專利名稱：顯示設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在顯示l象素部中或在顯示^f象素部的框架上具有光4妄收元件的顯示i殳備。
背景技術(shù)：
已經(jīng)提出了在顯示設(shè)備本身中提供了坐標(biāo)輸入功能的幾種技術(shù)。
具體地，例如，眾所周知的使用壓敏型觸摸板系統(tǒng)的顯示設(shè)備
(例如，見(jiàn)專利文獻(xiàn)1和2)和使用電磁感應(yīng)型觸摸板系統(tǒng)的顯示設(shè)備(例如，見(jiàn)專利文獻(xiàn)3)。
但是，如上所述具有坐標(biāo)輸入功能裝置的顯示i殳備具有4艮難小型化的問(wèn)題，并且與普通顯示設(shè)備相比，成本變得更高。
因此，近年來(lái)，已正在積極開(kāi)發(fā)用于解決上述問(wèn)題的顯示設(shè)備，其中，為顯示設(shè)備的每個(gè)像素設(shè)置光接收元件，并且檢測(cè)光接收元件上的入射光，/人而指定顯示設(shè)備內(nèi)的坐標(biāo)(見(jiàn)專利文獻(xiàn)4和5)。
如上所述設(shè)置光接收元件從而能夠輸入顯示設(shè)備中的坐標(biāo)的設(shè)備，不僅與設(shè)置有坐標(biāo)輸入功能裝置的顯示設(shè)備相比具有能夠減小尺寸并降低成本的優(yōu)勢(shì)，而且能夠進(jìn)行多點(diǎn)坐標(biāo)輸入和面積輸入。專利文獻(xiàn)1:日本專利z^開(kāi)(A)第2002-149085號(hào)專利文獻(xiàn)2:日本專利公開(kāi)(A)第2002-41244號(hào)專利文獻(xiàn)3:日本專利公開(kāi)(A)第H11-134105號(hào)專利文獻(xiàn)4:日本專利公開(kāi)(A)第2004-318067號(hào)專利文獻(xiàn)5:日本專利公開(kāi)(A)第2004-318819號(hào)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決問(wèn)題
但是，在利用從諸如手指的檢測(cè)目標(biāo)的背光反射的光并實(shí)現(xiàn)觸摸屏、圖像傳感器等的系統(tǒng)中，存在不能實(shí)時(shí)地消除顯示設(shè)備內(nèi)部的反射光噪聲的劣勢(shì)。
此外，在使用上述背光的系統(tǒng)或使用外部光的成4象系統(tǒng)中，不能實(shí)時(shí)地消除來(lái)自顯示部的干擾噪聲。
此外，由于上述的這些原因，不能實(shí)現(xiàn)對(duì)于溫度特性和時(shí)間波動(dòng)具有很強(qiáng)容限的高可靠性系統(tǒng)。
此外，如果實(shí)現(xiàn)并使用了高可靠性系統(tǒng)，則當(dāng)4妄通電源時(shí)，必須要進(jìn)行校正操作。
本發(fā)明提供了一種顯示設(shè)備，當(dāng)接通電源時(shí)，不需要校正操作，就能夠減小噪聲的影響，并且能夠改善光4妄收系統(tǒng)的SN比。
用于解決所述問(wèn)題的裝置本發(fā)明第一方面的顯示設(shè)備具有至少一個(gè)具有顯示電路的顯示單元；至少一個(gè)包括光接收元件的光接收單元；至少一個(gè)具有與光才秦收單元的結(jié)構(gòu)等價(jià)的結(jié)構(gòu)并且入射到光才妾收元件上的光^皮遮擋的參考單元；以及信號(hào)處理電路，用于對(duì)光接收單元的輸出信號(hào)和參考單元的輸出信號(hào)執(zhí)行差分信號(hào)處理。
本發(fā)明的第二方面具有有效4象素區(qū);或部，其中，以矩陣方式配置多個(gè)顯示單元，并且以顯示單元的矩陣陣列方式混合配置至少一個(gè)包括第一光接收元件的光接收單元和至少一個(gè)具有與光4妄收單元的結(jié)構(gòu)等價(jià)并且入射到第二光接收單元上的光被遮擋的參考單元；信號(hào)處理電路，用于對(duì)光接收單元的輸出信號(hào)和參考單元的輸出信號(hào)執(zhí)行差分信號(hào)處理；以及背光，用于向有效像素區(qū)域部發(fā)射光。
在本發(fā)明中，例如，包括待被檢測(cè)的光組分及噪聲組分的光接收單元的輸出信號(hào)和不包括待被檢測(cè)的光組分而 <又包括噪聲組分的參考單元的輸出信號(hào)被輸入至信號(hào)處理電路，進(jìn)行差分信號(hào)處
理，/人而消去p喿聲ia分。發(fā)明效果
根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)接通電源時(shí)，不需要校正操作，就能夠降低噪聲的影響，并且能夠改善光4妻收系統(tǒng)的sn比。


圖i示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的液晶圖像顯示設(shè)備的結(jié)構(gòu)實(shí)例
的框圖。
8圖2示出了圖1的液晶圖像顯示設(shè)備中的有效像素區(qū)域的結(jié)構(gòu)的第一實(shí)例的示圖。
圖3示出了根據(jù)本實(shí)施例的光接收單元(參考單元)的基本結(jié)構(gòu)實(shí)例的電^各圖。
圖4示意性地示出了根據(jù)本實(shí)施例的光接收單元的截面圖。
圖5示出了通過(guò)TFT來(lái)形成光^I妾收單元和參考單元的光傳感器(光接收元件)的結(jié)構(gòu)實(shí)例的截面圖。
圖6示出了根據(jù)本實(shí)施例的接收光信號(hào)處理電路的結(jié)構(gòu)的第一實(shí)例的電i 各圖。
圖7示出了根據(jù)本實(shí)施例的接收光信號(hào)處理電路的結(jié)構(gòu)的第二實(shí)例的電if各圖。
圖8示出了背光的反射光的檢測(cè)系統(tǒng)的示意圖。
圖9示出了用于說(shuō)明為什么能夠通過(guò)#4居本實(shí)施例的光接收單元和參考單元的輸出信號(hào)的差分信號(hào)處理來(lái)消除噪聲的原因的示圖。
圖IO示出了用于說(shuō)明另一種單元陣列的實(shí)例的示圖。
具體實(shí)施例方式
下面將參照附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例。在下面的描述中，首先，為了便于理解，將說(shuō)明為每個(gè)顯示像 素設(shè)置的光接收元件的液晶圖像顯示設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)和功能，隨
后，將說(shuō)明4艮據(jù)具體結(jié)構(gòu)的實(shí)施例。
圖i示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的液晶圖像顯示設(shè)備的結(jié)構(gòu)實(shí)例
的才匡圖。
圖2 (A) ~圖2 (C)示出了在圖1的液晶圖像顯示設(shè)備中的 有效J象素區(qū)域部的結(jié)構(gòu)的第一實(shí)例的示圖，其中，圖2(A)示出 了單元矩陣，圖2(B)示出了平面圖，并且圖2(C)示出了截面
ej 。
如圖l所示，液晶圖像顯示設(shè)備1具有有效像素區(qū)域部2、垂 直驅(qū)動(dòng)電路(VDRV) 3、水平驅(qū)動(dòng)電路(HDRV) 4、光接收控制 電路(RCTL) 5以及接收光信號(hào)處理電路(RSPRC) 6。
在有效4象素區(qū)域部2中，如圖2所示，以矩陣方式配置了每個(gè) 都包括形成顯示像素的顯示電路210的多個(gè)顯示單元21( 21R、21G、 21B )。
此夕卜，在有效像素區(qū)域2中，對(duì)于每3個(gè)鄰近的顯示單元21R、 21G及21B交替配置光接收單元22和參考單元23。
具體地，乂人圖2中的左邊至右邊，配置了相應(yīng)于3原色的R色 顯示單元21R、 G色顯示單元21G及B色顯示單元21B,并且與顯 示單元21B鄰近地配置光4妻收單元22。此外，在這個(gè)光4妻收單元 22之后，配置R色顯示單元21R、 G色顯示單元21G及B色顯示 單元21B，并且與這個(gè)顯示單元21B鄰近地配置參考單元23。通過(guò) 周期性重復(fù)這個(gè)陣列來(lái)形成該結(jié)構(gòu)的第 一 實(shí)例的有效像素區(qū)域部 2。
10在這種陣列中， 一對(duì)相近配置的光4妄》1欠單元22和參考單元23 (光4妄收單元22和參考單元23 ^皮相近配置，同時(shí)其間夾著顯示單 元21R、 21G及21B，并且光^"收單元22和參考單元23位置關(guān)系 相近)作為一對(duì)單元對(duì)輸出執(zhí)行差分處理。結(jié)果，消除了噪聲。
此外，在有歲文卩象素區(qū)i或部2中，如圖2 (B)所示，在顯示R 色顯示單元21R的配置區(qū)i或中形成R色濾色片F(xiàn)LT-R，在G色顯 示單元21G的配置區(qū)域中形成G色濾色片F(xiàn)LT-G，并且在B色顯 示單元21B的配置區(qū)i或中形成B色濾色片F(xiàn)LT-B。
在光接收單元22的配置區(qū)域中形成具有遮光功能的黑色掩板 (遮光掩^反)BMSK22，并且在參考單元23的配置區(qū)中形成具有 遮光功能的黑色掩板(遮光掩才反)BMSK23。
在光接收單元22中所形成的黑色掩板BMSK22中，形成用于 接收光進(jìn)入光接收元件的開(kāi)口 BMSK221 。
與此相反，在參考單元23中所形成的黑色掩板BMSK23中， 沒(méi)有形成相當(dāng)于開(kāi)口 BMSK221的開(kāi)口。
在有效像素區(qū)域部2中，如圖2(C)所示，在由例如玻璃所 形成的TFT基板(第一透明基板)24與相對(duì)基板(第二透明基板) 25之間通過(guò)在其間封入液晶來(lái)形成液晶層26。此外，在例如TFT 基板24的底面241側(cè)上配置了背光27。
此外，在TFT基板24的基面242側(cè)上，形成了用于顯示單元 21R、 21G及21B的顯示電路210、用于光接收單元22的讀取電路 220和光接收元件(光傳感器)221、以及用于參考單元23的讀取 電路230和光接收元件(光傳感器)231。另一方面，在相對(duì)基板25的基面251上，形成了各種類型的 濾色片F(xiàn)LT-R、 FLT-G、及FLT-B、以及黑色掩壽反BMSK22和 BMSK23。
如圖2(A)所示，通過(guò)作為切換元件的薄膜晶體管(TFT)211、 其像素電極被連接至TFT211的漏極(或源極)的液晶單元(LC) 212、以及其一個(gè)電極被連接至TFT211的漏極的保持電容器(Cs) 213來(lái)構(gòu)成每個(gè)顯示單元21中的顯示電路210。
對(duì)于這些顯示單元21R、 21G及21B，沿著^f象素配置方向配線 每行的掃描線(柵極線)7-l~7-m,并且沿著像素配置方向配線每 列的信號(hào)線8-l 8-n。
此外，顯示單元21的TFT 211的柵極以行為單位被連孑妄至相 同的掃描線(沖冊(cè)才及線)7-l~7-m。此夕卜，顯示單元21的TFT 211 的源極(或漏極)以列為單位被連接至相同的顯示信號(hào)線8-1 ~ 8-n。
在圖2 (A)的結(jié)構(gòu)中，掃描線7-l 7-mi皮連接至垂直驅(qū)動(dòng)電 ^各3，并且通過(guò)這個(gè)垂直驅(qū)動(dòng)電路3來(lái)驅(qū)動(dòng)。
此外，相應(yīng)于顯示單元21配線的顯示信號(hào)線8-1 ~ 8-n被連接 至水平驅(qū)動(dòng)電i 各4，并且通過(guò)這個(gè)水平驅(qū)動(dòng)電路4來(lái)驅(qū)動(dòng)。
像素保持電容器配線(Cs ) 9-1 ~ 9-m凈皮獨(dú)立配線。在這些像素 保持電容器配線9-1 ~ 9-m與連接電極之間形成保持電容器213。
例如，將預(yù)定的DC電壓作為^^共電壓VCOM通過(guò)公共配線 才是供至每個(gè)像素部20的顯示單元21的液晶單元212的對(duì)電極和/ 或保持電容器213的其他電極?；蛘撸?，將對(duì)于每個(gè)水平掃描周期(1H)極性被反轉(zhuǎn)的公共電壓VCOM提供至每個(gè)顯示單元21 的液晶單元212的對(duì)電極和保持電容器213的其他電極。
此外，在有效4象素區(qū)i或部2中，以對(duì)應(yīng)于光接收單元22和參 考單元23的4條線的間隔來(lái)配線光接收信號(hào)線10-1 ~ 10-p ( p<n )。
光接收信號(hào)線10-1 ~ 10-p #1連^妻至4妻收光信號(hào)處理電路6，并 且在光接收控制電路5的控制下將信號(hào)讀出至接收光信號(hào)處理電路 6。
垂直驅(qū)動(dòng)電路3接收垂直啟動(dòng)信號(hào)VST、垂直時(shí)鐘VCK及使 能信號(hào)ENB,并且對(duì)于每1個(gè)場(chǎng)周期在垂直方向(行方向)上執(zhí)行 掃描處理并以行為單位對(duì)被連接至掃描線7-1 ~ 7-m的顯示單元21 執(zhí)行順序選擇。
當(dāng)將掃描脈沖SP1從垂直驅(qū)動(dòng)電路3提供至掃描線7-1時(shí)，選 擇第一行中的列的像素，同時(shí)當(dāng)將掃描脈沖SP2提供至掃描線7-2 時(shí)，選擇第二行中的列的像素。下面，以相同的放置方式，將掃描 月永沖SP3..... SPm順序^是供至掃描線7-3..... 7-m。
平掃描啟動(dòng)的水平啟動(dòng)S永沖HST以及4皮此具有反向相4立并作為水 平掃描的參考的水平時(shí)鐘HCK,生成采樣脈沖，響應(yīng)所生成的采樣 脈沖連續(xù)采樣輸出圖像數(shù)據(jù)R (紅色)、G (綠色)及B (藍(lán)色)， 并將作為待被寫(xiě)入顯示單元21的數(shù)據(jù)信號(hào)的采樣結(jié)果提供至顯示 4言號(hào)線8-1 ~8-n。
對(duì)于每個(gè)光^妄收單元22和參考單元23,沿〗象素配置方向?yàn)槊?行配線第一光接收單元控制線(重置信號(hào)線)11-1 ~ ll-m和第二光 *接收單元控制線(讀取信號(hào)線)12-l~12-m。
13此外，光4妄收單元22和參考單元23 ^皮連接至電源電4立VDD 和基準(zhǔn)電位VSS部。
圖3示出了才艮據(jù)本實(shí)施例的光接收單元22 (參考單元23 )的 基本結(jié)構(gòu)實(shí)例的電^各圖，并且以》文大^L圖示出了圖2(A)的電路。 需要注意，在圖3中，鄰近顯示單元的顯示電路21(H皮一起示出。
本實(shí)施例的光接收單元22具有光接收元件221。通過(guò)TFT、 二 極管等來(lái)構(gòu)成光接收元件221。
光4妄收單元22 (參考單元23)的讀取電路220 (230)具有重 置TFT 222( 232 )、放大TFT 223( 233 )、選擇(讀取)TFT 224( 234 )、 接收光信號(hào)存儲(chǔ)電容器225 (235)及節(jié)點(diǎn)ND221 (231)。
光接收元件221被連接至電源電位VDD部與節(jié)點(diǎn)ND221之間。 例如，通過(guò)n通道晶體管來(lái)構(gòu)成重置TFT 222,其源極被連接至基 準(zhǔn)電位VSS部(例如，地線GND)，并且其漏極-波連接至節(jié)點(diǎn) ND221。此外，重置TFT222的柵極被連接至在相應(yīng)行中所配線的 第一光接收單元控制線11。
放大TFT223的柵極被連接至節(jié)點(diǎn)ND221，其漏極被連接至電 源電位VDD部，并且其源極被連接至選擇TFT 224的漏極。選擇 TFT224的柵極被連接至第二光接收信號(hào)控制線12，并且其源極被 連4妄至在相應(yīng)列中所配線的光^r收信號(hào)線10。
這些放大TFT 223和選擇TFT 224形成了所謂的"源極跟隨 器"。因此，電流源被連接至光接收信號(hào)線10。例如，在本實(shí)施例 中，在4妄收光信號(hào)處理電路6中形成這個(gè)電流源。
14接收光信號(hào)存儲(chǔ)電容器225被連接至節(jié)點(diǎn)ND221與基準(zhǔn)電位 vss部之間。
圖4示意性地示出了根據(jù)本實(shí)施例的光接收單元的截面圖，并 且以》文大—見(jiàn)圖示出了圖2 ( C )的光接收單元部分。
如圖4所示，在通過(guò)透明絕纟彖基板(例如，玻璃基板)所形成 的TFT基板24的基面242側(cè)上形成光接收單元22。通過(guò)讀取電路 220和光4妄收元件(光傳感器)221來(lái)構(gòu)成光4妾收單元22。
在通過(guò)相對(duì)基板透明絕緣基板(例如，玻璃基板)所形成的對(duì) 基板25的基面251側(cè)上形成黑色掩板BMSK22。在面對(duì)光傳感器 221的構(gòu)成區(qū)域的黑色掩板BMSK22上形成將外部光導(dǎo)向光傳感器 221的開(kāi)口 BMSK221。
液晶層26被封在TFT基板24和相對(duì)基板25之間。此夕卜，在 TFT基板24的底面241側(cè)上配置背光27。
在這個(gè)TFT基板24的底面241上形成偏振濾光器28，并且在 相對(duì)基板25的前表面(光入射面)252上形成偏振濾光器29。
圖5示出了通過(guò)TFT形成光接收單元和參考單元的光傳感器 (光接收元件)的結(jié)構(gòu)實(shí)例的截面圖。
在TFT基板24 (透明絕緣基板，例如，玻璃基板)上形成通 過(guò)柵極絕緣膜301所覆蓋的柵極302。通過(guò)濺射或其他處理的鉬 (Mo)、鉭(Ta)或其他金屬或者合金的膜的形成來(lái)形成柵極。
在門(mén)絕緣膜302上，形成了半導(dǎo)體膜(通道形成區(qū))303、將 半導(dǎo)體膜303夾在其間的一對(duì)n-擴(kuò)散層(LDD區(qū))304和305、及 一對(duì)n+擴(kuò)散層306和307 (源極和漏極區(qū))。此外，形成層間絕緣膜308，從而覆蓋柵極絕緣膜302、半導(dǎo)體層(通道形成區(qū))303、 ！! 擴(kuò)散層(LDD區(qū))304和305、及n+擴(kuò)散層306和307 (源極和漏 極區(qū))，并且形成層間絕緣膜309,從而覆蓋層間絕緣膜308。層間 絕緣膜309例如通過(guò)SiN或Si02來(lái)形成。
通過(guò)在層間絕緣膜308和309中所形成的接觸孔310a，將源極 311連接至n+擴(kuò)散層306,并且通過(guò)在層間絕緣膜308和309中所 形成的4妄觸孔310b將漏才及312連4妄至另 一個(gè)n+擴(kuò)散層307。
通過(guò)例如成型鋁(Al)來(lái)形成源極311和漏極312。
在層間絕緣膜309、源極3H、漏極312及層間絕緣膜309上 形成平坦化力莫313。
在這個(gè)平坦化力莫313上形成液晶層26。
在這個(gè)結(jié)構(gòu)中，在背光的光至TFT的通道區(qū)域的光路上形成底 柵型TFT的柵極。因此，TFT柵極具有遮擋來(lái)自背光27的光的功 能，并且具有減少噪聲束的功能。
第一光接收單元控制線11和第二接收信號(hào)線12被連接至光接 收控制電路5。
光接收控制電路5在預(yù)定的定時(shí)將重置脈沖RST施加于光接收 單元4空制線11-1 ~ ll畫(huà)m。
由此，每個(gè)顯示單元22的重置TFT 222導(dǎo)通恒定的周期，并 且節(jié)點(diǎn)ND221被重置。換句話說(shuō)，在顯示單元22中，例如，被連 接至節(jié)點(diǎn)ND221的接收光信號(hào)存儲(chǔ)電容器225的電荷祐L;改電，節(jié) 點(diǎn)ND221的電位被設(shè)置在基準(zhǔn)電位，并且光接收單元22變?yōu)槌跏紶顟B(tài)。在這種狀態(tài)下，當(dāng)光接收元件221接收預(yù)定量的光時(shí)，光接收 元件221變?yōu)閷?dǎo)通，節(jié)點(diǎn)ND221的電4立升高，并且在電容器225 中存儲(chǔ)電荷。
此時(shí)，通過(guò)光接收控制電路5，讀取信號(hào)RD以高電平被施加 于第二光接收單元控制線12,并且選擇TFT 224被保持在ON狀態(tài)。 由此，在電容器225中所存儲(chǔ)的電荷作為電信號(hào)在放大TFT223中 被放大，并且作為光接收信號(hào)通過(guò)選擇TFT 224被輸出至光接收信 號(hào)線10。
通過(guò)光接收信號(hào)線10所傳送的信號(hào)被輸入至接收光信號(hào)處理 電路6。如將在隨后所描述的一樣，接收光信號(hào)處理電路6通過(guò)對(duì) 來(lái)自光接收單元22的信號(hào)和來(lái)自參考單元23的信號(hào)進(jìn)行差分信號(hào) 處理來(lái)執(zhí)行降噪處理，隨后，將結(jié)果輸出至在隨后階段所提供的信 號(hào)處理系統(tǒng)，該信號(hào)處理系統(tǒng)用于響應(yīng)于光接收單元22的輸入光 接收信號(hào)來(lái)控制預(yù)定功能部。
圖6示出了才艮據(jù)本實(shí)施例的接收光信號(hào)處理電路的結(jié)構(gòu)的第一 實(shí)例的電路圖。
圖7示出了根據(jù)本實(shí)施例的接收光信號(hào)處理電路的結(jié)構(gòu)的第二 實(shí)例的電3各圖。
圖6的接收光信號(hào)處理電路6具有被連接至光接收信號(hào)線 10-1 ~ 10-p(連接有光接收單元22和參考單元23 )的電流源61-1 ~ 61-p,以及操作放大器62-l 62-q (q = p/2)，其執(zhí)行相鄰光接收信 號(hào)線10-1和10-2的差分信號(hào)處理(差分處理)，并輸出將在光接收 單元22中的反射噪聲和偏移噪聲(offset noise )的影響抑制為非常 低水平的所得的接收光信號(hào)。每個(gè)操作;故大器62以非反向輸入(+ )來(lái)輸入光4妻收單元22 的輸出信號(hào)，以反向輸入(-)來(lái)輸入與這個(gè)光接收單元22鄰近的 參考單元23的輸出信號(hào)，執(zhí)行這兩個(gè)輸入信號(hào)的差分處理，并且 在隨后階段輸出所得信號(hào)至處理電路，該所得信號(hào)將光接收單元22 中的反射噪聲和偏移噪聲的影響抑制為非常低水平。
圖7的接收光信號(hào)處理電路6A除具有圖6的電路結(jié)構(gòu)之外還 具有重置電路63-l 63-p,包括多個(gè)開(kāi)關(guān)SW1，并且將光接收單 元22和參考單元23所連接的光接收信號(hào)線10-1 ~ 10-p重置至預(yù)定 電壓(在圖7的實(shí)例中為接地電位(GND));釆樣/保持電路64-1~ 64-p,由多個(gè)開(kāi)關(guān)SW2和電容器C1構(gòu)成，并JU皮連4妄至光接收信 號(hào)線10-1 ~ lO-p與操作》文大器62-1 ~ 62-q的非反向輸入(+ )及反 向輸入(-)之間；以及模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC ) 65-1 ~ 65-q，被連接至 操作放大器62-1 ~ 62-q的輸出，并且將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。
需要注意，在接收光信號(hào)處理電路6 (6A)中的差分信號(hào)處理 可以為模擬差分處理或數(shù)字差分處理。
接下來(lái)，將描述如何通過(guò)對(duì)光接收單元22的輸出信號(hào)和參考 單元23的輸出信號(hào)的差分信號(hào)處理來(lái)獲取在光接收單元22中的反 射噪聲和偏移噪聲的影響^f皮抑制為非常低水平的信號(hào)。
此處，如圖8所示，將參照該系統(tǒng);故構(gòu)造為背光的反射光的枱r 測(cè)系統(tǒng)的情況來(lái)給出i兌明。
圖9 (A)和圖9 (B)為用于說(shuō)明通過(guò)才艮據(jù)本實(shí)施例的光接收 單元和參考單元的輸出信號(hào)的差分信號(hào)處理能夠消除噪聲的原因 的示圖，其中，圖9 (A)為光4妄收單元的狀態(tài)的示圖，并且圖9 (B)為參考單元的狀態(tài)的示圖。
18在圖9 (A)和圖9 (B)中，箭頭A表示待被檢測(cè)的光，并且 箭頭B表示噪聲束。
在背光的反射光的檢測(cè)系統(tǒng)中的光接收單元22中，如圖8和 圖9 (A)中所示，背光27的待4皮檢測(cè)的光A經(jīng)過(guò)偏振濾光器28、 TFT基板24、液晶層26、在預(yù)定位置(坐標(biāo)位置)處所配置的光 接收單元22的黑色掩板BMSK22的開(kāi)口 BMSK221 、相對(duì)基板25、 以及在有效像素區(qū)域部2中的偏振濾光器29，并且在相對(duì)基板25 的前表面?zhèn)?52上所配置的用戶的^fc險(xiǎn)測(cè)體(例如，手指)處被反 射。
這束反射光A經(jīng)過(guò)偏振濾光器29、相對(duì)基板25及液晶層26， 并且通過(guò)光4妄收單元22的黑色掩才反BMSK22的開(kāi)口 BMSK221在
通過(guò)例如TFT所構(gòu)成的光接收元件(光傳感器)221的活性區(qū)域(通 道區(qū)域)處被接收，從而將所接收的信號(hào)作為光電流而輸出。
在光接收單元22中，作為來(lái)自背光27的光，除了待^皮才企測(cè)的 光A之外，還存在例如在平坦化膜313與液晶層26之間的界面區(qū) 域處被反射并到達(dá)光接收元件221的噪聲束B(niǎo)l以及直接到達(dá)光接 收元件221的噪聲束B(niǎo)2。即，光接收單元22的輸出信號(hào)包括待4皮 檢測(cè)的光A以及噪聲束B(niǎo)1和B2。
由于在參考單元23中沒(méi)有形成光4妄收單元22的黑色掩才反 BMSK22的開(kāi)口 BMSK221，所以背光27的光不會(huì)形成4寺凈皮檢測(cè)的 光A，并且例如包括在平坦化膜313與液晶層26之間的界面區(qū)處 被反射并到達(dá)光接收元件221的噪聲束B(niǎo)l以及直接到達(dá)光接收元 件221的噪聲束B(niǎo)2。即，光接收單元22的輸出信號(hào)包括噪聲束B(niǎo)1 和B2。
19需要注意，圖示示出了噪聲束B(niǎo)2直接通過(guò)TFT的柵極并直接 到達(dá)通道區(qū)域的情況，但是，實(shí)際上，由于在背光光束至TFT的通 道區(qū)域的光路上形成了底柵型TFT的柵極，所以這個(gè)圖示示出，光 在此處被反射，反射光在柵極周圍的外圍傳播，從而很可能變?yōu)樵?聲束B(niǎo)2。
因此，在4姿收光信號(hào)處理電路6 (6A)中，在操作》文大器62 中執(zhí)行光接收單元22的輸出信號(hào)和與光"l妄收單元22鄰近的參考單 元23的輸出信號(hào)的差分信號(hào)處理(差分處理)，并且能夠消除大部 分噪聲組分。
結(jié)果，操作放大器62的輸出為光接收單元22中的反射噪聲和 偏移噪聲的影響^皮抑制為非常小的信號(hào)。
如上所述，4艮據(jù)本實(shí)施例，由于所述"i殳備具有擁有顯示電路210 的多個(gè)顯示單元21、包括光接收元件221的光接收單元22、具有 與光接收單元等價(jià)的結(jié)構(gòu)并遮擋在光接收單元221上的入射光的參 考單元23、以及對(duì)光4妾收單元22的輸出信號(hào)和參考單元23的輸出 信號(hào)執(zhí)行差分信號(hào)處理的接收光信號(hào)處理電路6,所以能夠獲取下 面的歲丈果。
在通過(guò)利用來(lái)自背光的反射光作為待被檢測(cè)的光而實(shí)現(xiàn)觸摸 板和圖像傳感器等的系統(tǒng)中，能夠消除位于黑色掩板下方的層中的 內(nèi)部反射光噪聲，并且能夠?qū)崿F(xiàn)高的SN比。
在^f吏用上述背光的系統(tǒng)或^f吏用外部光的成^f象系統(tǒng)中，能夠消除 光接收元件(光傳感器)和像素電路的偏移噪聲，因此，能夠?qū)崿F(xiàn) 高的SN比。在使用上述背光的系統(tǒng)或使用外部光束的成像系統(tǒng)中，能夠消
除來(lái)自顯示器的干4尤噪聲，因此，能夠?qū)嵱褚?jiàn)高的SN比。
能夠?qū)崟r(shí)地消除上述噪聲，因此，不管溫度特性的改變以及由 于時(shí)間的流逝而引起的特性波動(dòng)的影響，也能實(shí)現(xiàn)高可靠性的系統(tǒng)。
由于上述這些相同的原因，當(dāng)^^妻通電源時(shí)，不需要校正#:作。
需要注意，在上面的實(shí)施例中，作為有效像素區(qū)域部2的單元
陣列，參照以下情況給出了i兌明，其中，將以下陣列定義為第一組
并周期性重復(fù)形成這個(gè)第一組，在該陣列中，配置R色顯示單元 21R、 G色顯示單元21G及B色顯示單元21B,與顯示單元21B鄰 近地配置光接收單元22，在這個(gè)光4妻收單元22之后配置R色顯示 單元21R、 G色顯示單元21G及B色顯示單元21B,并且與顯示單 元21B鄰近i也配置參考單元23。
本發(fā)明不被限制于這個(gè)陣列結(jié)構(gòu)?？梢赃M(jìn)行各種修改。
例如，如圖10所示，能夠采用這樣一種結(jié)構(gòu)，其中，形成與 上面所-說(shuō)明的第一陣列(組)鄰近的組，作為在光4妻收單元和參考 單元的配置區(qū)域中僅設(shè)置有黑色掩板BMSK (BM)的第二陣列 (組)，并且在未連接外部的黑色掩板BMSK (BM)下形成參考單 元和/或光4妄收單元，并且交替配置這些第一組和第二組，或連續(xù)配 置多個(gè)第二組，或者，連續(xù)配置多個(gè)第一組并且配置第二組。
此外，盡管未示出，4旦是可以采用光4妄收單元22和參考單元 23直接彼此相鄰的結(jié)構(gòu)。此外，也可以在多個(gè)紐j皮定義為一個(gè)單元的情況下在每個(gè)單元
中構(gòu)成從而提供一個(gè)參考單元23,并且在那個(gè)單元中，對(duì)每個(gè)光接 收單元22的輸出信號(hào)和那一個(gè)參考單元23的輸出信號(hào)執(zhí)行差分信
號(hào)處理。
可選地，也可以在整個(gè)有效像素區(qū)域部2中構(gòu)成從而提供一個(gè) 參考單元，并且對(duì)每個(gè)光接收單元22的輸出信號(hào)和那一個(gè)參考單 元23的輸出信號(hào)執(zhí)行差分信號(hào)處理。
需要注意，如圖2所示，可以為多個(gè)^象素構(gòu)成從而配置一個(gè)光 4妄收元件，或者為每個(gè)R、 G及B配置一個(gè)光接收元件，或者為一 個(gè)〈象素配置一個(gè)光4妄收元件。
當(dāng)應(yīng)用本發(fā)明時(shí)，顯示設(shè)備中的光接收元件的配置沒(méi)有特殊的 限制。通過(guò)這種方式，通過(guò)將本發(fā)明應(yīng)用于如圖2所示的具有內(nèi)置 的光接收元件的顯示設(shè)備，能夠在之后的處理中使用幾乎沒(méi)有噪聲 影響的光接收信號(hào)，并且能夠執(zhí)行光接收(成像)處理，同時(shí)防止 顯示側(cè)4言號(hào)混入成^f象側(cè)4言號(hào)。
權(quán)利要求
1.一種顯示設(shè)備，包括至少一個(gè)具有顯示電路的顯示單元；至少一個(gè)包括光接收元件的光接收單元；至少一個(gè)具有與所述光接收單元的結(jié)構(gòu)等價(jià)的結(jié)構(gòu)、并且入射到光接收元件上的光被遮擋的參考單元；以及信號(hào)處理電路，對(duì)所述光接收單元的輸出信號(hào)和所述參考單元的輸出信號(hào)執(zhí)行差分信號(hào)處理。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示設(shè)備，其中在所述顯示i殳備的有效^象素區(qū)i或部中， 多個(gè)所述顯示單元以矩陣方式配置，并且矩陣陣列方式混合配置。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的顯示設(shè)備，其中在所述有歲文4象素區(qū)i或部中，所述光接收單元與至少一個(gè)第一顯示單元相近地配置， 至少一個(gè)第二顯示單元與所述光4妻收單元鄰近地配置，并且與所配置的第二顯示單元相近配置所述參考單元的配置 方式被周期性重復(fù)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的顯示設(shè)備，其中所述有效像素區(qū)域部包括第一配置系統(tǒng)，其中，所述光"^收單元與至少一個(gè)第一 顯示單元相近地配置，至少一個(gè)第二顯示單元與所述光4妄收單 元相近地配置，并且所述參考單元與所配置的第二顯示單元相近地配置；以及第二配置系統(tǒng)，其中，不能從中提取輸出的第一空單元與至少一個(gè)第三顯示單元相近地配置，至少一個(gè)第四顯示單元與所述第一空單元鄰近地配置，并且不能從中提取輸出的第二 空單元與所配置的第四顯示單元相近i也配置。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的顯示設(shè)備，其中所述第 一配置系統(tǒng)與所述第二配置系統(tǒng)鄰近并JU皮配置 為周期性重復(fù)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1 ~ 5中任意一項(xiàng)所述的顯示設(shè)備，其中在所述光接收單元中，在遮光掩板中形成將待被檢測(cè)的 光導(dǎo)向所述光接收元件的開(kāi)口，并且所述參考單元^皮遮擋了待被檢測(cè)的所述入射光。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2-6中任意一項(xiàng)所述的顯示設(shè)備，其中所述信號(hào)處理電路對(duì)彼此相近配置的所述光接收單元和 所述參考單元之間的輸出信號(hào)執(zhí)行差分信號(hào)處理。
8. —種顯示i殳備，包4舌有效像素區(qū)域部，其中，多個(gè)顯示單元以矩陣方式配置， 并且至少 一個(gè)包4舌第 一光接收元件的光接收單元和至少 一個(gè) 具有與所述光接收單元的結(jié)構(gòu)等價(jià)的結(jié)構(gòu)并且入射到第二光 接收元件上的光^皮遮擋的參考單元，以所述顯示單元的所述矩陣陣列方式混合配置；信號(hào)處理電路，對(duì)所述光接收單元的輸出信號(hào)和所述參考單元的輸出信號(hào)執(zhí)行差分信號(hào)處理；以及 背光，向所述有效像素區(qū)域部發(fā)射光。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的顯示設(shè)備，其中所述有效^象素區(qū)域部具有第一透明基板，面向所述背光配置，并且其上形成所述 顯示單元、光4妄收單元、參考單元的電路、以及所述第一和第 二光4妄收元件，第二透明基板，面向所述第二透明基板配置，液晶層，在所述第一透明基板和所述第二透明基板之間 配置，以及遮光掩板，在所述光接收單元和所述參考單元處形成， 并且遮l當(dāng)纟寺^^全測(cè)的光，開(kāi)口，形成在所述光接收單元的所述遮光掩板中，用于 將待祐j企測(cè)的光導(dǎo)向所述第 一光接收元件。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的顯示設(shè)備，其中在包括所述光接收單元和所述參考單元的所述第一透明 基板上形成底柵型薄膜晶體管，至少在從所述背光至所述光接 收單元和所述參考單元的所述第二光接收元件的光的光路上 形成薄膜晶體管的4冊(cè)極，并且所述柵4及具有遮擋來(lái)自所述背光 的光的功能。
11. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的顯示設(shè)備，其中在所述有歲文<象素區(qū)i或部中，所述光4I:收單元與至少一個(gè)顯示單元相近;也配置，至少一個(gè)顯示單元與所述光接收單元相近地配置，并且與所配置的顯示單元相近地配置所述參考單元的配置方 式被周期性重復(fù)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的顯示設(shè)備，其中所述有效i象素區(qū)域部包4舌第一配置系統(tǒng)，其中，光接收單元與至少一個(gè)第一顯示 單元相近地配置，至少一個(gè)第二顯示單元與所述光接收單元相 近地配置，并且所述參考單元與所配置的第二顯示單元相近地 西己置；以及 第二配置系統(tǒng)，其中，不能從中4是取輸出的第一空單元 與至少一個(gè)第三顯示單元相近地配置，至少一個(gè)第四顯示單元與所述第 一空單元鄰近地配置，并且不能從中提取輸出的第二空單元與所配置的第四顯示單元相近;l也配置。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的顯示設(shè)備，其中所述第 一配置系統(tǒng)與所述第二配置系統(tǒng)鄰近并且4皮配置 為周期性重復(fù)。
14. 根據(jù)權(quán)利要求8 ~ 13中任意一項(xiàng)所述的顯示設(shè)備，其中所述信號(hào)處理電路在4皮此相近配置的所述光接收單元與 所述參考單元之間對(duì)輸出信號(hào)執(zhí)行差分信號(hào)處理。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種液晶顯示設(shè)備，其具有很小的噪聲影響并且當(dāng)接通電源時(shí)不需要校正操作就能夠改善光接收系統(tǒng)的SN比。所述設(shè)備具有具有顯示電路(210)的多個(gè)顯示單元(21)；每個(gè)都包括光接收元件(221)的光接收單元(22)；具有與光接收單元的結(jié)構(gòu)等價(jià)的結(jié)構(gòu)并且入射到光接收元件(221)上的光被遮擋的參考單元(23)；以及接收光信號(hào)處理電路(6)，對(duì)光接收單元(22)的輸出信號(hào)和參考單元(23)的輸出信號(hào)執(zhí)行差分信號(hào)處理，從而消除噪聲。
文檔編號(hào)G02F1/133GK101542360SQ20088000023
公開(kāi)日2009年9月23日 申請(qǐng)日期2008年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月16日
發(fā)明者仲島義晴, 山中剛 申請(qǐng)人:索尼株式會(huì)社