從預(yù)充電電壓變化，則 檢測(cè)為向由該讀出線的列和成為控制對(duì)象的行所規(guī)定的像素的光傳感器 的入射光量少。
因此，在順次選擇掃描線112，并且將與位于所選擇的像素的灰度對(duì) 應(yīng)的電壓施加給數(shù)據(jù)線114，由此可以使顯示系統(tǒng)120的液晶元件124保 持與該灰度對(duì)應(yīng)的電壓。另一方面，順次控制每一對(duì)(行)控制線142、 143，并且在每次進(jìn)行 各行的控制時(shí)判別各列的讀出線144R、 144L的電壓變化，由此可以對(duì)所 有像素檢測(cè)向光傳感器的入射光量的大小。
其中，將從第一行至最后一行對(duì)控制線142、 143進(jìn)行控制所需的期 間稱為傳感器幀期間。在該實(shí)施方式中，使掃描線H2、控制線142，143 相互獨(dú)立，所以傳感器幀期間與顯示圖像所需的垂直掃描期間沒(méi)有關(guān)系。
判別電路20是對(duì)光傳感器130R、 130L的檢測(cè)結(jié)果的所有像素量以幾 幀的期間量進(jìn)行存儲(chǔ)，并且從該存儲(chǔ)內(nèi)容判別按照后述的步驟向顯示面板 100的操作狀態(tài)。因此，判別電路20也兼具存儲(chǔ)電路、比較電路的功能。
圖3是表示以顯示面板100的上方向?yàn)榧埫嫔戏较蚨鴱谋趁娣较?觀 察方向的相反側(cè))觀察時(shí)遮光構(gòu)件(黑矩陣)相對(duì)于像素110的矩陣排列 的配置的俯視圖。在該圖中，由于是從顯示面板100的背面方向(即后述 的圖6的下側(cè))觀察，所以左側(cè)成為駕駛座側(cè)，右側(cè)成為副駕駛座側(cè)。其 中，當(dāng)從觀察側(cè)進(jìn)行觀察時(shí)，則圖3中左右顛倒。
如圖1或圖3所示，像素110成為在縱、橫方向上連續(xù)配置的矩陣排列。
在此，與一個(gè)像素110對(duì)應(yīng)的顯示系統(tǒng)120為矩形，再有， 一組光傳 感器130R、 130L在顯示系統(tǒng)120的下方沿橫向排列。
遮光構(gòu)件150按照?qǐng)D3中附加的影線的方式進(jìn)行配置。g卩，遮光構(gòu)件 150具有與顯示系統(tǒng)120的形狀一致的開(kāi)口部152、和與光傳感器130R、 130L—致的矩形形狀的開(kāi)口部154。在圖3中，光傳感器130R、 130L交 替配置。此外，在從圖3的左側(cè)按照光傳感器130R、 130L的順序排列的 場(chǎng)所，以跨過(guò)光傳感器130R和130L的方式設(shè)置有遮光構(gòu)件150。另一方 面，在從圖3的左側(cè)按照光傳感器130L、 130R的順序排列的場(chǎng)所，以跨 過(guò)光傳感器130L和130R的方式設(shè)置有開(kāi)口部154。在這里，如圖3所示， 按照使相同像素110中的光傳感器130R、 130L的邊界與遮光構(gòu)件150中 的矩形形狀的中心線138—致的方式設(shè)置遮光構(gòu)件150。另外，遮光構(gòu)件 150可以構(gòu)成為具有以包含相同像素110中所含的光傳感器130R、 130L 的邊界線的方式開(kāi)口的開(kāi)口部154，對(duì)相鄰的像素110中的光傳感器130L、 130R的邊界進(jìn)行遮光。圖4是以顯示面板100的上方向?yàn)榧埫娼胺较騺?lái)表示顯示面板100 的剖面結(jié)構(gòu)的圖。遮光構(gòu)件150如該圖所示被設(shè)置得比光傳感器130R、 130L更靠近觀察側(cè)，所以光傳感器130R朝向駕駛座側(cè)開(kāi)口，對(duì)朝向副駕 駛座側(cè)的方向進(jìn)行遮光，相反地，光傳感器130L朝向副駕駛座側(cè)開(kāi)口， 對(duì)朝向駕駛座側(cè)的方向進(jìn)行遮光。為此，光傳感器130R不入射來(lái)自副駕 駛座側(cè)方向的光而入射來(lái)自駕駛座側(cè)方向的光，光傳感器130L不入射來(lái) 自駕駛座側(cè)方向的光而入射來(lái)自副駕駛座側(cè)方向的光。
其中，為了使向光傳感器130R的入射光線的延長(zhǎng)線集中在駕駛座， 使向光傳感器130L的入射光線的延長(zhǎng)線集中在副駕駛座，可以使光傳感 器130R、 130L的間距p、或遮光構(gòu)件150的與光傳感器對(duì)應(yīng)的開(kāi)口部的 寬度W，自顯示面板100的中央向兩端發(fā)生變化。
另外，如本實(shí)施方式所示，在使液晶元件124為透過(guò)型的情況下或在 使其為半透過(guò)半反射型的情況下，由背光燈照射的光透過(guò)液晶元件124。 此時(shí)，為了使基于背光燈的照射光不會(huì)入射到晶體管124的有源層以及光 電二極管134的受光層，與上述遮光構(gòu)件150不同的層所形成的遮光膜被 設(shè)置在有源層(受光層)和背光燈之間。
接著，對(duì)使用這樣的光傳感器130R、 130L檢測(cè)對(duì)顯示面板100的操 作的原理進(jìn)行說(shuō)明。圖6是當(dāng)從顯示面板100的上面觀察時(shí)以手指之類的 被檢測(cè)物為球體表示其接近的圖，圖7是表示其接近的光量變化的圖。
首先，在外部比較亮的狀態(tài)下，當(dāng)從顯示面板100至駕駛座側(cè)，副駕 駛座側(cè)存在手指之類的被檢測(cè)物時(shí)，該被檢測(cè)物有影子，即相對(duì)于背景出 現(xiàn)變暗的部分，由光傳感器130R、 130L檢測(cè)出。另一方面，在夜間或隧 道行進(jìn)等外部比較暗的情況下，基于背光燈(省略圖示)的照射光由被檢 測(cè)物反射，入射到光傳感器130R、 130L，所以被檢測(cè)物的像與背景相反 而變亮。
為此，無(wú)論是在外部明亮的情況下，還是在外部昏暗的情況下，光量 與背景部分相比減少或增加的部分當(dāng)中，可以將由光傳感器130R確定的 像作為R像、將由光傳感器130L確定的像作為L(zhǎng)像進(jìn)行處理。
接著，如圖6所示，在被檢測(cè)物從副駕駛座側(cè)接近顯示面板100的情 況下，認(rèn)為該手指經(jīng)過(guò)地點(diǎn)(a)、 (b)、 (c)。此時(shí)，認(rèn)為由光傳感器130R確定的R像以及由光傳感器130R確定的L像成為圖7的(a)、 (b)、 (c)
中所示的像。
艮口，隨著被檢測(cè)物向顯示面板100的接近，R像和L像相互接近，當(dāng) 達(dá)到被檢測(cè)物觸摸顯示面板100的狀態(tài)時(shí)，認(rèn)為R像和L像大致重疊。
在這里，只要是被檢測(cè)物從副駕駛座側(cè)接近顯示面板100的情況，當(dāng) 對(duì)R像和L像的移動(dòng)速度進(jìn)行比較時(shí)，就認(rèn)為R像的移動(dòng)速度大于L像 的移動(dòng)速度。相反地，雖未圖示，但在被檢測(cè)物從駕駛座側(cè)像顯示面板100 接近時(shí)，當(dāng)對(duì)R像和L像的移動(dòng)速度進(jìn)行比較時(shí)，認(rèn)為L(zhǎng)像的移動(dòng)速度 大于R像的移動(dòng)速度。
另外，如圖6 (b) (d)所示，當(dāng)被檢測(cè)物在相對(duì)于顯示面板100 保持等距離的狀態(tài)下平行移動(dòng)時(shí)，如圖8所示，R像、L像也移動(dòng)，但認(rèn) 為R像和L像的距離保持恒值而沒(méi)有變化。
其中，光傳感器130R、 130L所檢測(cè)的光的入射方向互不相同，另外， 遮光構(gòu)件150和光傳感器130R、 130L的距離，與遮光構(gòu)件150和顯示面 板100的表面(觸摸面)的距離相比極小。為此，在光傳感器130R、 130L 中產(chǎn)生一定的視差，即便是在被檢測(cè)物觸摸顯示面板100的狀態(tài)下，R像 和L像也不會(huì)完全重疊。
例如，在實(shí)際的顯示面板100中，當(dāng)使像素110的排列間距為40(im 時(shí)，光傳感器130R、 130L的間距p成為20^im。此時(shí)，如圖4所示，當(dāng) 使液晶層的厚度(光傳感器和遮光構(gòu)件的距離)d為5pm、使觀察側(cè)基板 的厚度d為其100倍即500|Lim時(shí)，被檢測(cè)物位于面板表面時(shí)的R像和L 像的視差q成為傳感器間距p的100倍即2000jLim。
為此，即便R像和L像錯(cuò)位，只要其差在2000pm左右以內(nèi)，就可以 判別為處于被檢測(cè)物觸摸顯示面板100的狀態(tài)。
圖5是具體表示該檢測(cè)步驟的流程圖。
就判別電路20而言，首先，在獲得所有像素的來(lái)自光傳感器130R、 130L的檢測(cè)結(jié)果時(shí)，在步驟Sal中，存儲(chǔ)該檢測(cè)結(jié)果以便在執(zhí)行下一次 的步驟Sal時(shí)進(jìn)行比較，并且讀出在1個(gè)傳感器幀期間之前取得的檢測(cè)結(jié) 果，比較這一次和前一次，判別是否發(fā)生狀態(tài)變化。其中，對(duì)所有像素取 得光傳感器130R、 130L的檢測(cè)結(jié)果，但可以不是所有的像素。在首先執(zhí)行步驟Sal的情況下，由于不曾存儲(chǔ)在1個(gè)傳感器幀期間之
前取得的結(jié)果，所以在存儲(chǔ)1傳感器幀量之后進(jìn)行上述判別。
如果判別其沒(méi)有變化，則成為"否"，準(zhǔn)備經(jīng)過(guò)了 1傳感器幀期間時(shí)
的下一次。另一方面，如果判別其有變化，則成為"Yes"，處理步驟移行 至步驟Sa2。
其中，該步驟Sal的執(zhí)行時(shí)間為取得所有像素的來(lái)自的光傳感器 130R、 130L的檢測(cè)結(jié)果時(shí)。因此，在本實(shí)施方式中，以傳感器幀的期間 周期來(lái)執(zhí)行步驟Sal。
判別電路20對(duì)步驟Sal中判別的狀態(tài)變化是否是R像或L像的移動(dòng) 進(jìn)行判別(步驟Sa2)。
在這里，狀態(tài)變化如果不是R像或L像的移動(dòng)，則其是手指等被檢測(cè) 物的移動(dòng)以外的因素引起的狀態(tài)變化。為此，判別電路20將判別結(jié)果設(shè) 為"否"，準(zhǔn)備經(jīng)過(guò)了 1傳感器幀期間時(shí)的下一次。
另一方面，在步驟Sa2中狀態(tài)變化是R像或L像的移動(dòng)時(shí)，判別電路 20將判別結(jié)果設(shè)為"是"，判別R像和L像之間的距離與上一次相比是否 發(fā)生變化(步驟Sa3)。
如果R像和L像之間的距離沒(méi)有變化，即如果是恒定的，則如圖8 (b) (d)所示，其是手指在相對(duì)于顯示面板100保持等距離的狀態(tài)下 平行移動(dòng)時(shí)的動(dòng)作，所以判別電路20將判別結(jié)果設(shè)為"否"，準(zhǔn)備經(jīng)過(guò)了 1傳感器幀期間時(shí)的下一次。
另一方面，如果在步驟Sa3中判別R像和L像之間的距離發(fā)生變化， 判別電路20進(jìn)而判別該距離的變化是否是縮小方向(步驟Sa4)。
如果該距離的變化不是縮小方向，即是增大，則其是手指(被檢測(cè)物) 遠(yuǎn)離顯示面板100的動(dòng)作。為此，判別電路20將步驟Sa4中的結(jié)果為"否"， 在步驟Sa6中判別為被檢測(cè)物遠(yuǎn)離顯示面板100的動(dòng)作，然后，準(zhǔn)備經(jīng)過(guò) 了l傳感器幀期間時(shí)的下一次。
另一方面，如果該距離的變化是縮小方向，則其是手指接近顯示面板 100的動(dòng)作。為此，判別電路20將步驟Sa4中的結(jié)果為"是"，在步驟Sa5 中判別為被檢測(cè)物接近顯示面板100的動(dòng)作，進(jìn)而，在步驟Sa7中，對(duì)L 像的移動(dòng)距離是否小于R像的移動(dòng)距離進(jìn)行判別。其中，在本實(shí)施方式中，當(dāng)判別為手指遠(yuǎn)離顯示面板ioo的動(dòng)作時(shí)(步 驟Sa6)或者判別為手指接近顯示面板100的動(dòng)作時(shí)，僅為該判別，而未 進(jìn)行任何控制，但例如可以執(zhí)行對(duì)顯示畫面進(jìn)行變更之類的控制。
如果L像的移動(dòng)距離小于R像的移動(dòng)距離，則其表示被檢測(cè)物正從副 駕駛座側(cè)接近。為此，判別電路20將判別結(jié)果設(shè)為"是"，在步驟Sa8中 判別為被檢測(cè)物是從副駕駛座側(cè)接近。
另一方面，如果L像的移動(dòng)距離不比R像的移動(dòng)距離小，則其表示被 檢測(cè)物正從駕駛座側(cè)接近。為此，判別電路20將判別結(jié)果設(shè)為"否"，在 步驟Sa9中判別為被檢測(cè)物是從駕駛座側(cè)接近。
此外，在步驟Sa8或Sa9之后，判別電路20對(duì)如圖7 (c)所示的R 像和L像的距離n是否小于考慮視差而預(yù)先設(shè)定的閾值進(jìn)行判別(步驟 SalO)。如果R像和L像的距離小于閾值，則判別電路20在步驟Sa11中 判別為被檢測(cè)物已觸摸顯示面板100，執(zhí)行規(guī)定的控制。例如，在判別電 路20判別為例如己觸摸時(shí)，以R像的重心和L像的重心的中間坐標(biāo)為觸 摸中心坐標(biāo)計(jì)算出來(lái)，將該坐標(biāo)和已觸摸操作的意思通知給汽車導(dǎo)航系統(tǒng) 的主控制電路。由此，執(zhí)行與該觸摸操作一致的處理。其中，作為與該觸 摸操作一致的處理，例如考慮為對(duì)顯示畫面進(jìn)行切換、對(duì)映像，無(wú)線電等 的控制、如果已完成觸摸操作的坐標(biāo)與圖符顯示位置一致而執(zhí)行與該圖符 相對(duì)應(yīng)的處理等。在步驟Sall之后，處理順序返回到步驟Sal，準(zhǔn)備經(jīng)過(guò) 了傳感器幀期間時(shí)的下一次判別。
另一方面，如果R像和L像的距離為閾值以上，則意味著盡管被檢測(cè) 物接近顯示面板IOO，但并未觸摸顯示面板。為此，判別電路20準(zhǔn)備經(jīng)過(guò) 了l傳感器幀期間時(shí)的下一次。
如此，判別電路20在每當(dāng)取得所有像素的來(lái)自光傳感器130R、 130L 的檢測(cè)結(jié)果時(shí)，反復(fù)執(zhí)行步驟Sal Sa11的處理。
在這樣的步驟Sal Sa11的處理中，如果就坐于駕駛座側(cè)和副駕駛座 側(cè)的人使手指接近顯示面板100，則步驟Sal Sa4的判別結(jié)果均為"是"。 進(jìn)而，如果是從副駕駛座側(cè)的接近，則步驟Sa7的判別結(jié)果為"是"，如 果是從駕駛座側(cè)的接近，則步驟Sa7的判別結(jié)果為"否"。此外，如果手 指等接近至觸摸顯示面板100的程度，則步驟SalO的判別結(jié)果為"是"，如果沒(méi)有接近，則步驟SalO的判別結(jié)果為"否"。
其中，如果沒(méi)有進(jìn)行任何動(dòng)作，或者如果停止接近或遠(yuǎn)離動(dòng)作等，相
對(duì)于1傳感器幀之前沒(méi)有狀態(tài)變化，步驟Sal的判別結(jié)果為"否"。另外， 即使進(jìn)行任何動(dòng)作，但當(dāng)在相對(duì)于顯示面板ioo保持等距離的狀態(tài)下使手 指等相對(duì)于面板面平行移動(dòng)時(shí)，步驟Sa3的判別結(jié)果為"否"。
進(jìn)而，即便有狀態(tài)變化，如果R像和L像的距離向增大的方向變化， 判別為手指等遠(yuǎn)離顯示面板100的動(dòng)作(步驟Sa5)。
另外，在這里，使R像、L像的距離變化為判別對(duì)象，但該距離變化 是在與l傳感器幀之前的比較中求得的變化，所以與檢測(cè)出R像、L像的 移動(dòng)距離基本相等。因此，可以直接求出R像、L像的移動(dòng)速度作為比較 對(duì)象。
如此在本實(shí)施方式中，根據(jù)基于光傳感器130R的R像和基于光傳感 器130L的L像的時(shí)間變化，檢測(cè)出手指等從何方向接近 遠(yuǎn)離。進(jìn)而， 當(dāng)R像和L像的距離小于閾值時(shí)，判別為己完成觸摸操作，所以不需要被 檢測(cè)物的彈性。為此，在本實(shí)施方式中，還可以對(duì)基于硬質(zhì)的觸摸筆等的 觸摸操作進(jìn)行判別。
其中，在本實(shí)施方式中，在1個(gè)像素中設(shè)置一組光傳感器130R、 130L， 但觸摸時(shí)圖像的邊緣的擴(kuò)展是沒(méi)有關(guān)系的，所以并不如此要求光傳感器的 排列密度。為此，如上所述，可以相對(duì)于多個(gè)像素以一組的比例設(shè)置光傳 感器130R、 130L，另外，在1傳感器幀中，僅對(duì)一部分像素取得光傳感 器130R、 130L的檢測(cè)結(jié)果。
另外，如上所述在本實(shí)施方式中，不僅可以檢測(cè)出手指等的接近*遠(yuǎn) 離，還可以檢測(cè)出在相對(duì)于顯示面板IOO保持等距離狀態(tài)下的平行移動(dòng)。 詳細(xì)地說(shuō)，上述步驟Sa3中的判別結(jié)果成為"否"，在該狀態(tài)僅以規(guī)定的 傳感器幀數(shù)連續(xù)時(shí)，可以檢測(cè)出手指等在相對(duì)于顯示面板IOO保持等距離 的狀態(tài)下的平行移動(dòng)。進(jìn)而，求出該L像、R像的移動(dòng)方向、移動(dòng)量，還 可以檢測(cè)出手指等的平行移動(dòng)方向、移動(dòng)量。
為此，對(duì)于所顯示的圖像，可以根據(jù)檢測(cè)出的平行移動(dòng)的操作以及平 行移動(dòng)量，進(jìn)行變更控制，例如對(duì)地像或菜單畫面的巻動(dòng)方向、巻動(dòng) 量進(jìn)行控制。在實(shí)施方式中，作為實(shí)現(xiàn)如下所述功能的光學(xué)構(gòu)件的一例，例示了遮
光構(gòu)件150，所述功能是相對(duì)于光傳感器130R，阻斷來(lái)自朝向副駕駛座側(cè) 的方向的光，使來(lái)自駕駛座側(cè)的方向的光入射；相對(duì)于光傳感器130L， 阻斷來(lái)自駕駛座側(cè)的方向的光，使來(lái)自副駕駛座側(cè)的方向的光入射。對(duì)于 同樣的功能，即便是遮光構(gòu)件150以外的構(gòu)件也能實(shí)現(xiàn)。例如，即使如圖 9所示使用透鏡層160來(lái)代替遮光構(gòu)件150也能夠?qū)崿F(xiàn)。在這里，透鏡層 160含有將在圖中向上凸起且在紙面垂直方向延伸存在的橫截面為半圓 柱形狀的透鏡配置在每一列光傳感器130R、 130L上的雙凸透鏡160a、和 層部分160b。在這里，在各透鏡中最應(yīng)該突出的部分形成為平面狀，該平 面部分觸摸構(gòu)成顯示面板100的觀察側(cè)的透明基板102。其中，透明基板 102的觸摸面中與雙凸透鏡160a的間隙是層部分160b，其折射率被設(shè)定 成低于構(gòu)成雙凸透鏡160a的材質(zhì)的折射率。
通過(guò)這樣的透鏡層160，在雙凸透鏡160a中應(yīng)突出的部分形成為平面 狀，所以可以減小層的厚度，在此基礎(chǔ)上相對(duì)于光傳感器130R而言，可 以使來(lái)自駕駛座側(cè)的方向的光更多地入射到光傳感器130，相對(duì)于光傳感 器130L而言使來(lái)自副駕駛座側(cè)的方向的光更多地入射，因此也可以提高 檢測(cè)靈敏度。
其中，如圖9所示，圖3中與開(kāi)口部154對(duì)應(yīng)的部分沒(méi)有必要形成為 透鏡形狀，可以為平坦部。即，在圖9中，光傳感器130R、 130L交替配 置。此外，在從圖9的左側(cè)按照光傳感器130R、 130L的順序排列的場(chǎng)所， 設(shè)置成透鏡形狀。另一方面，在從圖9的左側(cè)按照光傳感器130R、 130L 的順序排列的場(chǎng)所，以跨過(guò)光傳感器130L和130R的方式設(shè)置有平坦部。 根據(jù)光傳感器130R或光傳感器130L的位置關(guān)系入射到與該平坦部對(duì)應(yīng)的 場(chǎng)所的光，該光的方向被限制。另外，在從圖9的左側(cè)按照光傳感器130R、 130L的順序排列的場(chǎng)所，通過(guò)透鏡限制光的方向。
關(guān)于實(shí)施方式中的光電二極管134的受光層，可以由非晶硅層形成。 詳細(xì)地說(shuō)，用與晶體管131等的源 漏電極相同的層形成光電二極管的第 一電極，用在第一電極上設(shè)置的非晶硅層形成光電二極管的受光層，用與 像素電極相同的層形成光電二極管的第二電極，可以沿著縱向方向(基板 垂直方向)設(shè)置第一電極、受光層、第二電極。這樣的光電二極管可以僅通過(guò)追加成為受光層的非晶硅層而形成。
在實(shí)施方式中，關(guān)于遮光構(gòu)件150，其構(gòu)成為兼用作黑矩陣，但在液
晶元件124為透過(guò)型或半透過(guò)半反射型的情況下，可以使反射層形成圖案
后使用。
進(jìn)而，僅使顯示系統(tǒng)120為一種，但準(zhǔn)備僅在駕駛座側(cè)方向顯示例如 導(dǎo)航圖像的顯示系統(tǒng)和僅在副駕駛座側(cè)方向顯示其他圖像的顯示系統(tǒng)這 兩種顯示系統(tǒng)，可以分別顯示各不相同的圖像。
在這里，當(dāng)顯示在駕駛座側(cè)方向和副駕駛座側(cè)方向不相同的圖像時(shí)， 優(yōu)選如下所示的結(jié)構(gòu)，即當(dāng)判別為從副駕駛座側(cè)已完成觸摸操作時(shí)，禁止 駕駛座側(cè)方向的圖像的變更，僅變更副駕駛座側(cè)方向的圖像，相反地，當(dāng) 判別為從駕駛座側(cè)完成觸摸操作時(shí)，禁止副駕駛座側(cè)方向的圖像的變更， 僅變更駕駛座側(cè)方向的圖像。通過(guò)這樣的結(jié)構(gòu)，僅變更控制向已完成觸摸 操作者的圖像?？梢苑乐挂淹瓿捎|摸操作的方向和進(jìn)行變更控制的圖像的 交錯(cuò)。
另外，像素的排列在所謂一行中作為僅移位半個(gè)像素的嵌鑲排列，可 以改善顯示分辨率。
其中，在上述的實(shí)施方式中，在能與手指等已觸摸顯示面板100的狀 態(tài)視為等同的情況下，雖判別為已完成觸摸操作，但可以使閾值增大若干， 在達(dá)到最近距離至某種程度的階段，即在檢測(cè)出來(lái)自任意方向的手指等已 接近的階段，判斷為已完成觸摸操作。
另外，在上述的實(shí)施方式中，以顯示面板IOO為液晶顯示裝置進(jìn)行說(shuō) 明，但在其他的顯示裝置例如有機(jī)EL裝置或等離子顯示裝置等中，通過(guò) 向各像素中裝入同樣的光傳感器130R、 130L，同樣可以檢測(cè)出接近方向 以及觸摸操作。
作為已應(yīng)用了顯示裝置的電子設(shè)備，除了上述的汽車導(dǎo)航系統(tǒng)之外， 還可以舉出如移動(dòng)電話機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、電視機(jī)、取景器型、監(jiān)視器直視型 的磁帶錄像機(jī)、汽車導(dǎo)航裝置、尋呼機(jī)、電子筆記本、臺(tái)式電子計(jì)算器、 文字處理器、工作站、電視電話、POS終端等那樣需要檢測(cè)出觸摸操作的
設(shè)備等。
權(quán)利要求
1. 一種顯示裝置，其具備多個(gè)顯示像素，在顯示畫面上顯示圖像；第一以及第二光傳感器，與所述顯示像素對(duì)應(yīng)設(shè)置并分別檢測(cè)入射光光學(xué)構(gòu)件，其使來(lái)自第一方向的光入射至所述第一光傳感器，并使來(lái) 自與所述第一方向不同的第二方向的光入射至所述第二光傳感器；存儲(chǔ)電路，其對(duì)使用所述第一傳感器以及第二傳感器分別在第一期間 檢測(cè)出的第一檢測(cè)結(jié)果和第二檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行存儲(chǔ)；比較電路，其在所述第一期間之后的第二期間，使用所述第一傳感器 以及第二傳感器分別檢測(cè)出第三檢測(cè)結(jié)果和第四檢測(cè)結(jié)果，然后將所述 第三檢測(cè)結(jié)果與所述第一檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行比較，將所述第四檢測(cè)結(jié)果與所 述第二檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行比較；和判別電路，其根據(jù)該比較結(jié)果判別被檢測(cè)物是否觸摸顯示畫面。
2. 如權(quán)利要求1所述的顯示裝置，其特征在于， 所述光學(xué)構(gòu)件是遮擋從所述第二方向入射到所述第一光傳感器的光、并且遮擋從所述第一方向入射到所述第二光傳感器的光的遮光構(gòu)件。
3. 如權(quán)利要求2所述的顯示裝置，其特征在于， 所述遮光構(gòu)件具有在所述第一以及第二光傳感器的鄰接邊界開(kāi)口的開(kāi)口部。
4. 如權(quán)利要求3所述的顯示裝置，其特征在于， 在所述顯示像素的視覺(jué)辨識(shí)或從背面方向觀察時(shí)，所述遮光構(gòu)件的與所述第一以及第二光傳感器對(duì)應(yīng)的開(kāi)口部的中心線與所述第一以及第二 光傳感器的鄰接邊界線一致。
5. 如權(quán)利要求2所述的顯示裝置，其特征在于， 該顯示裝置還具有對(duì)所述多個(gè)顯示像素之間進(jìn)行遮光的黑矩陣， 所述黑矩陣兼用作所述遮光構(gòu)件。
6. 如權(quán)利要求l所述的顯示裝置，其特征在于， 所述光學(xué)構(gòu)件被設(shè)置在所述第一以及第二光傳感器的入射側(cè)，是向所述入射側(cè)凸起的透鏡層。
7. —種顯示裝置的檢測(cè)方法，所述顯示裝置具有 多個(gè)顯示像素，在顯示畫面上顯示圖像；第一以及第二光傳感器，與所述顯示像素對(duì)應(yīng)設(shè)置并分別檢測(cè)入射光 量；禾口光學(xué)構(gòu)件，其使來(lái)自第一方向的光入射至所述第一光傳感器并使來(lái)自 與所述第一方向不同的第二方向的光入射至所述第二光傳感器， 該檢測(cè)方法包括對(duì)使用所述第一傳感器以及第二傳感器分別在第一期間檢測(cè)出的第 一檢測(cè)結(jié)果和第二檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行存儲(chǔ)的步驟；在所述第一期間之后的第二期間，使用所述第一傳感器以及第二傳感 器分別檢測(cè)出第三檢測(cè)結(jié)果和第四檢測(cè)結(jié)果，然后將所述第三檢測(cè)結(jié)果 與所述第一檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行比較，將所述第四檢測(cè)結(jié)果與所述第二檢測(cè)結(jié) 果進(jìn)行比較的步驟；根據(jù)該比較結(jié)果判別被檢測(cè)物是否己觸摸顯示畫面的步驟。
8. 如權(quán)利要求7所述的顯示裝置的檢測(cè)方法，其特征在于， 在根據(jù)所述第一乃至第四檢測(cè)結(jié)果判斷為由所述第一光傳感器檢測(cè)出的像和由所述第二光傳感器檢測(cè)出的像正在接近的情況下，當(dāng)將所述第三檢測(cè)結(jié)果與第一檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行比較時(shí)，求出由所述第一 光傳感器檢測(cè)出的像的移動(dòng)速度，當(dāng)將所述第四檢測(cè)結(jié)果與第二檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行比較時(shí)，求出由所述第二 光傳感器檢測(cè)出的像的移動(dòng)速度，在由所述第一光傳感器檢測(cè)出的像的移動(dòng)速度小于由所述第二光傳 感器檢測(cè)出的像的移動(dòng)速度時(shí)，判別為被檢測(cè)物正從第一方向接近，在由所述第二光傳感器檢測(cè)出的像的移動(dòng)速度小于由所述第一光傳 感器檢測(cè)出的像的移動(dòng)速度時(shí)，判別為被檢測(cè)物正從第二方向接近。
9. 如權(quán)利要求7所述的顯示裝置的檢測(cè)方法，其特征在于，在由所述第一光傳感器檢測(cè)出的像與由所述第二光傳感器檢測(cè)出的 像的距離小于預(yù)先設(shè)定的閾值時(shí)，判別為被檢測(cè)物己觸摸顯示畫面。
10. —種顯示裝置的檢測(cè)方法，所述顯示裝置具有多個(gè)顯示像素，在顯示畫面上顯示圖像；第一以及第二光傳感器，與所述顯示像素對(duì)應(yīng)設(shè)置并分別檢測(cè)入射光 量；禾口光學(xué)構(gòu)件，其使來(lái)自第一方向的光入射至所述第一光傳感器并使來(lái)自 與所述第一方向不同的第二方向的光入射至所述第二光傳感器， 該檢測(cè)方法包括對(duì)使用所述第一傳感器以及第二傳感器分別在第一期間檢測(cè)出的第 一檢測(cè)結(jié)果和第二檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行存儲(chǔ)的步驟；在所述第一期間之后的第二期間，使用所述第一傳感器以及第二傳感 器分別檢測(cè)出第三檢測(cè)結(jié)果和第四檢測(cè)結(jié)果，然后將所述第三檢測(cè)結(jié)果 與所述第一檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行比較，將所述第四檢測(cè)結(jié)果與所述第二檢測(cè)結(jié) 果進(jìn)行比較的步驟；根據(jù)該比較結(jié)果判別被檢測(cè)物的接近、遠(yuǎn)離、或平行移動(dòng)中的任意一 種的步驟。
全文摘要
本發(fā)明提供一種顯示裝置和檢測(cè)方法，用于判別對(duì)顯示面板(100)的觸摸操作。像素(110)中的光傳感器(130R)使來(lái)自駕駛座側(cè)的光入射，光傳感器(130L)使來(lái)自副駕駛座側(cè)的光入射。在手指之類的被檢測(cè)物觸摸顯示面板(100)時(shí)，由光傳感器(130R)檢測(cè)出的R像和由光傳感器(130L)檢測(cè)出的L像僅移位視差量，但幾乎重疊。R像和L像如果小于考慮視差之后預(yù)先設(shè)定的閾值，則判別為觸摸操作。
文檔編號(hào)G09G3/20GK101311784SQ20081009858
公開(kāi)日2008年11月26日 申請(qǐng)日期2008年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月25日
發(fā)明者野澤陵一 申請(qǐng)人:精工愛(ài)普生株式會(huì)社