显示装置的制作方法

专利名称：显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及在像素内具有光传感器的附带图像获取功能的显示装置，尤其涉及能够减低对显示没有作用的周边区域的面积而縮小基板尺寸，并且降低消耗电力的能够获取图像的显示装置。
背景技术：
在现有技术中，例如提出通过在像素内具备光电二极管等光传感器，能够获取与显示器接近的物体的图像的附带图像获取功能的显示装置。设想这样的附带图像获取功能的显示装置，能够作为双方向通信用显示装置、附带触摸面板功能的显示装置使用。
在现有的附带图像获取功能的显示装置中，在有源矩阵基板中，
通过半导体工艺形成信号线和扫描线、TFT (Thin Film Transistor:薄膜晶体管)、像素电极等公知的结构要素时，同时在像素内制作光电二极管(参照专利文献l、非专利文献l)。专利文献1:特开2006-3857号公报
非专禾ll文献1: "A Touch Panel Function Integrated LCD IncludingLTPSA/D Converter", T.Nakamura等，SID 05 DIGEST, ppl054-1055，200
发明内容
在上述的现有的附带图像获取功能的显示装置中，为了从设置在像素内的光传感器读取作为亮度信号的信号电荷，除了对用于进行图像显示的开关元件进行驱动用的多个栅极配线和源极配线以外，还矩阵状设置有用于驱动光传感器读取亮度信号的光传感器用的配线。
另外，在图像显示区域的周边区域，设置有用于对形成于图像显示区域的各图像元素供给用于图像显示的显示信号而驱动显示用开关元件的显示用栅极驱动器和显示用源极驱动器，以及，用于驱动矩阵状配置的光传感器读取亮度信号的传感器用行电路和传感器用列电路。
在这样的现有技术的附带图像获取功能的显示装置中，分别在行侧和列侧需要用于图像显示的驱动电路和用于传感器驱动和信号读取的电路，因此在位于图像显示区域的上下左右的对于图像显示没有作用的周边区域需要占一定以上的面积。其结果是，存在所谓的边框区域扩大，相对于显示图像的尺寸，有源矩阵基板变大的问题。
另外，由于需要4个驱动电路，必须将其配置在周边区域，因此存在需要大量的消耗电力的问题。
在此，本发明鉴于上述问题提供一种显示装置，其是在像素内具有光传感器的附带图像获取功能的显示装置，尤其是能够降低对图像显示没有作用的周边区域的面积实现窄边框化，并且，能够降低驱动电路中的消耗电力的显示装置。
本发明为了解决上述问题，提供一种显示装置，其具备有源矩阵基板，该有源矩阵基板具有多个栅极配线、多个源极配线、和对应于上述多个栅极配线与上述多个源极配线的各交点而设置的显示用开关元件，上述显示装置的特征在于，具备在上述有源矩阵基板的像素区域设置的光传感器；和与上述光传感器对应设置的多个传感器行配线，利用与上述显示用开关元件的驱动共用的列驱动电路，通过上述多个源极配线进行对上述光传感器的电压的供给和来自上述光传感器的亮度信号的读取。
依据上述结构，由于能够使用共用的列驱动电路，通过多个源极配线进行光传感器的驱动和亮度信号的读取和图像显示，所以能够减少用于配置驱动电路所必要的周边区域的面积实现窄边框化，另外，能够降低驱动电路中的消耗电力。并且，通过减少在图像元素中形成的电极的根数，能够提高开口率。
另外，优选上述列驱动电路具备输出列选择信号的列扫描电路;基于上述列选择信号进行对上述光传感器的电压的供给和上述亮度信号的读取及输出的传感器列读取电路；和基于上述列选择信号对上述显示用开关元件供给图像显示信号的显示器开关电路。
通过这样做，能够在一个驱动电路中有效率地进行图像显示和来自光传感器的亮度信号的读取及输出中的列方向的驱动。
另外，本发明的显示装置还能够包括与上述有源矩阵基板相对的相对基板；和在上述有源矩阵基板与相对基板之间夹持的液晶层而构成。
如上所述，依据本发明，能够提供在像素内具有光传感器的附带图像获取功能的显示装置，尤其是提供具有降低周边区域的面积而窄边框化的有源矩阵基板的显示装置，还能够实现降低驱动电路的消耗电力。


图1是表示本发明的一个实施方式的显示装置的有源矩阵基板的大致结构的方框图。
图2是表示本发明的一个实施方式的显示装置中的一个像素的结构的等效电路图。
图3是用于说明本发明的一个实施方式的显示装置具备的光传感器的驱动和从光传感器的输出的图。
图4是表示本发明的一个实施方式的显示装置具备的列驱动控制电路的结构的电路图。
图5是表示本发明的一个实施方式的显示装置中的图像显示和光传感器的动作的时序图。
图6是表示本发明的第二实施方式的显示装置具备的列驱动控制电路的结构的电路图。
图7是表示本发明的第三实施方式的显示装置具备的列驱动控制电路的大致结构的图。
图8是表示本发明的第三实施方式的显示装置具备的列驱动控制电路的大致结构的图。
图9是表示本发明的第三实施方式的显示装置的图像显示和光传感器的动作的时序图。
图IO是表示本发明的显示装置的一个像素的另一结构例的等效电路图。
图11是表示本发明的显示装置的一个像素的又一其它结构例的等效电路图。
图12是表示本发明的显示装置中进行光传感器的信号读取的晶体
管的其它结构的电路图。
具体实施例方式
以下，参照

本发明的实施方式。在本实施方式中，是表示将本发明的显示装置作为液晶显示装置实施的情况的结构例，本发明的显示装置并不限定于液晶显示装置，
能够适用于EL显示装置、电场放射型的冷阴极显示装置等使用有源矩阵基板的各种显示装置。此外，本发明的显示装置，具有图像获取功能，由此假设作为附带对接近画面的物体进行检测并进行输入操作的触摸面板的显示装置、具备显示功能和摄像功能的双方向通信用显示装置等的利用。
另外，在以下参照的各图，为了说明的方便，在本发明的实施方式的构成部件中，仅简化表示用于说明本发明所必要的主要部件。因此，本发明的显示装置，能够具备本说明书参照的各图中没有表示的任意的构成部件。另外，各图中的部件的尺寸并没有忠实地表现实际的构成部件的尺寸和各部件的尺寸比率等。第一实施方式
图1是表示本发明的一个实施方式的液晶显示装置具备的有源矩阵基板100的大致结构的方框图。如图1所示，有源矩阵基板100在玻璃基板上具备像素区域1、显示器栅极驱动器2、传感器行驱动器3、和列驱动控制电路4。此外，在以下本发明的说明中，将包围像素区域1、形成有驱动电路等的有源矩阵基板上100的区域称为周边区域5，上述驱动电路用于对像素区域1具备的电路元件、电极等施加电压、信号。
在像素区域1中，成为图像显示的最小单位的图像元素6，在行(row)方向和列(column)方向上矩阵状地配置有多个，与该图像元素6的行相对应设置有栅极配线7，另外与图像元素6的列相对应设置有源极配线9。另外，在像素区域1设置有多个光传感器10。在本实施方式的显示装置的有源矩阵基板100中，与图像元素6的行对应针对每个行按照一个比例，另外，在列方向上针对相邻的每3个图像元
素6按照一个比例，形成有光传感器10，与该光传感器10对应针对图 像元素6的每个行设置有传感器行配线8。
显示器栅极驱动器2是用于，为了对设置在各图像元素6的未图 示的像素电极施加规定的电压进行图像显示，通过对配置在各图像元 素6的也未图示的作为开关元件的显示用TFT (薄膜晶体管)按照每 行依次进行扫描从而进行选择驱动的驱动器。在显示器栅极驱动器2 上连接有与图像元素6的行相对应设置的栅极配线7，通过对该栅极配 线7依次施加电压，进行显示用TFT的每行的选择驱动。
传感器行驱动器3是，为了通过将与图像元素6的行对应配置的 光传感器10依次扫描从而进行驱动，而提供对光传感器10进行选择 或者进行复位的信号的器件。在传感器行驱动器3上连接有传感器行 配线8。此外，在图1中由1根线表示，但是通常该传感器行配线8 由RWS配线和RST配线这2根配线构成，RWS配线提供为了使用于 选择光传感器10的传感器驱动用TFT导通的电压，RST配线用于进行 使由光传感器10进行光电变换将蓄积在电容器中的电荷释放出的复位 操作。关于基于RWS配线和RST配线的光传感器的动作，使用图3 在后文中叙述。
这里，如图1所示，显示器栅极驱动器2和传感器行驱动器3夹 着像素区域1配置在其左右两侧。这是为了分别使在显示器栅极驱动 器2引出的栅极配线7、和在传感器行驱动器3引出的传感器行配线8 易于从像素区域1引出，但是也并不局限于该方式。也可以将显示器 栅极驱动器2和传感器栅极驱动器3的配置场所左右交换，另外也可 以将显示器栅极驱动器2和传感器栅极驱动器3集中配置在像素区域1 的一侧，都不存在问题。
列驱动控制电路4，是将对光传感器的电压的供给、和从光传感器 的亮度信号的读取、与显示用开关元件的驱动共同进行的列驱动电路。 即为具有以下两个功能的驱动电路对在形成于像素区域1中的图像 元素6分别形成的未图示的显示用TFT依次施加用于图像显示的信号 电位，控制在各图像元素6中的液晶层的分子取向对图像加以显示的 功能；和使用配置在像素区域1中的光传感器10，通过光电变换读取根据需要进行放大的功能。
为了使这些功能发挥功效，列驱动控制电路4具备输出用于依 次选择扫描与图像显示区域1的图像元素6的列对应设置的源极配线9
的列选择信号的列扫描电路11;基于来自列扫描电路11的列选择信号 从配置在像素区域1中的光传感器IO读取亮度信号，根据需要将该亮 度信号放大并输出的传感器列读取电路12;和基于来自列扫描电路11 的列选择信号依次驱动在各图像元素6中形成的未图示的显示用TFT， 对在各图像元素6设置的也未图示的像素电极提供规定的信号电位控 制液晶层的分子取向的显示器开关电路13。此外，关于列驱动控制电 路4的详细情况，使用图4在后文中叙述。
本实施方式的显示装置的有源矩阵基板100中，还设置有对从列 驱动控制电路4输出的来自光传感器10的亮度信号进行放大的缓冲放 大器14;和用于连接有源矩阵基板100和外部电路16的连接器、即安 装FPC17的FPC连接器15。这些缓冲放大器14和FPC连接器15如 图1所示那样，配置在设置列驱动控制电路4的一侧(图1中为显示 区域1的下侧)的周边区域5。
此外，像这样，通过将缓冲放大器14和FPC连接器15形成于设 置驱动控制电路4的一侧的周边区域5，能够縮短连接列驱动控制电路 4和缓冲放大器14以及FPC连接器15的配线。通过缩短在周边区域5 中形成的配线，能够抑制由于形成配线的部件所具有的电阻值的影响 而使信号电压降低，能够通过降低必要的信号电压值降低消耗电力。 另外，在周边区域5中围绕配线时，能够抑制由于相邻的配线相互之 间的信号电压的干涉等原因而产生的噪声的发生，能够对高品质的显 示图像进行显示，能够以高S/N比得到从光传感器10获得的亮度信号。 但是，在由于配线的长度导致配线电阻的增大、和由于配线的围绕导 致的噪声发生被有效抑制的情况下等，缓冲放大器14和FPC连接器 15的配置位置并不局限于本实施方式，这是无需赘言的。
另外，通过将图像显示和基于光传感器的亮度信号的读取由一个 列驱动电路进行，与分别具有图像显示用的列驱动器和光传感器用的 列驱动器的情况比较，能够降低驱动电路所需要的消耗电力。
另外，本发明的外部电路16是指，在有源矩阵基板100以外的部分形成，用于施加用于在有源矩阵基板100中的图像显示的信号、规 定的驱动电压，或者基于来自设置于有源矩阵基板100的光传感器10
的亮度信号，作为例如触摸面板检测触摸位置的电路的总称。另外，
这样的外部电路16和有源矩阵基板100的连接，除例示的使用FPC的 方法以外，也提出有各种方法。
另外，有源矩阵基板100上的上述构成部件，也能够通过半导体 工艺在玻璃基板上整体地形成。或者，也可以构成为将上述的构成部 件中的驱动器类通过例如COG (Chip On Class)技术等安装在玻璃基 板上的结构。有源矩阵基板100，与在整个面上形成有相对电极的相对 基板(未图示)粘合，在其间隙封入液晶材料形成液晶层，作为液晶 显示装置发挥功能。
接着，使用图2关于本实施方式的显示装置的像素区域1的结构 进行说明。
图2是表示有源矩阵基板100的像素区域1中的像素18和光传感 器10的配置的等效电路图。在图2的例子中， 一个像素18由R (红)、 G (绿)、B (蓝)的三色的图像元素6r、 6g、 6b形成，在由该3图像 元素构成的一个像素18内，设置有1个光传感器10。其结果是，像素 区域1具有M行XN列的矩阵状配置的像素18、和同样M行XN列 的矩阵状配置的光传感器10。另外，如上所述，由于图像元素6的数 目是像素18的数目的3倍，因此图像元素6的数目为MX3N。
像素区域l，作为用于显示图像的配线，具有矩阵状配置的栅极配 线7 (GL)和源极配线9 (SL)。栅极配线GL与显示器栅极驱动器2 连接。源极配线SL与列驱动控制电路4连接。此外，栅极配线GL在 像素区域1内设置有M根。以下需要将各个栅极配线GL区别地说明 的情况下，以GLi (i=l M)表示。另一方面，如上所述，源极配线 SL，为了对一个像素18内的3个图像元素6r、 6g、 6b分别供给用于 图像显示的信号数据，在每1个像素18中各设置有3根。在需要将源 极配线SL各个区别说明的情况下，将分别与红色图像元素6r、绿色图 像元素6g、蓝色图像元素6b对应的源极配线SL表示为SLrj、 SLgj、 SLbj (j=l N)。
在栅极配线GL和源极配线SL的交点，作为用于进行在对应的图像元素6中的图像显示的开关元件，设置有显示用TFT (MD)。此外， 在图2中，将在红色图像元素6r、绿色图像元素6g、蓝色图像元素6b 中分别设置的显示用TFT (MD)表示为MDr、 MDg、 MDb。显示用 TFT (MD)的栅极电极与栅极配线GL连接，源极电极与源极配线SL 连接，漏极电极与未图示的像素电极连接。由此，如图2所示，在显 示用TFT (MD)的漏极电极和未图示的相对电极之间形成液晶电容 LC。另外，在显示用TFT (MD)的漏极电极和共用电极(TFTCOM) 之间形成辅助电容LS。
在图2中，通过在1根栅极配线GLi和1根源极配线SLrj的交点 连接的显示用TFT (MDr)驱动的图像元素6r，以与该图像元素6r对 应的方式设置有红色的彩色滤光片，通过源极线SLrj从列驱动控制电 路4的显示器开关电路13供给红色的图像数据，由此作为红色图像元 素发挥功能。另外，通过在栅极配线GLi和源极配线SLgj的交点连接 的显示用FFT (MDg)被驱动的图像元素6g，按照与该图像元素对应 的方式设置有绿色的彩色滤光片，通过源极配线SLgj从显示器开关电 路13供给绿色的图像数据，由此作为绿色图像元素发挥功能。进一步， 通过在栅极配线GLi和源极配线SLbj的交点连接的显示用TFT(MDb) 驱动的图像元素6b，按照与该图像元素对应的方式设置有蓝色的彩色 滤光片，通过源极配线SLbj从显示器开关电路13供给蓝色的图像数 据，由此作为蓝色图像元素发挥功能。
如图2所示，光传感器10由光电二极管Dl、传感器用电容器CS、 和作为传感器用开关元件的传感器驱动用TFT (MS)构成。在图2的 例子中，源极配线SLgj兼具有从列驱动控制电路4的传感器列读取电 路12向光传感器10的传感器驱动用TFT (MS)供给恒定电压的配线 VDDj的功能。另外，源极配线SLrj兼具有作为来自光传感器10的输 出信号的亮度信号的输出线OUTj的功能。在源极配线SLbj没有连接 构成光传感器10的电路部件，如在后文中使用图3所说明那样，在来 自光传感器10的亮度信号读取时，SLb被保持为基准电位VSS，使得 不会由于浮动电位导致噪声产生。当关注驱动这些光传感器IO读取亮 度信号的功能时，配线VDD和配线OUT的组被设置在像素18的每一 列，所以当需要将各配线进行区别的情况下，按照VDDj、 OUTj (j=l N)的方式表示。此外，在本实施方式的情况下，在一个像素18内， 成为仅具有一个作为用于驱动光传感器IO读取亮度信号的开关元件的 TFT的结构。
在光电二极管D1的阳极，连接有用于供给复位信号的配线RSTi。 在光电二极管D1的阴极连接有传感器用电容器CS的电极的一方和传 感器驱动用TFT (MS)的栅极。传感器驱动用TFT (MS)的漏极与 配线VDDj连接，源极与配线OUTj连接。传感器用电容器CS的另一 方的电极与供给用于从传感器读取亮度信号的信号的配线RWSi连接。 如在图1中所说明那样，配线RSTi和配线RWSi与传感器行驱动器3 连接，构成传感器行配线8。由于这些配线RSTi和配线RWSi设置在 像素的每一行，所以在需要将各配线进行区别的情况下，按照RSTi、 RWSi (i=l M)的方式表示。
这里，使用图3说明对配线RST和配线RWS施加的电压和来自 光传感器10的亮度信号的读取。
图3是表示对配线RST施加的复位信号、对配线RWS施加的读 取信号、以及光传感器10中的光电二极管D1的阴极的电位VINT、与 在配线OUT输出的输出信号电压VSOUT的一般关系的时序图。
如图3所示，传感器行驱动器3按每个选择时间t^me依次选择配 线RST和配线RWS的组。在选择时间tframe的最初，从配线RST对光 电二极管D1的阳极施加复位信号。在被施加该复位信号的期间，光电 二极管Dl的阴极电位VINT被保持为与复位信号相同电位而被复位。 当复位信号的施加结束时，根据光电二极管D1的受光量，传感器用电 容器CS积蓄电荷，所以光电二极管D1的阴极电压VINT逐渐降低。 并且，在选择时间tframe的最后从配线RWS向传感器用电容器CS施加 读取信号，阴极电压VINT的反转电压作为来自光传感器的输出信号 电压VSOUT被读取到配线OUT。此外，在该图3中，来自光传感器
的亮度信号的读取，以选择时间tf自e连续的一般的时序图为例进行说
明，但是在本实施方式的显示装置中，如图5的时序图所示，与选择
时间ttome相当的期间并不连续。
接着，使用图4和图5说明列驱动控制电路4的结构、和本实施 方式的有源矩阵基板中的列驱动控制。图4是表示列驱动控制电路4的结构的方框电路图。另外，图5是表示一个图像显示行期间(水平
扫描期间)中的来自光传感器的亮度信号的读取和图像显示的动作的 时序图。
如图4所示，列驱动控制电路4具有列扫描电路11、传感器列读 取电路12和显示器开关电路13。另外，在传感器列读取电路12的输 出端具有偏压晶体管放大器19。
列扫描电路ll，基于被输入的扫描时钟信号SCK，以一定的间隔 产生作为列选择信号的列扫描脉冲0l 0N。此外，该列扫描脉冲01 0N产生的期间是基于列扫描脉冲0l 0N进行图像显示的期间，因此 称为图像显示期间。另一方面，在图像信号中，在一个显示器行期间 (水平扫描期间)的最初，作为间隔期间，设置有不进行列扫描的所 谓的消隐期间。在该消隐期间不生成列扫描脉冲0l 0N。此外，在作 为时序图的图5中，明确表示出该消隐期间和图像显示期间。
其次，传感器列读取电路12具有列扫描脉冲0l 0N被输入其 栅极的第一晶体管Ma;与该第一晶体管Ma —起构成源极跟随器 (Source Follower)的列放大器的第二晶体管Mb; —端与第二晶体管 Mb的栅极连接的电容C;和在该第二晶体管Mb的栅极通过第一开关 Sx连接其漏极的第三晶体管Mc。
另外，在第三晶体管Mc的漏极，连接有形成于像素区域1的源极 配线SLr。如上所述，由于该SLr兼具作为光传感器10的信号输出线 的配线OUT的功能，因此光传感器10的输出信号VSOUT从SLr传 输到传感器列读取电路12。在第三晶体管Mc的栅极施加第一偏置电 压VB1。另夕卜，第一晶体管Ma的源极经由传感器列读取电路12的输 出端与偏压晶体管放大器19连接。
在像素区域l形成的源极配线SLg经第二开关Sy与基准电位VDD 连接，另一个源极配线SLb经第三开关Sz与基准电位VSS连接。该 VSS典型的是为0V。此外，第二晶体管Mb的漏极、第三晶体管Mc 的源极和电容C的另一方的端子全都与基准电位VSS连接。
如图4所示，传感器列读取电路12的上述结构，在像素区域1的 各个像素18的每个列中，重复形成相同结构。因此，在独立地表现这 些传感器列读取电路12的各个电路元件的情况下，将第一晶体管表现显示器开关电路13，按照与来自列扫描电路11的列扫描脉冲01 0N相对应，对RGB三色所对应的图像元素6r、 6g、 6b施加各自的颜 色的图像信号的方式，具有将红色图像信号Vr与源极配线SLr连接 的R开关Sr;将绿色图像信号Vg与源极配线SLg连接的G开关Sg; 和将蓝色图像信号Vb与源极配线SLb连接的B开关Sb。此外，如图 4所示，显示器开关电路13的上述的结构也在像素区域1的各个像素 18的每一个中，与1 N的像素18的数目对应地重复形成有N个相同 的结构。因此，当独立地表现这些显示器开关电路13的各自的电路元 件的情况下，将R开关表现为Srj，将G开关表现为Sgj，将B开关表 现为Sbj (j=l N)。另外，在本实施方式的列驱动控制电路4中，与传感器列读取电 路12的输出端邻接设置有偏压晶体管放大器19。该偏压晶体管放大器 19具有列源极跟随器偏压晶体管Mx，在该列源极跟随器偏压晶体管 Mx的栅极施加第二偏置电压VB2，在漏极施加电源电压VDDA。接着，使用图5，说明本实施方式涉及的显示装置中的基于光传感 器10的亮度信号的读取动作，和像素区域1中的图像显示动作。如图 5所示的一个显示器行期间(水平扫描期间)，如上所述，由不进行图 像显示的消隐期间、和进行图像显示的图像显示期间构成。并且，在 本实施方式的显示装置中，从光传感器10向传感器列读取电路12的 亮度信号的读取在消隐期间进行，在图像显示期间进行从传感器列读 取电路12向外部输出来自各个光传感器10的亮度信号。如图5所示，在消隐期间对配线RWS施加信号0S。此外，在本实 施方式的说明中，信号0s也作为列扫描信号进行处理。这时，如图4 所示，信号0s被施加的期间由于传感器列读取电路12的第二开关Sy 为导通，对光传感器10的VDD线即源极配线SLg施加VDD电压， 对构成图2所示的光传感器10的传感器用TFT (MS)供给电压VDD。 如图4所示，该信号0S以相对于全部的列的光传感器10相同的方式 被施加，因此在像素区域l中形成的光传感器10中，由传感器行驱动VDD电压并进行动作。 然后，根据传感器行配线8的配线RWS的读取信号，将传感器用电容 器CS中积蓄的电荷作为该光传感器10的信号输出VSOUT经配线 OUT即源极配线SLr输出。另外，同样地如图4所示，在传感器列读取电路12中，通过对其 栅极施加第一偏置电压VB1，第三晶体管Mc成为导通，同时第一开 关Sx成为ON，源极配线SLr与传感器列读取电路12的电容C连接。 因此，从光传感器IO输出的输出信号VSOUT积蓄在传感器列读取电 路12的、分别所对应的列的电容C中。该作为从光传感器10向传感 器列读取电路12的输出信号VSOUT的信号电荷的转移，对由传感器 行驱动器3选择的行的、N个全部的光传感器同时在消隐期间进行。 在图5中，表示全部的源极配线SLrl、 SLr2， SLrN中产生传感器输出信号的情况。接着，在消隐期间结束后的图像显示期间中，与扫描时钟信号SCK 的导通断开的定时相配合，列扫描电路11依次产生列扫描脉冲0l 0N。这时，在显示器开关电路13中，与列扫描脉冲0l 0N相对应， 将在由显示器栅极驱动器2选择的行中形成的像素18，以在列方向上 1 N依次选择的形式，使R开关Sr、 G开关Sg和B开关Sb同时成 为导通，对构成各像素18的RGB各色的图像元素6中形成的显示用 TFT (MD)施加与用于图像显示的RGB各色对应的图像信号。显示 器栅极驱动器2对于像素18形成的全部的行进行扫描并依次进行该动 作，由此在像素区域1中进行图像显示。同时，同样地依次施加列扫描电路11产生的列扫描脉冲0l 0N， 由此在传感器列读取电路12的第一晶体管Ma的栅极，针对每个列依 次施加导通脉冲。然后，从在被选择的列的像素18中形成的蓄积光传 感器10的输出信号的电容C，通过在传感器列读取电路12的每个列 形成的、第一晶体管Ma和第二晶体管Mb所构成的源极跟随器的列放 大器所放大的输出信号VOj，从传感器列读取电路12的输出端依次输 出。这样，在一个显示器行期间中，在由传感器行驱动器3选择的行 中形成的光传感器10的输出信号依次被输出。通过传感器行驱动器3，全部的行被扫描并进行该动作，从而能够将在像素区域1中配置的光传感器10所受光的亮度信号作为二维的信息从传感器列读取电路12的输出端输出。并且，从该传感器列读取电路12的输出端输出的亮度信号Voj， 通过与传感器列读取电路12的输出端连接的偏压晶体管放大器19进 一步放大作为VOUT输出。以上，在本实施方式中表示的是将来自形成于像素区域的光传感 器的输出信号，在传感器列控制电路中，由在每列所形成的列放大器 放大后，进一步，由偏压晶体管放大器将全部列的输出放大的例子， 但是本发明并不局限于此，也可以是仅有传感器列控制电路内的输出 信号的放大在每列进行放大的列放大器的结构。另外，也可以是仅有 对全部列的输出进行放大的放大器的结构。并且，通过在传感器列控 制电路外设置放大器，也能够选择不进行在传感器列控制电路内的输 出信号的放大的选择项。第二实施方式接着，作为本发明的第二实施方式，对显示装置中的图像显示通 过所谓的多相驱动进行的情况进行说明。图6是表示第二实施方式的显示装置的、列驱动控制电路21的结 构的方框电路图。如图6所示，本实施方式的列驱动控制电路21具有 列扫描电路22、传感器列读取电路23、和显示器开关电路24。另外， 在传感器列读取电路23的输出端具有偏压晶体管放大器25。列扫描电路22，基于被输入的扫描时钟信号SCK，以一定的间隔 产生列扫描脉冲0l 0N/2。在本实施方式中，作为多相驱动表示2相 驱动的例子，因此列扫描脉冲与图4所示的第一实施方式的情况比较 为l/2即可满足。此外，该列扫描脉冲0l 0N/2产生的期间为图像显 示期间，另外，由该图像显示期间和消隐期间，成为一个显示行期间 (水平扫描期间)，在这一方面与上述第一实施方式相同。传感器列读取电路23，与各个像素的列对应具有第一晶体管Maj、 第二晶体管Mbj、第三晶体管Mcj，并且具有第一开关Sxj、第二开关 Syj、第三开关Szj、电容Cj (j=l N)，并且关于这些各电路结构要素 的连接，第一晶体管Ma的源极作为2系统的输出信号线经传感器列读除这一方面以外， 都与上述第一实施方式中所示内容相同。因此，这些与图4相同的部 分的详细说明省略。在本实施方式中说明的2相驱动的情况下，如图6所示，在与第 一像素的列对应的第一晶体管Mal、和与第二像素的列对应的第二晶 体管Ma2的双方的栅极，施加由列扫描电路22产生的列扫描脉冲01， 即对于每2个像素的列施加相同列扫描脉冲这一方面有所不同。同样地，在显示器开关电路24中，也与各个列相对应，形成有R 开关Srj， G开关Sgj， B开关Sbj (j=l N)，这一方面与上述第一实 施方式相同。在本实施方式的2相驱动的情况下的特征为，红色图像 信号成为Vrl和Vr2两相，绿色图像信号成为Vgl和Vg2两相，蓝色 图像信号成为Vbl和Vb2两相，第一相的图像信号Vrl、 Vgl、 Vbl 分别被施加在各个像素的第一列的源极配线SLrl、 SLgl、 SLbl，另外， 第二相的图像信号Vr2、 Vg2、 Vb2分别被施加在各个像素的第二列的 源极配线SLr2、 SLg2、 SLb2，这一方面有所不同。另外，像这样使被 施加的图像信号的相不同，能够对于每2个列施加相同列扫描脉冲， 进行图像显示。偏压晶体管放大器25也与来自传感器列读取电路23的输出为2 系统相对应，在栅极被施加第二偏置电压VB2的列源极跟随器偏压晶 体管设置有Max和Mbx两个，晶体管Max与1相的输出相对应，Mbx 与2相的输出相对应。此外，作为上述第二实施方式，作为多相驱动的例子关于2相驱 动的显示装置进行了说明，但通过使用本实施方式中的考虑方法，也 能够同样地应对3相以上的多相驱动。其结果是，作为多相驱动的图 像显示的优点，能够实现与显示图像的高精细化和高速应答相应的图 像显示，而且，能够容易得到作为传感器功能具有多相驱动化的、高 速应答性等传感器功能的显示装置。第三实施方式接着，作为本发明的第三实施方式，作为显示装置的图像显示进 行所谓多相驱动的情况下的又一其它形式，说明显示用开关元件的多 相驱动的相的数目为进行来自光传感器的亮度信号的读取的相的数目的2倍的情况。
图7是明确多相驱动的相的概念表示第三实施方式的显示装置的
列驱动控制电路31的结构的大致结构图。本实施方式的列驱动控制电 路31具备列扫描电路32、传感器列读取电路33、和显示器开关电路 34。
在本实施方式中，由于以8相驱动进行图像显示，因此如图7所 示，列扫描电路32产生从0l至0N/8的列扫描脉冲。在传感器列读取 电路33中，与来自列扫描电路32的一个列扫描脉冲、例如0l相对应， 读取来自从第一至第八的8个像素的亮度信号，按照第一和第二、第 三和第四、第五和第六、第七和第八的方式集合相邻的2个像素的亮 度信号，作为4相的输出信号进行输出。此外，在图7中，在传感器 列读取电路33和显示器开关电路34中表示的虚线，分别表示由RGB 三色的图像元素6构成的一个像素18的边界。
从传感器列读取电路33输出的亮度信号被传送到偏压晶体管放大 器35并放大。而且，该偏压晶体管放大器35也与传感器输出为4相 的4系统相对应，在栅极被施加第二偏置电压VB2的列源极跟随器偏 压晶体管设置有Mlx M4x的4个。并且，晶体管Mlx与第一相的输 出VOUT1相对应，M2x与第二相的输出VOUT2相对应，M3x与第三 相的输出VOUT3相对应，M4x与第四相的输出VOUT4相对应.
显示器开关电路34，将8相分割的红色图像信号Vrl Vr8、绿色 图像信号Vgl Vg8、蓝色图像信号Vbl Vb8，施加在在形成分别对 应的第一至第八的像素18的RGB三色的图像元素6中，进行用于图 像显示的开关动作的显示用TFT。
接着，使用图8，关于本实施方式的显示装置的列驱动控制电路 31的传感器列读取电路33和显示器开关电路34的电路结构进行说明。
图8是表示本实施方式的传感器列读取电路33和显示器开关电路 34的电路结构的方框图。此外，由于结构变得复杂，在各个电路中， 仅例示与第一像素的列和第二像素的列对应的部分。
如图8所示，在本实施方式的传感器列读取电路33中，与一个像 素对应的部分电路结构，也与使用上述图4的第一实施方式的传感器 列读取电路12、和使用图6说明的第二实施方式的传感器列读取电路23相同。g卩，例如与第一像素的列对应，具有第一晶体管Mal、第二 晶体管Mbl、第三晶体管Mcl、还有第一开关Sxl、第二开关Syl、第 三开关Szl、电容C1。当然作为传感器列读取电路33整体，该结构重 复形成j^ N的N个。并且，这些各电路结构要素的连接也基本上与 图4和图6所示内容相同。
本实施方式所示的传感器列读取电路33中，具有第一 AND电路 Al和第二 AND电路A2这一方面有所不同，其中，第一 AND电路 Al将扫描脉冲信号01、和施加用于切换与相邻的两个像素列对应的输 出放大器的间隔信号的INT线的施加电压的理论积施加在第一晶体管 Mal上，第二 AND电路A2将扫描脉冲信号0l和INT线的施加电压 的反转信号的理论积施加在第二晶体管Ma2上。这是由于在本实施方 式中，相对于显示器为8相驱动，传感器输出为其二分之一的4相驱 动，因此需要使相邻的2个像素的列的输出依次从相同相的输出线输 出。
另一方的显示器开关电路34，以与8相驱动相对应的方式，作为 8相的信号分别与被施加的图像信号对应，在图8所示的与第一像素对 应的部分，R开关Srl、 G开关Sgl、 B开关SM，将第一相的红色图 像信号Vrl、第一相的绿色图像信号Vgl、第一相的蓝色图像信号Vbl 分别与对应的各色像素的源极线SLrl、 SLgl、 SLbl连接。该显示器开 关电路34作为整体也形成为上述结构重复j=l N的N次。
接着，使用图9说明本实施方式的列驱动控制电路31的动作。 图9表示是第三实施方式的显示装置的、列控制驱动电路31的动 作的时序图。此外，在本实施方式中，图像显示和来自光传感器的输 出读取都以多相进行，图9中作为代表对图像显示和光传感器都说明 第一相的动作。
如图9所示，在本实施方式的显示装置中，由于图像显示为8相 的多相驱动，来自光传感器10的输出为4相的多相驱动，因此两个显 示器行期间与一个传感器行期间对应。此外，关于各个像素和构成像 素的RGB3个图像元素各自的动作本身，由于与使用图5说明的第一 实施方式的显示装置中的动作相同，因此适当简略该相同的部分的说 明。在本实施方式中，来自在像素内形成的光传感器io的输出信号的
读取，在位于传感器行期间的最初的显示器行期间中的消隐期间进行。
如图9所示，在配线RWS施加信号0S，另外，同时施加第一偏置电压 VB1，来自在像素区域1内的各像素中设置的光传感器10的亮度信号 由传感器读取电路33读取。
在位于传感器行期间的最初的显示器行期间中的图像显示期间， 通过使间隔信号INT为ON，在消隐期间中读取的亮度信号中，第l、 3、 5 119的奇数号的数据，与图像显示信号被输入的扫描时钟信号 SCK的导通断开的定时相匹配，从列传感器读取电路33输出。
接着，在位于传感器行期间的第二位置的显示器行期间中的消隐 期间，不进行来自在像素内形成的光传感器10的亮度信号的读取。并 且，接着消隐期间的第二显示器行期间的图像显示期间中，在位于最 初的显示器行期间中的消隐期间中读取的亮度信号中，还未被输出的 第2、 4、 6 120的偶数号的数据，通过使间隔信号INT为OFF，与图 像显示信号被输入的扫描时钟信号SCK的导通断开的定时相匹配，从 列传感器读取电路33输出。此外，关于图像显示，在第二显示器行期 间中也基于第一相的图像信号，施加在对应的RGB各个图像元素中应 该显示的图像信号，进行第一相的图像显示。
本实施方式的图像显示由于是所谓的8相驱动，与两个显示器行 期间的图像显示相对应进行一个传感器行期间的传感器输出的读取， 通过重复4个这样的上述己说明的结构，进行8相的图像显示驱动和4 相的传感器读取驱动。
像这样，显示用开关元件的多相驱动的相的数目是进行来自光传 感器的亮度信号的读取的相的数目的2倍的情况下，以显示用开关元 件的多相驱动的2次中1次的比例进行来自光传感器的输出信号的读 取。因此，在液晶显示装置的驱动中一般进行的针对每一个相切换相 对电极的极性的所谓帧反转驱动的情况下，能够使来自光传感器的输 出信号读取时的相对电极的极性常为相同极性。其结果是，各图像元 素中的寄生电容对传感器输出信号造成的影响均匀，能够提高光传感 器输出信号的精度。
此外，在上述的实施方式中，关于图像显示为8相驱动，光传感器读取驱动为4相的情况进行了说明，这是由于作为当前的电路技术
中的多相驱动一般为8相的图像显示驱动。如果显示用开关元件的多 相驱动的相的数目为进行来自光传感器的亮度信号的读取的相的数目 的2倍，则能够获得本实施方式的效果，即能够防止上述的帧反转驱 动中的寄生电容对光传感器读取信号造成的影响，例如能够考虑图像 显示为4相，光传感器读取为2相的情况，或者如果作为图像显示能 够进行16相的多相驱动，则进行8相的光传感器读取驱动。
以上，关于具有本发明的传感器功能的显示装置，对通过将用于 进行图像显示的源极配线使用于光传感器的驱动和信号输出，能够提 高在各图像元素中的开口率，而且，通过用一个列驱动控制电路进行 用于图像显示的列驱动和基于光传感器的信号读取的列驱动，能够实 现有源矩阵基板的窄边框化并且能够降低消耗电力的结构，表示出具 体的实施方式进行了说明。并且，这样的本发明的显示装置能够采取 上述已说明的实施方式以外的各种各样的形式。
例如，在上述的实施方式中，作为像素区域中的光传感器，关于 在每一个由3个图像元素构成的一个像素中具有一个光传感器的例子 进行了说明，但是例如在光传感器的分辨率不是那么重要的情况下， 能够设想对跨越连续2行的6个图像元素设置一个光传感器的情况等。
另外，在上述实施方式中，作为在一个像素中形成的光传感器， 关于传感器用开关元件具有一个传感器驱动用TFT (MS)的例子进行 了说明，光传感器具有的开关元件并不局限于这种仅一个的情况。
例如，如图IO所示，能够将作为开关元件的TFT假定为串联第一 TFT (Ml)和第二TFT (M2)这2个TFT的元件。并且，也能够假定 为如图11所示的具有传感器选择用TFT (MSS)、复位用TFT (MSR) 和传感器输出用TFT (MSO)这3个TFT的光传感器，通过应用本发 明，能够起到与形成一个开关元件的实施方式中所示的情况相同的效 果。
此外，如图10和图11所示，在使用2个或者3个传感器用TFT 的情况下，作为与传感器行驱动器3连接的传感器行配线8，在配线 RSTi和配线RWSi的基础上，设置有配线VSSi。另外，在使用3个 TFT的情况下，将能够作为具有VSSj的功能的配线使用的SLbj，作为附加复位信号的VRSTj使用。
另外，在上述的实施方式中，表示了将用于抽出来自设置于像素 区域的光传感器的输出信号的晶体管，作为列驱动控制电路的传感器
列读取电路的第三晶体管Mcj的例子，但是并不局限于像这样设置在
列驱动控制电路内，例如在像素区域的紧邻的附近使用通常形成的伪
单元等，通过在其中将图12所示的电路在各个列的每个中形成，能够 将该晶体管MRO使用于来自光传感器的输出信号的读取。 产业上的可利用性
本发明能够作为在像素内具有光传感器的附带图像获取功能的显 示装置，尤其是能够实现有源矩阵基板的窄边框化，并且降低消耗电 力的显示装置，在产业上加以利用。
权利要求
1.一种显示装置，其具备有源矩阵基板，该有源矩阵基板具有多个栅极配线、多个源极配线、和对应于所述多个栅极配线与所述多个源极配线的各交点而设置的显示用开关元件，所述显示装置的特征在于，具备在所述有源矩阵基板的像素区域设置的光传感器；和与所述光传感器对应设置的多个传感器行配线，利用与所述显示用开关元件的驱动共用的列驱动电路，通过所述多个源极配线进行对所述光传感器的电压的供给和来自所述光传感器的亮度信号的读取。
2. 根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于 所述列驱动电路包括输出列选择信号的列扫描电路；基于所述列选择信号进行对所述光传感器的电压的供给和所述亮度信号的读取 及输出的传感器列读取电路；和基于所述列选择信号对所述显示用开关元件供给图像显示信号的显示器开关电路。
3. 根据权利要求2所述的显示装置，其特征在于在消隐期间从所述光传感器读取所述亮度信号到所述传感器列读 取电路，在图像显示期间从所述传感器列读取电路输出所述亮度信号。
4. 根据权利要求2或3所述的显示装置，其特征在于所述有源矩阵基板具有用于与外部电路连接的连接器，所述列驱动电路设置在形成所述FPC连接器的一侧的周边区域。
5. 根据权利要求2 4中任一项所述的显示装置，其特征在于所述列驱动电路具有将来自所述光传感器的所述亮度信号放大的 功能。
6. 根据权利要求1 5中任一项所述的显示装置，其特征在于所述光传感器具有1个传感器用开关元件。
7. 根据权利要求1 5中任一项所述的显示装置，其特征在于 所述光传感器具有2个传感器用开关元件。
8. 根据权利要求1 5中任一项所述的显示装置，其特征在于所述光传感器具有3个传感器用开关元件。
9. 根据权利要求1 8中任一项所述的显示装置，其特征在于与所述显示用开关元件的多相驱动相对应，以多相进行来自所述 光传感器的所述亮度信号的读取。
10. 根据权利要求9所述的显示装置，其特征在于 所述显示用开关元件的多相驱动的相的数目与进行来自所述光传感器的所述亮度信号的读取的相的数目相等。
11. 根据权利要求9所述的显示装置，其特征在于 所述显示用开关元件的多相驱动的相的数目为进行来自所述光传感器的所述亮度信号的读取的相的数目的2倍。
12. 根据权利要求ll所述的显示装置，其特征在于以8相驱动所述显示用开关元件，以4相进行来自所述光传感器的所述亮度信号的读取。
13. 根据权利要求1 12中任一项所述的显示装置，其特征在于，还包括与所述有源矩阵基板相对的相对基板；和在所述有源矩阵基板与相对基板之间夹持的液晶层。
全文摘要
本发明涉及显示装置，提供在像素内具有光传感器的附带图像获取功能的显示装置，尤其是能够减少对图像显示没有作用的周边区域的面积实现窄边框化，并且能够降低在驱动电路中的消耗电力的显示装置。所述显示装置具备有源矩阵基板(100)，该有源矩阵基板具有多个栅极配线(7)、多个源极配线(9)、和对应于多个栅极配线与多个源极配线的各交点而设置的显示用开关元件，所述显示装置具备在有源矩阵基板(100)的像素区域(1)设置的光传感器(10)；和与光传感器对应设置的多个传感器行配线(8)，利用与显示用开关元件的驱动共用的列驱动电路，通过多个源极配线(9)进行对光传感器的电压的供给和来自光传感器(10)的亮度信号的读取。
文档编号G09F9/00GK101647049SQ200880010450
公开日2010年2月10日 申请日期2008年4月3日 优先权日2007年4月9日
发明者C·布朗, 前田和宏, 加藤浩巳 申请人:夏普株式会社