專利名稱：帶光傳感器的顯示裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及顯示裝置，特別涉及在顯示面板設置有多個光傳感器的顯示裝置。
背景技術：
近年來，能夠通過以手指、筆等觸碰畫面進行操作的電子設備越來越普及。此外， 作為檢測顯示畫面內的觸摸位置的方法，已知有在顯示面板設置有多個光傳感器，使用光 傳感器檢測在手指等接近畫面時形成的影像的方法。在檢測影像的方法中，在外光的照度 較低(周圍較暗)時，存在如下的問題在通過光傳感器獲得的圖像內難以區(qū)別影像和背 景，從而不能正確地檢測觸摸位置。因此，對于具備背光源的顯示裝置，還已知有使用光傳 感器檢測背光照射到手指時的反射像的方法。對于在顯示面板設置有多個光傳感器的顯示裝置，例如在專利文獻1中有所記 載。此外，在專利文獻2中記載有圖21所示的具備像素部PP和紅外線檢測部ISP的液晶 面板。在像素部PP設置有第一 TFT (Tl)、透明電極TE、反射電極RE等，在紅外線檢測部ISP 設置有電容器C和第二 TFT(T2)等。在反射電極RE設置有用于使透明電極TE露出的透過 窗Wl和用于使電容器C內的熱電薄膜PEl露出的開口窗W2。開口窗W2是為了使由用戶 在液晶面板的外部有意提供的紅外線容易施加于熱電薄膜PEl而設置的。此外，在專利文 獻3中記載有如下內容，S卩，在帶光傳感器的顯示裝置中設置有包含不可見光源的背光源， 該不可見光源出射能夠被光傳感器接收的不可見光。專利文獻1 日本特開2007-102154號公報專利文獻2 日本特開2004-321685號公報專利文獻3 日本特開2008-3296號公報

發(fā)明內容
但是，在現(xiàn)有的帶光傳感器的顯示裝置中，存在下述問題，S卩，顯示數(shù)據(jù)作為噪聲 混入光傳感器的輸出數(shù)據(jù)中，觸摸位置的檢測精度下降。例如在帶光傳感器的液晶顯示裝 置中，透過液晶面板的光入射到設置于液晶面板的光傳感器(參照后述的圖5)。因此，由光 傳感器檢測到的光量隨液晶面板的光透過率變化，光傳感器的輸出數(shù)據(jù)受到顯示數(shù)據(jù)的影 響。此外，在向像素電路寫入和從光傳感器讀出時使用相同的數(shù)據(jù)信號線的液晶面板 中，因為在寫入時施加于數(shù)據(jù)信號線的電荷對讀出數(shù)據(jù)產(chǎn)生影響，所以光傳感器的輸出數(shù) 據(jù)受到顯示數(shù)據(jù)的影響?；谶@樣的原因，顯示數(shù)據(jù)作為噪聲混入光傳感器的輸出數(shù)據(jù)。特 別是在顯示灰度等級較暗時(例如黑顯示時)，因為由光傳感器檢測到的光量變少，所以顯 示數(shù)據(jù)的混入會造成觸摸位置的檢測精度明顯下降。此外，在專利文獻3所記載的帶光傳感器的液晶顯示裝置中，存在可見光和不可 見光兩者都對由光傳感器獲得的圖像產(chǎn)生影響的情況，存在觸摸位置的檢測精度不太高的 問題。
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種顯示裝置，該顯示裝置能夠不受外光、背光源中 包含的可見光的影響地，與顯示圖像無關地以高精度檢測觸摸位置。本發(fā)明的第一方面是具有多個光傳感器的顯示裝置，該顯示裝置包括顯示面板，其包含二維狀配置的多個像素電路和多個光傳感器；濾光片部，其設置于向上述光傳感器入射的光入射路徑上，透過紅外光并阻擋可 見光；和背光源，其設置于上述顯示面板的背面?zhèn)?，至少使透過所述濾光片部的光出射。本發(fā)明的第二方面的特征在于，在本發(fā)明的第一方面中，上述像素電路和上述光傳感器由多晶硅形成，上述背光源出射波長比硅的基本吸收邊波長短的紅外光。本發(fā)明的第三方面的特征在于，在本發(fā)明的第一方面中，上述背光源出射在大氣吸收光譜中具有峰值波長的紅外光。本發(fā)明的第四方面的特征在于，在本發(fā)明的第三方面中，上述背光源出射在850nm以上、960nm以下的范圍內具有峰值波長的紅外光。本發(fā)明的第五方面的特征在于，在本發(fā)明的第一方面中，上述背光源包括出射可見光的第一發(fā)光體；出射紅外光的第二發(fā)光體；導光板； 和設置于上述導光板的一個面、透過紅外光并反射可見光的反射片，上述第一發(fā)光體沿上述導光板的側面配置，上述第二發(fā)光體配置在上述導光板的設置有上述反射片的面一側。本發(fā)明的第六方面的特征在于，在本發(fā)明的第一方面中，上述背光源包括出射可見光的第一發(fā)光體和出射紅外光的第二發(fā)光體，上述第一和第二發(fā)光體配置在同一基板上，或者封入同一封裝內。本發(fā)明的第七方面的特征在于，在本發(fā)明的第一方面中，上述背光源僅包含出射紅外光的發(fā)光體作為光源。本發(fā)明的第八方面的特征在于，在本發(fā)明的第一方面中，上述濾光片部具有與從上述背光源出射的紅外光一致的通帶，在從垂直于上述像素電路的方向觀看時，上述光傳感器配置在與上述濾光片部重 疊的位置。本發(fā)明的第九方面的特征在于，在本發(fā)明的第八方面中，上述濾光片部具有通帶，該通帶具有與從上述背光源出射的紅外光一致的上限值 和下限值。本發(fā)明的第十方面的特征在于，在本發(fā)明的第一方面中，上述顯示面板還包括透過可見光并阻擋波長比從上述背光源出射的紅外光長的 光的濾光片。本發(fā)明的第十一方面的特征在于，在本發(fā)明的第一方面中，上述顯示面板還包括以可見光區(qū)域的全部或一部分和從上述背光源出射的紅外 光的波段作為通帶的濾光片。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，在向光傳感器入射的光入射路徑上設置有透過紅外光并 阻擋可見光的濾光片部，因此，由光傳感器獲得的圖像不受外光、背光源中包含的可見光的
4影響，能夠利用光傳感器檢測從背光源出射的紅外光的反射光。于是，能夠檢測位于顯示面 板的表面附近的物體的紅外反射光，并根據(jù)不受到外光、其它的光源(背光源)中大量包 含的可見光的影響的圖像，以高精度檢測觸摸位置。此外，在與可見光相比更容易使紅外 光透過的顯示面板中，能夠提高顯示面板的受光靈敏度，以高精度檢測觸摸位置。此外，因 為即使顯示數(shù)據(jù)發(fā)生變化紅外光的透過率也不變，所以能夠不受顯示數(shù)據(jù)影響地檢測觸摸 位置。進一步，能夠使背光源的亮度與受光靈敏度變高的量相應地下降，削減背光源的耗電 量。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，在由具有紅外光的受光靈敏度的多晶硅形成像素電路和 光傳感器的情況下，能夠利用光傳感器檢測從背光源出射的紅外光，并根據(jù)其結果檢測觸 摸位置。根據(jù)本發(fā)明的第三或第四方面，使用出射在大氣吸收光譜(優(yōu)選850nm以上960nm 以下的范圍)中具有峰值波長的紅外光的背光源，可構成能夠不受顯示數(shù)據(jù)影響地以高精 度檢測觸摸位置的顯示裝置。此外，如果在向光傳感器入射的光入射路徑上設置有以從背 光源出射的光的波段作為通帶的濾光片，則能夠減小由光傳感器獲得的圖像所受到的來自 太陽光的影響，能夠以更高精度檢測觸摸位置。根據(jù)本發(fā)明的第五方面，通過在出射可見光的背光源中追加第二發(fā)光體，能夠直 接使用現(xiàn)有的背光源構成既出射可見光又出射紅外光的背光源。根據(jù)本發(fā)明的第六方面，通過將出射可見光的發(fā)光體和出射紅外光的發(fā)光體配置 在同一基板上或者封入同一封裝內，能夠構成既出射可見光又出射紅外光的小型的背光 源。根據(jù)本發(fā)明的第七方面，通過設置僅出射紅外光的背光源，可構成能夠不受顯示 數(shù)據(jù)影響地以高精度檢測觸摸位置的反射型的顯示裝置。根據(jù)本發(fā)明的第八方面，通過將光傳感器配置在從垂直于像素電路的方向觀看時 與濾光片部重疊的位置，能夠防止由光傳感器獲得的圖像受到可見光的影響，以高精度檢 測觸摸位置，其中，該濾光片部具有與從背光源出射的紅外光一致的通帶。根據(jù)本發(fā)明的第九方面，通過將光傳感器配置在從垂直于像素電路的方向觀看時 與帶通濾光片部重疊的位置，能夠防止由光傳感器獲得的圖像受到可見光的影響，減少期 望的紅外光以外的光，以高精度檢測觸摸位置，其中，該帶通濾光片具有與從背光源出射的 紅外光一致的上限值和下限值。根據(jù)本發(fā)明的第十方面，通過設置透過可見光并阻擋波長比從背光源出射的紅外 光長的光的濾光片，能夠將除了在顯示中所必需的可見光和期望的紅外光以外的光除去， 以更高精度檢測觸摸位置。特別是，在將光傳感器配置在從垂直于像素電路的方向觀看時 與濾光片部重疊的位置的情況下，其中，該濾光片部具有與從背光源出射的紅外光一致的 通帶，能夠在向光傳感器入射的光入射路徑上容易地構成具有與從背光源出射的紅外光一 致的上限值和下限值的帶通濾光片。根據(jù)本發(fā)明的第十一方面，設置有以可見光區(qū)域的全部或一部分和從背光源出射 的紅外光的波段作為通帶的濾光片，由此，能夠將除了在顯示中所必需的可見光和期望的 紅外光以外的光除去，以高精度檢測觸摸位置。


圖1是表示本發(fā)明的第一實施方式的液晶顯示裝置的結構的框圖。圖2是表示圖1所示的裝置的液晶面板的詳細結構的框圖。圖3是圖1所示的裝置的時序圖。圖4是表示圖1所示的裝置的液晶面板的截面和背光源的配置位置的圖。圖5是表示圖1所示的裝置中檢測反射像的方法的原理的圖。圖6A是表示由圖1所示的裝置獲得的掃描圖像的例子的圖。圖6B是表示由圖1所示的裝置獲得的掃描圖像的其它的例子的圖。圖7是表示一般的太陽光的光譜的圖。圖8是表示圖1所示的裝置的背光源的第一結構例的圖。圖9是表示圖1所示的裝置的背光源的第二結構例的圖。圖10是表示圖1所示的裝置的背光源的第三結構例的圖。圖11是表示圖1所示的裝置的背光源的第四結構例的圖。圖12是表示圖1所示的裝置的背光源的第五結構例的圖。圖13是圖12所示的背光源的截面圖。圖14是表示圖1所示的裝置的液晶面板的透過光譜特性的圖。圖15是表示圖1所示的裝置的傳感器靈敏度特性和面板受光靈敏度特性的圖。圖16是表示本發(fā)明的第二實施方式的液晶顯示裝置的結構的框圖。圖17是表示本發(fā)明的第三實施方式的液晶顯示裝置的液晶面板(第一例)的截 面的圖。圖18A是表示圖17所示的紅外光透過濾光片的透過特性的例子的圖。圖18B是表示圖17所示的紅外光透過濾光片的透過特性的其它例子的圖。圖19是表示本發(fā)明的第三實施方式的液晶顯示裝置的液晶面板(第二例)的截 面的圖。圖20A是表示圖19所示的表面濾光片的透過特性的例子的圖。圖20B是表示圖19所示的表面濾光片的透過特性的其它例子的圖。圖21是具有紅外線檢測部的現(xiàn)有的液晶面板的截面圖。附圖標記的說明1 像素電路2光傳感器3紅外光透過濾光片4 白色 LED5 紅外 LED6樹脂封裝7表面濾光片10、18液晶顯示裝置11、81、82光傳感器內置液晶面板12顯示數(shù)據(jù)處理部13 A/D 轉換器
14傳感器數(shù)據(jù)處理
15、19背光源
16面板驅動電路
17像素陣列
24光電二極管
41玻璃基板
42液晶層
43遮光膜
44彩色濾光片
51背光
52外光
53對象物
64、68、74 導光板
65、70、72 反射片
具體實施例方式(第一實施方式)圖1是表示本發(fā)明的第一實施方式的液晶顯示裝置的結構的框圖。圖1所示的液 晶顯示裝置10包括傳感器內置液晶面板11、顯示數(shù)據(jù)處理部12、A/D轉換器13、傳感器數(shù) 據(jù)處理部14和背光源15。傳感器內置液晶面板11 (以下稱為液晶面板11)包含面板驅動 電路16和像素陣列17，像素陣列17包含二維狀配置的多個像素電路1和多個光傳感器2。 在向光傳感器2入射的光入射路徑上，設置有透過紅外光并阻擋可見光的紅外光透過濾光 片3。從外部向液晶顯示裝置10輸入顯示數(shù)據(jù)D1。顯示數(shù)據(jù)處理部12根據(jù)需要對顯示 數(shù)據(jù)Dl進行顏色校正處理、幀速率轉換處理等，并輸出顯示數(shù)據(jù)D2。面板驅動電路16向液 晶面板11的像素電路1寫入與顯示數(shù)據(jù)D2相應的電壓。由此，在液晶面板11顯示基于顯 示數(shù)據(jù)D2的圖像。背光源15根據(jù)從背光源電源電路(未圖示)供給的電源電壓向液晶面板11的 背面照射光(背光)。背光源15包含出射白色光(可見光)的白色LED (Light Emitting Diode 發(fā)光二極管)4和出射紅外光的紅外LED5。另外，可以使用出射可見光的任意的發(fā) 光體代替白色LED4，也可以使用出射紅外光的任意的發(fā)光體代替紅外LED5。例如，可以組 合使用紅色、綠色和藍色LED代替白色LED4，也可以使用冷陰極管(CCFL :Cold Cathode Fluorescent Lamp)代替白色 LED4。面板驅動電路16除了進行對像素電路1寫入電壓的動作，還進行從光傳感器2讀 出與受光量相應的電壓的動作。光傳感器2的輸出信號作為傳感器輸出信號SS輸出至液 晶面板11的外部。A/D轉換器13將模擬的傳感器輸出信號SS轉換為數(shù)字信號。傳感器數(shù) 據(jù)處理部14根據(jù)從A/D轉換器13輸出的數(shù)字信號生成數(shù)字圖像(以下稱為掃描圖像)。 該掃描圖像中可能包含位于液晶面板11的表面附近的要檢測的物體(例如手指、筆等。以 下稱為對象物)的像。傳感器數(shù)據(jù)處理部14對掃描圖像進行用于檢測對象物的圖像識別處理，求取掃描圖像內的對象物的位置，輸出表示觸摸位置的坐標數(shù)據(jù)Co。圖2是表示液晶面板11的詳細結構的框圖。如圖2所示，像素陣列17具有m根掃 描信號線Gl Gm，3n根數(shù)據(jù)信號線SRl SRn、SGl SGn、SBl SBnJP (mX3n)個像素 電路1。除此之外像素陣列17還具有(mXn)個光傳感器2、m根傳感器讀出線RWl RWm 和m根傳感器復位線RSl RSm。液晶面板11使用多晶硅形成。掃描信號線Gl Gm相互平行地配置。數(shù)據(jù)信號線SRl SRruSGl SGruSBl SBn以與掃描信號線Gl Gm正交的方式相互平行地配置。傳感器讀出線RWl RWm和傳 感器復位線RSl RSm，與掃描信號線Gl Gm平行地配置。像素電路1在掃描信號線Gl Gm與數(shù)據(jù)信號線SRl SRn、SGl SGn、SBl SBn的每個交點附近各設置一個。像素電路1在列方向(圖2中的縱方向)上各設置m個， 在行方向(圖2中的橫方向)上各設置3η個，整體采用二維狀配置。像素電路1根據(jù)設置 有何種顏色的彩色濾光片分為R像素電路Ir、G像素電路Ig和B像素電路Ib三種。這三 種像素電路按R、G、B的順序在行方向上并排配置，由三個形成一個像素。像素電路1包含TFT(Thin Film Transistor 薄膜晶體管)21和液晶電容22。 TFT21的柵極端子與掃描信號線Gi (i為1以上m以下的整數(shù))連接、源極端子與數(shù)據(jù)信號 線SRj、SGj、SBj (j為1以上η以下的整數(shù))中的任一個連接，漏極端子與液晶電容22的 一個電極連接。在液晶電容22的另一個電極施加有共用電極電壓。以下，將與G像素電路 Ig連接的數(shù)據(jù)信號線SGl SGn稱為G數(shù)據(jù)信號線，將與B像素電路Ib連接的數(shù)據(jù)信號線 SBl SBn稱為B數(shù)據(jù)信號線。另外，像素電路1也可以包含輔助電容。像素電路1的光透過率(子像素的亮度)由寫入像素電路1的電壓決定。為了向 與掃描信號線Gi和數(shù)據(jù)信號線SXj (X為R、G、B的任一個)連接的像素電路1寫入某電壓， 只要向掃描信號線Gi施加高電平電壓(使TFT21成為導通狀態(tài)的電壓)，向數(shù)據(jù)信號線SXj 施加應該寫入的電壓即可。通過將與顯示數(shù)據(jù)D2相應的電壓寫入像素電路1，能夠將子像 素的亮度設定為期望的水平。光傳感器2包含電容器23、光電二極管24和傳感器前置放大器25，按每個像素設 置。電容器23的一個電極與光電二極管24的陰極端子連接(以下將該連接點稱為節(jié)點 P)。電容器23的另一個電極與傳感器讀出線RWi連接，光電二極管24的陽極端子與傳感 器復位線RSi連接。傳感器前置放大器25由TFT構成，該TFT的柵極端子與節(jié)點P連接、 漏極端子與B數(shù)據(jù)信號線SBj連接、源極端子與G數(shù)據(jù)信號線SGj連接。為了利用與傳感器讀出線RWi、B數(shù)據(jù)信號線SBj等連接的光傳感器2檢測光量， 只要向傳感器讀出線RWi和傳感器復位線RSi施加規(guī)定的電壓并向B數(shù)據(jù)信號線SBj施加 電源電壓VDD即可。在向傳感器讀出線RWi和傳感器復位線RSi施加規(guī)定的電壓之后，當光 入射到光電二極管24時，在光電二極管24中流動與入射光量相應的電流，節(jié)點P的電壓與 流動的電流的量相應地下降。通過在該時刻向讀出線RWi施加高電壓來提高節(jié)點P的電壓， 使傳感器前置放大器25的柵極電壓為閾值以上并向B數(shù)據(jù)信號線SBj施加電源電壓VDD， 這時節(jié)點P的電壓被傳感器前置放大器25放大，放大后的電壓輸出到G數(shù)據(jù)信號線SGj。 因此，根據(jù)G數(shù)據(jù)信號線SGj的電壓，能夠求取由傳感器2檢測到的光量。在像素陣列17的周邊設置有掃描信號線驅動電路31、數(shù)據(jù)信號線驅動電路32、 傳感器行驅動電路33、ρ個(ρ為1以上η以下的整數(shù))傳感器輸出放大器34和多個開關
835 38。掃描信號線驅動電路31、數(shù)據(jù)信號線驅動電路32和傳感器行驅動電路33相當于 圖1中的面板驅動電路16。數(shù)據(jù)信號線驅動電路32與3η根數(shù)據(jù)信號線對應地具有3η個輸出端子。在G數(shù) 據(jù)信號線SGl SGn和與其對應的η個輸出端子之間，各設置有一個開關35，在B數(shù)據(jù)信號 線SBl SBn和與其對應的η個輸出端子之間，各設置有一個開關36。G數(shù)據(jù)信號線SGl SGn按每ρ根劃分為一組，在組內第k根(k為1以上ρ以下的整數(shù))G數(shù)據(jù)信號線和第k個 傳感器輸出放大器34的輸入端子之間，各設置有1個開關37。在B數(shù)據(jù)信號線SB 1 SBn 和電源電壓VDD之間各設置有1個開關38。圖2中包含的開關35 38的個數(shù)均為η個。在液晶顯示裝置10中，1幀時間被分割為向像素電路寫入信號(與顯示數(shù)據(jù)相應 的電壓信號)的顯示期間和從光傳感器讀出信號(與受光量相應的電壓信號)的傳感期 間，圖2所示的電路在顯示期間和傳感期間進行不同的動作。在顯示期間，開關35、36為導 通狀態(tài)，開關37、38為斷開狀態(tài)。而相對的，在傳感期間，開關35、36為斷開狀態(tài)，開關38 為導通狀態(tài)，開關37以分時的方式成為導通狀態(tài)，使得G數(shù)據(jù)信號線SGl SGn按組依次 與傳感器輸出放大器34的輸入端子連接。在顯示期間，掃描信號線驅動電路31和數(shù)據(jù)信號線驅動電路32進行動作。掃描 信號線驅動電路31根據(jù)時刻控制信號Cl，按每1線時間從掃描信號線Gl Gm之中選擇一 根掃描信號線，并對所選擇的掃描信號線施加高電平電壓，對其他的掃描信號線施加低電 平電壓。數(shù)據(jù)信號線驅動電路32根據(jù)從顯示數(shù)據(jù)處理部12輸出的顯示數(shù)據(jù)DR、DG、DB，以 線順序方式驅動數(shù)據(jù)信號線SRl SRn、SGl SGn、SBl SBn。更詳細而言，數(shù)據(jù)信號線 驅動電路32至少每次存儲1行顯示數(shù)據(jù)DR、DG、DB,并按每1線時間對數(shù)據(jù)信號線SRl SRn, SGl SGn、SBl SBn施加與1行顯示數(shù)據(jù)相應的電壓。另外，數(shù)據(jù)信號線驅動電路 32也可以按點順序方式驅動數(shù)據(jù)信號線SRl SRn、SGl SGn、SBl SBn。在傳感期間，傳感器行驅動電路33和傳感器輸出放大器34進行動作。傳感器行 驅動電路33根據(jù)時刻控制信號C2，按每1線時間從傳感器讀出線RWl RWm和傳感器復位 線RSl RSm之中各選擇一根信號線，并對所選擇的傳感器讀出線和傳感器復位線施加規(guī) 定的讀出用電壓和復位用電壓，對其它的信號線施加與選擇時不同的電壓。另外，比較典型 的是，1線時間的長度在顯示期間與傳感期間不同。傳感器輸出放大器34對由開關37選擇 的電壓進行放大，并作為傳感器輸出信號SSl SSp輸出。圖3是液晶顯示裝置10的時序圖。如圖3所示，垂直同步信號VSYNC按每1幀時 間變?yōu)楦唠娖剑?幀時間被分割為顯示期間和傳感期間。傳感器信號SC用于表示是顯示期 間還是傳感期間，在顯示期間為低電平，在傳感期間為高電平。在顯示期間，開關35、36成為導通狀態(tài)，數(shù)據(jù)信號線SRl SRruSGl SGruSBl SBn均與數(shù)據(jù)信號線驅動電路32連接。在顯示期間，首先掃描信號線Gl的電壓成為高電 平，接著掃描信號線G2的電壓成為高電平，之后掃描信號線G3 Gm的電壓依次成為高電 平。在掃描信號線Gi的電壓為高電平期間，對數(shù)據(jù)信號線SRl SRn、SGl SGn、SBl SBn施加要寫入與掃描信號線Gi連接的3η個像素電路1的電壓。在傳感期間，開關38成為導通狀態(tài)，開關37以分時的方式成為導通狀態(tài)。因此， 在B數(shù)據(jù)信號線SBl SBn固定地施加有電源電壓VDD，G數(shù)據(jù)信號線SGl SGn以分時的 方式與傳感器輸出放大器34的輸入端子連接。在傳感期間，首先選擇傳感器讀出線RWl和傳感器復位線RS1，接著選擇傳感器讀出線RW2和傳感器復位線RS2，之后逐組依次選擇傳 感器讀出線RW3 RWm和傳感器復位線RS3 RSm。對所選擇的傳感器讀出線和傳感器復 位線分別施加讀出用電壓和復位用電壓。在選擇了傳感器讀出線RWi和傳感器復位線RSi 的期間，與由η個光傳感器2檢測到的光量相應的電壓被輸出到G數(shù)據(jù)信號線SGl SGn， 其中，η個光傳感器2與傳感器讀出線RWi連接。圖4是表示液晶面板11的截面和背光源15的配置位置的圖。液晶面板11具有 在兩片玻璃基板41a、41b之間夾入液晶層42的結構。在一個玻璃基板41a設置有遮光膜 43、三色的彩色濾光片44r、44g、44b、和對置電極45等，在另一個玻璃基板41b設置有像素 電極46、數(shù)據(jù)信號線47和光傳感器2等。在玻璃基板41a、41b的相對的面設置有取向膜 48，在另一面設置有偏光板49。液晶面板11的兩個面之中玻璃基板41a側的面為表面，玻 璃基板41b側的面為背面。背光源15設置在液晶面板11的背面?zhèn)取Ｔ趫D4所示的例子中， 光傳感器2中所包含的光電二極管24設置在設有藍色彩色濾光片44b的像素電極46的附 近。此外，紅外光透過濾光片3設置在藍色彩色濾光片44b的內側。此外，紅外光透過濾光片3只要是以透過紅外光并阻擋可見光為目的設置的濾光 片即可，并不必須完全阻擋可見光，也可以透過例如百分之幾十左右的可見光。此外，紅外 光透過濾光片3可以不僅透過紅外光，也可以透過具有可見光外的長波長側的波長的光。 或者，也可以由遮光膜構成紅外光透過濾光片3。此外，紅外光透過濾光片3也可以具有將 彩色濾光片44r、44g、44b所使用的材料重疊的結構。作為重疊的組合，存在如下方式紅色 彩色濾光片44r和綠色彩色濾光片44g的組合、紅色彩色濾光片44r和藍色彩色濾光片44b 的組合、綠色彩色濾光片44g和藍色彩色濾光片44b的組合以及紅色彩色濾光片44r、綠色 彩色濾光片44g和藍色彩色濾光片44b的組合。此外，在重疊時，也可以使彩色濾光片的厚 度與其它的像素不同。液晶顯示裝置10在檢測顯示畫面內的觸摸位置時，使用對反射像進行檢測的方 法。圖5是表示檢測反射像的方法的原理的圖。在該方法中，包含有光電二極管24的光傳 感器2對背光51的反射光進行檢測。更詳細而言，從背光源15出射的背光51透過液晶面 板U從液晶面板11的表面向外部出射。如果此時手指等對象物53位于液晶面板11的表 面附近，則背光51被對象物53反射。例如，人類的手指肚會較多地反射包括紅外光在內的 光。背光51的反射光透過玻璃基板41a、液晶層42等入射到光傳感器2。于是，使用光傳 感器2，能夠檢測背光51產(chǎn)生的對象物53的反射像。包含有光電二極管24的光傳感器2，除了背光51的反射光以外還檢測外光52。更 詳細而言，入射到液晶面板11的外光52透過玻璃基板41a和液晶層42等入射到光電二極 管24。如果此時對象物53位于液晶面板11的表面附近，則應該入射到光電二極管24的外 光52會被對象物53遮擋。于是，在外光52較為明亮時，能夠同時獲得背光51產(chǎn)生的對象 物53的反射像和外光52產(chǎn)生的對象物53的影像。圖6A和圖6B是表示包含有手指的像的掃描圖像的例子的圖。圖6A所示的掃描 圖像是外光52較暗時獲得的圖像，包含手指肚的反射像。圖6B所示的掃描圖像是外光52 較為明亮時獲得的圖像，包含手指的影像和手指肚的反射像。傳感器數(shù)據(jù)處理部14對這樣 的掃描圖像進行圖像識別處理，輸出表示觸摸位置的坐標數(shù)據(jù)Co。以下詳細說明包含紅外LED5的背光源15。如上所述，在向光傳感器2入射的光入射路徑上設置有紅外光透過濾光片3。因此，紅外LED5使用的是出射透過紅外光透過濾 光片3的波段的紅外光的LED。例如，紅外LED5使用出射波長比硅的基本吸收邊波長(約 IlOOnm)短的紅外光的LED。通過使用這樣的紅外LED，能夠在像素電路1和光傳感器2由 多晶硅形成的情況下，利用光傳感器2檢測從紅外LED5出射的紅外光。此外，作為紅外LED5，既可以使用出射在大氣吸收光譜中具有峰值波長的紅外光 的LED，也可以進一步優(yōu)選使用出射在850nm以上960nm以下的范圍內具有峰值波長的紅 外光的LED。圖7是表示一般的太陽光的光譜的圖。所謂大氣吸收光譜是指太陽光由于大 氣而衰減的光譜，具體而言，是指以800nm作為衰減峰的從780nm至820nm的波段、以920nm 作為衰減峰的從850nm至960nm的波段等。在該波段中，太陽光由于以氮分子和氧分子為 主要成分的空氣和大氣懸浮物的散射衰減、被水蒸氣以及臭氧、氧分子、二氧化碳的吸收而 衰減。太陽光在通過大氣中的期間由于上述大氣的吸收而產(chǎn)生衰減，在地表變得比大氣 圈外弱。特別是850nm至960nm波段的紅外光被大氣中的水蒸氣吸收而大幅衰減。這樣， 在使用出射太陽光較弱的波段的紅外光的紅外LED5的情況下，只要在向光傳感器2入射的 光入射路徑上設置以該紅外光的波段作為通帶的帶通濾光片，就能夠減小掃描圖像所受到 的太陽光的影響，以高精度檢測觸摸位置。圖8 圖12分別是表示背光源15的第一至第五結構例的圖。在圖8 圖12所 示的背光源15a 15e中，在導光板64或74的一面設置有兩片透鏡片61、62和擴散片63， 在另一面設置有反射片65或72。在圖8和圖9所示的背光源15a、15b，一維狀配置有白色LED4的柔性印刷基板66 設置在導光板64的側面，紅外光源設置在導光板64的設置有反射片65的面一側。在背光 源15a，設置有二維狀地配置有紅外LED5的電路基板67作為紅外光源。在背光源15b，設 置有包含導光板68、一維狀地配置有紅外LED5的柔性印刷基板69 (設置在導光板68的側 面)和反射片70的紅外光源。反射片65使用透過紅外光并反射可見光的反射片(例如由 聚酯類樹脂形成的反射片)，反射片70使用反射紅外光的反射片。這樣，通過在出射可見光 的背光源追加紅外光源，能夠直接使用現(xiàn)有的背光源構成既出射可見光又出射紅外光的背 光源15。在圖10所示的背光源15c中，一維狀地混合配置有白色LED4和紅外LED5的柔性 印刷基板71設置在導光板64的側面。兩種LED在柔性印刷基板71上例如交替地配置。反 射片72使用既反射可見光又反射紅外光的反射片。這樣，通過沿導光板64的側面將白色 LED4和紅外LED5混合配置，能夠構成具有與現(xiàn)有的背光源相同的結構的、既出射可見光又 出射紅外光的背光源15。在圖11所示的背光源15d中，一維狀地配置有將白色LED4和紅外LED5 —起封入 樹脂封裝6內而得的部件的柔性印刷基板73設置在導光板64的側面。這樣，通過將白色 LED4和紅外LED5封入一個樹脂封裝6內，能夠在較窄空間配置多個LED發(fā)光體。另外，可 以在一個樹脂封裝6內各封入一個白色LED4和一個紅外LED5，也可以各封入多個?；蛘?， 也可以在同一基板上，各配置多個內置有白色LED4的芯片和內置有紅外LED5的芯片。在圖12所示的背光源15e中，一維狀地配置有白色LED4的柔性印刷基板66設置 在導光板74的一個側面，一維狀地配置有紅外LED5的柔性印刷基板69設置在導光板74的相對的側面。圖13是背光源15e的截面圖。導光板74以將從一個側面射入的白色光和 從相反側的側面射入的紅外光傳播的方式加工。這樣，通過沿導光板74的兩個側面分別配 置白色LED4和紅外LED5，能夠構成既出射可見光又出射紅外光的背光源15，在該背光源15 中，兩種LED使用相同的導光板并共用其它的背光源部件。以下說明本實施方式的液晶顯示裝置10的效果。圖14是表示液晶面板11的透 過光譜特性的圖。在圖14中，記載有在白顯示時和黑顯示時包含兩片偏光板49之間的面 板開口率的光透過率(入射進一個偏光板的光從另一個偏光板出射時的透過率)。如圖14 所示，紅外光的面板透過率最大為約40%，白顯示時的可見光的面板透過率平均為約5%。 此外，紅外光的面板透過率最大是在波長為912nm時。在光傳感器2對背光的反射光(手指等反射的光)進行檢測時，背光在透過液晶 面板11并被手指反射后入射到光傳感器2。因此，在以波長為912nm的紅外光作為背光時 的反射光的強度為以可見光作為背光時的約32倍(=(從背光源至手指的透過率)X (從 手指至光傳感器的透過率)=(0.4 + 0. 05) X (0.4 + 0. 05X0.5))。這樣，以適當波長的紅 外光作為背光時的反射光的強度與以可見光作為背光時相比大很多。圖15是表示光傳感器2的靈敏度特性和液晶面板11的受光靈敏度特性的圖。在 圖15中記載了以波長為300nm時的靈敏度作為100%的傳感器靈敏度。因為光的能量與頻 率成比例(與波長成反比)，所以，如圖15所示，傳感器靈敏度與波長成反比。不過，當波長 為1050nm以上時，多晶硅的吸收率變高，傳感器靈敏度急劇下降。根據(jù)圖14所示的透過光譜特性和圖15所示的傳感器靈敏度求取液晶面板11的 受光靈敏度特性，如圖15中虛線所示。另外，該結果是對各波長將圖14所示的透過率與圖 15中實線所示的相對靈敏度相乘，并以波長為912nm時(此時面板受光靈敏度最大)的靈 敏度為100%進行表示的結果。根據(jù)圖15，對于可見光來說的面板受光靈敏度的平均值，是 對于波長912nm的光來說的面板受光靈敏度的約3. 72%。因此，以波長912nm的紅外光作 為背光時的面板受光靈敏度，是以可見光作為背光時的約20倍。這樣，液晶面板11具有如 下性質，即，紅外光的透過率比可見光的透過率高很多，以紅外光作為背光時的面板受光靈 敏度高于以可見光作為背光時的受光靈敏度。在本實施方式的液晶顯示裝置10中，透過紅外光并阻擋可見光的紅外光透過濾 光片3設置在向光傳感器2入射的光入射路徑上，因此，能夠使掃描圖像不受外光、背光源 中包含的可見光的影響，利用光傳感器2檢測從背光源15出射的紅外光的反射光。于是， 能夠檢測對象物的紅外反射光，能夠根據(jù)不受外光、其它的光源(背光源)中大量包含的可 見光的影響的圖像，以高精度檢測觸摸位置。此外，通過設置包含紅外LED5的背光源15來產(chǎn)生包含紅外光的背光，能夠提高液 晶面板11的受光靈敏度，以高精度檢測觸摸位置。此外，即使顯示數(shù)據(jù)D2發(fā)生變化，紅外 光的透過率也不變。因此，能夠不受顯示數(shù)據(jù)影響地檢測觸摸位置。進一步，如果將背光源 15的亮度與受光靈敏度變高的量相應地下降，則能夠削減背光源15的耗電量。(第二實施方式)圖16是表示本發(fā)明的第二實施方式的液晶顯示裝置的結構的框圖。圖16所示的 液晶顯示裝置18是在第一實施方式的液晶顯示裝置10中以背光源19置換背光源15而得 的液晶顯示裝置。背光源19包含紅外LED5，但不包含出射可見光的發(fā)光體。S卩，背光源19僅包含出射紅外光的紅外LED5作為光源。除了以上的方面，本實施方式的液晶顯示裝置18 的結構與第一實施方式的液晶顯示裝置10相同。這樣，通過設置僅出射紅外光的背光源19，可構成能夠不受顯示數(shù)據(jù)影響、以高精 度檢測觸摸位置的反射型液晶顯示裝置。(第三實施方式)本發(fā)明的第三實施方式的液晶顯示裝置具有與第一實施方式的液晶顯示裝置10 相同的結構(參照圖1)。在本實施方式中，對紅外光透過濾光片3的特性和具有紅外光透 過濾光片3以外的濾光片的液晶顯示裝置進行說明。以下說明本實施方式的液晶顯示裝置 中包含的傳感器內置液晶面板(以下稱為液晶面板)的例子。圖17是表示液晶面板的第一例的截面的圖。在圖17所示的液晶面板81中，在光 傳感器2所包含的光電二極管24的上部設置有紅外光透過濾光片3。紅外光透過濾光片3 具有與從背光源15出射的紅外光一致的通帶。圖18A是表示紅外光透過濾光片3的透過 特性的例子的圖。具有圖18A所示的特性的紅外光透過濾光片3與出射850nm以上波段的 紅外光的紅外LED5共同使用。通過像這樣將光傳感器2配置在從垂直于像素電路1的方 向觀看時與紅外光透過濾光片3重疊的位置，能夠防止由光傳感器2獲得的圖像受到可見 光的影響，以高精度檢測觸摸位置。圖18B是表示紅外光透過濾光片3的透過特性的其它的例子的圖。具有圖18B所 示的特性的紅外光透過濾光片3，具有上限值和下限值與從背光源15出射的紅外光一致的 通帶，阻擋通帶以外的光。具有圖18B所示的特性的紅外光透過濾光片3與出射850nm至 960nm的波段的紅外光的紅外LED5共同使用。這樣，通過將光傳感器2配置在從垂直于像 素電路1的方向觀看時與紅外光透過濾光片3重疊的位置，能夠防止由光傳感器2獲得的 圖像受到可見光的影響，減少除期望的紅外光以外的光，以高精度檢測觸摸位置。圖19是表示液晶面板的第二例的截面的圖。圖19所示的液晶面板82是在圖17 所示的液晶面板81中追加表面濾光片7而得到的。圖20A和圖20B是表示表面濾光片7 的透過特性的例子的圖。具有圖20A所示的透過特性的表面濾光片7是以從可見光區(qū)域至 從背光源15出射的紅外光的長波段作為通帶的濾光片。具有圖20B所示的透過特性的表 面濾光片7是以可見光區(qū)域和從可見光區(qū)域至從背光源15出射的紅外光的長波段作為通 帶的濾光片。具有圖20A和圖20B所示的特性的表面濾光片7與出射850nm至960nm的波段的 紅外光的紅外LED5共同使用。在該情況下，具有圖20A所示的透過特性的表面濾光片7透 過可見光，并阻擋波長比從背光源15出射的紅外光長的光。具有圖20B所示的透過特性的 表面濾光片7以可見光區(qū)域的一部分和從背光源出射的紅外光的波段作為通帶。通過設置 這樣的表面濾光片7，能夠將除了顯示所必需的可見光和光傳感器2的動作所必需的紅外 光以外的光除去，以高精度檢測觸摸位置。另外，在圖20A和圖20B中，表面濾光片7設置在液晶面板82的表面，但是也可以 在向光傳感器2入射的光入射路徑的任意位置設置具有同樣特性的濾光片。此外，在圖20B 所示的特性中，可見光區(qū)域的一部分為通帶，但是，也可以使整個可見光區(qū)域成為通帶。通 過設置這樣的濾光片，能夠將除了顯示所必需的可見光和期望的紅外光以外的光除去，以 高精度檢測觸摸位置。
如以上所示，根據(jù)本發(fā)明的各實施方式的液晶顯示裝置，通過設置透過紅外光并 阻擋可見光的濾光片部和至少出射透過濾光片部的光的背光源，能夠不受外光、背光源中 包含的可見光的影響，利用光傳感器檢測包含紅外光的背光的反射光來不受顯示數(shù)據(jù)影響 地以高精度檢測觸摸位置。另外，還能夠以上述方法構成液晶顯示裝置以外的顯示裝置。產(chǎn)業(yè)上的可利用性本發(fā)明的帶光傳感器的顯示裝置具有不受外光、背光源中包含的可見光的影響 地、與顯示圖像無關地以高精度檢測觸摸位置的特征，因此能夠利用于液晶顯示裝置等各 種顯示裝置。
權利要求
一種顯示裝置，具有多個光傳感器，該顯示裝置的特征在于，包括顯示面板，其包含二維狀配置的多個像素電路和多個光傳感器；濾光片部，其設置于向所述光傳感器入射的光入射路徑上，透過紅外光并阻擋可見光；和背光源，其設置于所述顯示面板的背面?zhèn)?，至少使透過所述濾光片部的光出射。
2.如權利要求1所述的顯示裝置，其特征在于 所述像素電路和所述光傳感器由多晶硅形成，所述背光源出射波長比硅的基本吸收邊波長短的紅外光。
3.如權利要求1所述的顯示裝置，其特征在于所述背光源出射在大氣吸收光譜中具有峰值波長的紅外光。
4.如權利要求3所述的顯示裝置，其特征在于所述背光源出射在850nm以上960nm以下的范圍內具有峰值波長的紅外光。
5.如權利要求1所述的顯示裝置，其特征在于，所述背光源包括 出射可見光的第一發(fā)光體；出射紅外光的第二發(fā)光體； 導光板；和設置于所述導光板的一個面、透過紅外光并反射可見光的反射片，所述第一發(fā)光體沿所述導光板的側面配置，所述第二發(fā)光體配置在所述導光板的設置有所述反射片的面一側。
6.如權利要求1所述的顯示裝置，其特征在于所述背光源包含出射可見光的第一發(fā)光體和出射紅外光的第二發(fā)光體， 所述第一和第二發(fā)光體配置在同一基板上，或者封入同一封裝內。
7.如權利要求1所述的顯示裝置，其特征在于 所述背光源僅包含出射紅外光的發(fā)光體作為光源。
8.如權利要求1所述的顯示裝置，其特征在于所述濾光片部具有與從所述背光源出射的紅外光一致的通帶， 在從垂直于所述像素電路的方向觀看時，所述光傳感器配置在與所述濾光片部重疊的 位置。
9.如權利要求8所述的顯示裝置，其特征在于所述濾光片部具有通帶，該通帶具有與從所述背光源出射的紅外光一致的上限值和下 限值。
10.如權利要求1所述的顯示裝置，其特征在于所述顯示面板還包含透過可見光并阻擋波長比從所述背光源出射的紅外光長的光的 濾光片。
11.如權利要求1所述的顯示裝置，其特征在于所述顯示面板還包括以可見光區(qū)域的全部或一部分和從所述背光源出射的紅外光的 波段作為通帶的濾光片。
全文摘要
本發(fā)明提供一種帶光傳感器的顯示裝置。傳感器內置液晶面板(11)包含二維狀配置在像素陣列(17)內的多個像素電路(1)和多個光傳感器(2)。在向光傳感器(2)入射的光入射路徑上設置有透過紅外光并阻擋可見光的紅外光透過濾光片(3)，在液晶面板(11)的背面設置有包含白色LED(4)和紅外LED(5)的背光源(15)。由此，能夠不受可見光的影響地利用光傳感器(2)檢測包含紅外光的背光的反射光，不受顯示數(shù)據(jù)影響地以高精度檢測觸摸位置。
文檔編號G02F1/1345GK101960372SQ20098010771
公開日2011年1月26日 申請日期2009年2月16日 優(yōu)先權日2008年3月3日
發(fā)明者久保田章敬, 后藤利充, 植畑正樹, 藤岡章純 申請人:夏普株式會社