图像显示装置的制作方法

专利名称：图像显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及图像显示装置，特别是涉及一种带有触摸屏功能的光电传感器(photosensor)内置型液晶显示装置。
技术背景现有的光电传感器内置型液晶显示装置、特别是可以同时进行图像 显示和光电传感器读取的液晶显示装置已广为人知(专利文献1 )。这种 液晶显示装置在显示用矩阵(以下称为"显示部，，)内的各像素中配置 光电传感器(像素传感器)，并进一步在图像显示用源极布线之外另行 配置光电传感器的读取信号线，将检测器连接到该读取信号线上，对光 电传感器的ON/OFF的阈值进行检测(专利文献1 )。另外，还有一种众 所周知的光电传感器内置型液晶显示装置(专利文献2),其利用切换装 置以时间分割方式在图像显示和坐标检测之间进行切换，同时完成图像 显示和利用光电传感器的读取所实现的坐标检测。进而，具备以时间分 割方式读取光电传感器的选择部的显示装置也广为人知(专利文献3)。专利文献1特开昭58-66142号公报(图2、图3)专利文献2特开平4-222018号公报(图1)专利文献3特开2006-323642号公报(图1 )发明内容但是，在如上所述的现有的像素传感器电路中，配置了与多个信号 线分别对应的检测器，因此，随着显示画面的大型化、高精度化、高分 辨率化的进展，信号线的数量增加，检测器的个数也随之成比例地增加、 面积增大，其存在的问题是，这样会导致成本上升。作为解决上述问题点的方法，可以考虑在显示装置内配设由与光电 传感器的读取信号线相连接的薄膜晶体管(以下称为"TFT，，)构成的选 择器，使检测器经由各选择器与上述多条读取信号线的每一条相连接， 利用时间分割方式减少检测器的个数，使光电传感器检测电路本身实现 小型化，从而抑制成本上升。在采用这种方法的情况下，栅极布线变为ON之后的源极布线电位的极性反转对读取信号线造成的耦合噪声的影响等会给检测期间结束前的检测定时的电位带来不良影响，光电传感器的ON/OFF的阈值检测变得很困难，其存在的问题是，会导致坐标检测 的精度下降。本发明借鉴了类似问题点，目的是提供一种能够通过光电传感器读 取以期望的精度进行坐标检测的图像显示装置。本发明的图像显示装置的特征在于，其具备形成在显示画面内的 源极布线；形成在上述显示画面内、与上述源极布线交叉、在第一扫描 周期内对第 一像素电极进行扫描的第 一栅极布线；与上述第 一栅极布线 邻接、在与上述第一扫描周期连续的第二扫描周期内对第二像素电极进 行扫描的第二栅极布线；与上述源极布线平行配设的读取信号线；与上 述第二栅极布线和上述读取信号线相连接的光检测元件(光电传感器)； 接受该光检测元件的输出从而检测出有无光照射到该光检测元件的光 检测电路(光电传感器检测电路)；上述第一像素电极和上述第二像素 电极以相同极性交流驱动，上述光检测元件的输出在上述第二扫描周期 内经由上述读取信号线以预定期间连接到上述光检测电路。借助于本发明，在内置了光电传感器的液晶显示装置中，能够通过 光电传感器的读取以期望的精度进行坐标检测。


图1是本发明的第1至第5实施方式中的图像显示装置的概略图。 图2是本发明的第1实施方式中的显示用矩阵和光电传感器读取信号线的选择部的详细模式图。图3是表示图2所示的显示用矩阵的一部分的矩阵显示电路的详细结构图。图4是从图1的光电传感器到光电传感器检测电路为止的详细图。 图5是用于说明本发明的第1实施方式中的图像显示装置的驱动方 法的时序图。图6是表示本发明的第1实施方式中的显示装置的驱动方法和显示 用矩阵中配设的源极布线的详细波形的 一 个实例的时序图。图7是表示本发明的第2实施方式中的内置有光电传感器的液晶显 示装置的驱动方法和显示用矩阵中配设的源极布线的详细波形的 一 个实例的时序图。图8是表示本发明的第3实施方式中的显示用矩阵和像素传感器电路的配置的详细模式图。图9是表示本发明的第4实施方式中的显示用矩阵和像素传感器电 路的配置的详细^t式图。图IO是表示本发明的第5实施方式中的显示用矩阵的一部分的矩 阵显示电路的详细结构图。符号说明1源极驱动电3各2栅极驱动电^各3选择驱动电3各5源极布线6栅极布线7选择控制线8读取信号线9光电传感器检测电路10、 19显示用矩阵11选择电路12、 12a、 12b像素传感器电路 17a光电传感器检测期间 18 7>共电才及布线20光电传感器21光电传感器驱动TFT23像素30、 30x、 30y、 30r、 30g、 30b、 30e、 30f子像素31像素驱动TFT42光电传感器信号处理电路具体实施方式
第1实施方式.通过图1至图6说明本发明的第1实施方式。图1是示意性地表示 本发明的笫1实施方式中的具有触摸屏功能的光电传感器内置液晶显示装置的结构的图，图2是图1中的显示部10和光电传感器读取信号线 的选择电路11的详细模式图。另外，图3是图2中的显示部10中的一 部分矩阵显示电路19的详细结构图。进而，图4是图1中的光电传感 器(光检测元件)直到光电传感器检测电路(光检测电路)的详细图； 图5是用于说明本发明的第1实施方式中的显示装置的驱动方法的时序 图。另外，图6是表示本第1实施方式中的显示装置的驱动方法和显示 部10中配设的源极布线5的详细波形的一个实例的时序图。图1表示了具备选择电路11的内置有光电传感器的液晶显示装置 的概略结构。具备像素传感器电路12的液晶显示装置的显示部10形成 在绝缘性基板(未图示)上，其具有由栅极驱动电路2输出的多条栅 极布线6;由源极驱动电路1输出的多条源极布线5;以及位于上述栅 极布线6和源极布线5的交叉部的显示像素电极和对其进行驱动的像素 驱动TFT (这里未图示)。进而，多条读取信号线8与设置在显示部10内的预定位置的像素 传感器电路12相连接，并引出到显示部10的显示区域之外。该设置在显示区域之外的区域中的选择电路11具备隔着绝缘膜 与上述多条读取信号线8交叉配置为矩阵状的多条选择控制线7;设置 在该交叉部对读取信号线8进行选择、并与积分器4相连接的选择用 TFT15;用于驱动选择控制线7的选择驱动电路3。选择用TFT15由通过选择驱动电路3进行驱动的多条选择控制线7 进行ON/OFF控制，以时间分割方式对与积分器4相连接的读取信号线 8进行切换控制。通过采用这种结构，可以减少光电传感器检测电路9 内的积分器4的电路数。定时控制器13从未图示的外部设备输入影像信号40,向栅极驱动 电路2和源极驱动电路1分别输出栅极驱动电路控制信号41和源极驱 动电路控制信号16，对两个驱动电路进行控制。另外，定时控制器13 将用于初始化光电传感器检测电路9的放电信号14输出到光电传感器 检测电路9。光电传感器信号处理电路42 (光检测信号处理电路)从定 时控制器13输入栅极驱动电路控制信号41和放电信号14,实施光电传 感器检测输出17的信号处理。图2是图1中的显示部IO和光电传感器读取信号线的选择电路11 的详细斗莫式图。在图2中，显示部10内形成有沿行方向延展的多条源极布线5(h-5^，源极布线5(h 5w连接到源极驱动电路l。另外，显示 画面内形成有沿行方向延展的多条栅极布线601 ~ 632,栅极布线601 ~ 632 连接到栅极驱动电路2。栅极驱动电路2以预定的1水平周期(以下称 为1H)依次驱动栅极布线60广632。在以下的说明中，假定以栅极布线601、 6q2、 6q3.......的顺序进行驱动。通过对栅极布线6cn到栅极布线632的驱动，显示出1帧的图像。源极布线5(n 5w和栅极布线6(n 632的各交叉点上配设着具有未图示的像素驱动TFT的像素。该像素驱动TFT的栅电极连接到栅极布 线6o广632,源电极连接到源极布线501~516。各像素由如后所述配置为 条紋状的负责显示R (红)、G (绿)、B (蓝)色的三个未图示的子像素构成，对符号602、 6o4、 6o6........ 632所表示的偶数编号的栅极布线也就是显示部10内的第偶数行的像素进行扫描的栅极布线(第二栅极布 线)上连接的B的子像素(第二像素电极)内形成了采用光电晶体管等 任意方式的光电传感器的像素传感器电路12。另一方面，对符号601、603、 6。5........ 631所表示的奇数编号的栅极布线也就是显示部10内的第奇数行的像素进行扫描的栅极布线(第一栅极布线)上连接的子像素 (第一像素电极)内不形成像素传感器电路。此外，无须赘述的是，对上述第奇数行的像素进行扫描的栅极布线 上连接的像素驱动TFT (第三开关元件)和对上述第偶数行的像素进行 扫描的栅极布线上连接的像素驱动TFT (第四开关元件)在驱动像素的 功能和驱动能力方面不需要设置差别。此外，在图2中，为了简化起见，将源极布线的条数设定为16条、 栅极布线的条数设定为32条，但并不限于此，实际上形成更多条源极 布线和栅极布线。在后文叙述的其他的第2至第5实施方式也是这样。相应于源极布线5cn 5w形成有沿列方向延展的多条读取信号线 801~816。各读取信号线801~816与属于同一列的、间隔一行的多个(在 图1所示的实例中是16个)像素传感器电路12相连接。读取信号线801 ~ 804与信号线24a相连接，信号线24a通过信号线25a连接到积分器4a。 即，4条读取信号线8o广8(h通过信号线24a合并为1条，与1个积分 器4a相连接。积分器4a通过读取信号线8G1~8。4、 24a、 25a读取由连 接到读取信号线801 ~ 8G4上的像素传感器电路12检测到的信号。同样地， 读取信号线8o5~8o8、 8Q9~812、 813~816分别与信号线24b、 24c、 24d相连接，信号线24b、 24c、 24d分别通过信号线25b、 25c、 25d分别连 接到积分器4b、 4c、 4d。与读取信号线8o广8^正交着形成有多个选择控制线7^74，选择 控制线7! ~ 74连接到选择驱动电路3。选择控制线7!与读取信号线801、 805、 8Q9、 813的交点、选择控制线72与读取信号线802、 8Q6、 81Q、 814的 交点、选择控制线73与读取信号线803、 8Q7、 8U、 815的交点、选择控制 线74与读取信号线8。4、 8。8、 812、 816的交点上分别形成有选择用TFT15。 例如，选择控制线7!与读取信号线8(H的交点上形成的选择用TFT15具 有连接到选择控制线7!上的栅电极、连接到读取信号线8(n上的源电极 和漏电极，通过选择驱动电路3对选择控制线7i进行驱动，由此，选择 用TFT15变为ON,读取信号线8cn导通。由于选择控制线7!上连接着4个选择用TFT15,因此，通过驱动选 择控制线7^吏读取信号线8Q1、 8Q5、 8o9、 813同时导通。其他的选择控制 线72~74也是这样，通过驱动选择控制线72使读取信号线8Q2、 8G6、 810、 814导通，通过驱动选择控制线73使读取信号线8Q3、 8。7、 8u、 815导通， 通过驱动选择控制线74使读取信号线8Q4、 8Q8、 812、 816导通。在显示部10的外部配设在选择控制线7! ~ 74与读取信号线8Q1 ~ 816 的交点上的选择用TFT15和在显示部10的内部配设在源极布线5cn ~ 516 与栅极布线6cn 632的交点上的像素驱动TFT (未图示)能够通过同一 工序形成。即，通过改变掩模图案，在阵列制造工序中在显示画面内形 成像素驱动TFT时，能够同时在显示画面之外制作出选择用TFT15。与 在显示画面内形成像素驱动TFT的工序之外通过另外的工序形成选择 用TFT15的情形相比，这样做能够降低制造成本。在后文叙述的其他的 第2至第5实施方式也是这样。图3是图2所示的显示部10中的一部分矩阵显示电路19的详细结 构图。如上所述，本实施方式是一般的彩色液晶显示装置，其各像素是 由配置为条紋状的与R (红)、G (绿)、B (蓝)各色的显示相对应的三 个子像素构成的，对各子像素的显示电极的驱动不做详细说明。下面以在图3中的一个4象素23为例详细iJt明f^素内的^象素传感器 电^各12的结构。如上所述，^像素23由显示红色的子^f象素30r和显示绿 色的子像素30g及显示蓝色的子像素30b构成，各子像素的左下或右下 角部配设有像素驱动用TFT31。上述各像素驱动用TFT31的源电极分别与源极布线5o5R、 5o5G、 5。5B相连接，栅电极则与共用的栅极布线614相连接。另外，在各子像素的中央部位，沿行方向延展配设有用于向未图示的辅助电容电极供电的公共电极布线18,提供未图示的对置电极的电 ^f立即Vcom电4立。这里，按照上述方式针对偶数行的各像素配置一个像素传感器电路 12,例如在一个像素23中，像素传感器电路12配置在B的子像素即30b 的右下方(详细来说，是由栅极布线614和公共电极布线18所包围的区 域)，由光电传感器20和光电传感器驱动TFT21构成。如后所述，光电 传感器21的一端连接到光电传感器驱动TFT21的源电极，另一端连接 到公共电极布线18。光电传感器驱动TFT21的漏电极进一步连接到上 述信号线805,同时，其栅电极连接到4册极布线614。进而，如图3中各子像素内的+和-的符号所示，在本实施方式中 实施将显示部10的最上一行的极性与第二行的极性设定为相同极性的 2行x 1列模式的点反转交流驱动，作为液晶驱动的交流驱动方法。例如，由栅极布线613驱动的子像素30e在垂直消隐结束后的第13 个水平周期内受到正极性(以+号表示)的驱动，而由栅极布线614驱动 的子像素30b在垂直消隐结束后的第14个水平周期内受到正极性的驱 动。另外，与子像素30e和30b左右相邻的子像素分别在同一水平周期 内受到负极性(以-号表示)的驱动。亦即，相邻每个列(横向-水平扫描方向)的子像素采用+、-不同 的驱动模式，相邻每个行(纵向)的子像素采用每2行+、-交变的驱 动模式。因此，如果考虑在显示部10内纵向2个子像素的组合，位于 奇数行的子像素(第一像素电极)在垂直消隐结束后的第奇数个水平周 期(第一扫描周期)受到驱动，因此，总是与在接下来的第偶数个水平 周期(第二扫描周期)内受到驱动的位于偶数行的子像素(第二像素电 极)受到相同极性的驱动。另外，假定上面的像素位于奇数行、下面的 像素位于偶数行。另外，如图3所示，隔一行配设像素传感器电路12, 进而，如上所述，如果将该像素传感器电路12配设在偶数行的子像素 中，则配设有像素传感器电路12的子像素就总是受到与上一行的子像 素相同极性的驱动。另外，如上所述，上述像素传感器电路12的光电 传感器驱动TFT21的栅电极连接到用于驱动偶数行的像素的栅极布线， 因此，上述像素传感器电路12的输出在垂直消隐结束后的第偶数个水平周期期间内施加到读取信号线8上，通过选择电路11输入到光电传 感器检测电路9。此外，众所周知，上述2行x 1列模式的各子像素中的正/负极性通 常是逐帧反转，在本实施方式中也是这样，因此，这里不做详细说明。 另外，在图3中，驱动R的子像素的源极布线5o5R和5o6R铺设在相应的子像素的右侧，其目的是与读取信号线8o4、 8()5尽可能地拉开距离， 从而减少源极布线5q5r和5()6r对读取信号线8Q4、 8()5产生的耦合噪声。进而，与该R的子像素相对应的源极布线配置在像素右侧的做法应用于 图2所示的整个显示部10。 ，图4是从光电传感器20到光电传感器检测电路9的详细图，用于 重置积分器的放电信号14从定时控制器13 (参照图1)输入到构成光 电传感器检测电路9的积分器4中，符号21是构成像素传感器电路12 的输出段的光电传感器驱动TFT。由光电传感器检测电路9通过读取信 号线8对像素传感器电路12的输出值进行检测，判断有无光线照射到 上述光电传感器20,并获得输入的位置信息。另外，在积分器4的后级， 设置有未图示的比较器等，对光电传感器受到光线照射时和被遮光时的 积分器输出电位以一定的阈值识别出光电传感器的ON/OFF。进一步详细来说，光电传感器20的一端连接到光电传感器驱动 TFT21的源电极，另一端通过公共电极布线18连接到Vcom电位。光 电传感器驱动TFT21的栅电极连接到对应的栅极布线6,像素传感器电 路12与所设置的像素的水平扫描定时同步进行ON/OFF动作，控制光 电传感器20的输出端子与读取信号线8的导通。该读取信号线8在由 选择控制线7控制的选择用TFT15处于ON期间内被连接到积分器4的 输入端，因此，在光电传感器驱动TFT21和选择用TFT15同时处于ON 的期间内，光电传感器20的输出由积分器4积分后成为光电传感器检 测输出17。另外，积分器4由上述放电信号14按照每个预定期间初始化(将 内置于电路中的电容器放电)。光电传感器检测输出17在图1所示的光电传感器信号处理电路42 中被信号处理，通过光电传感器的读取实施坐标检测处理。这里，上述 信号处理指的是，参照从定时控制器13输出的栅极驱动电路控制信号 41和放电信号14算出各光电传感器的读取扫描的定时，执行像素传感器电路12的输入坐标的位置纟全测。由图1~3可知，读取信号线8和源极布线5在显示部10内包夹着 各子像素电极平行配置，读取信号线8与源极布线5之间存在图4所示 的耦合电容。进而，在读取信号线8与对置电极之间也存在寄生电容 (stray capacitance),因此，源4及布线5的^f象素驱动信号就作为依存于 上述耦合电容和寄生电容的噪声成分叠加到读取信号线8上(耦合噪 声)。该噪声成分的量进一步依赖于光电传感器20的输出电阻值和光电 传感器驱动TFT21的ON电阻值、读取信号线8的布线电阻值等发生变 化。当然，上述各电阻值越低，噪声成分越小。但是，上述各电阻值在 设计和制造上都存在极限，即使实施诸如上述那样将与R的子像素相对 应的源极布线5在R子像素的右侧实施布线等构造方面的改进，读取信 号线8上仍然会在一定程度上叠加像素驱动信号噪声。下面，在图5中展示用于说明本发明的第1实施方式中的显示装置 的驱动方法的时序图。图5中，符号7(H 7o4表示从上述选择驱动电路 3输出到选择控制线7cn 7。4的选择控制信号。另外，符号7cna-7。4a是 将上述符号701 ~ 7()4在时间轴方向上放大后的波形。图5的符号601 ~ 632 是施加到图1 ~3所示的栅极布线601到632上的栅极扫描信号，在每个 1H内，从最上一行的栅极布线6cn开始到632为止依次施加"H，，脉冲， 执行显示部10的水平扫描。图5的符号7o广7o4所表示的选择控制信号构成了具有在1个垂直 周期(以下称为IV)期间内每隔1H处于"H，，的1H期间长度的16个 脉沖串组合， 一个组合的时长为32H。详细情况是，由图5的符号701a~ 7。4a的波形可知，选择控制线7!上按照第2个1H期间、第4个1H期间........笫32个1H期间的顺序施加与第偶数个水平期间相对应的"H，，脉沖。因而，如上述图5的符号601~ 632的波形所示，在每个1H内从栅 极布线601到632依次施加"H，，脉冲，因此在最初的1V中，显示部10 中的偶数行上配置的总计254个光电传感器20按照栅极布线602、 604、606.......、 632的顺序从上至下被依次扫描，其中，仅有连接到读取信号线801、 805、 809、 813上的光电传感器20 (总计64个)的输出通过光 电传感器驱动TFT21 -故读入到积分器4中。同样地，由图5的符号7q2的波形可知，在第2个1V中，连接到读取信号线8()2、 8o6、 81()、 814上的光电传感器20的输出被读入到积分器4 中。在第3个1V中，连接到读取信号线803、 807、 8U、 815的光电传感 器20的输出被读入到积分器4中。在第4个1V中，连接到读取信号线 804、 808、 812、 816的光电传感器20的输出被读入到积分器4中。第4 个1V结束后，已经读入了显示部10内的全部光电传感器20的输出， 因此，由图5的符号701的波形可知，第5个1V与上述最初的IV同样地按照第2个1H期间、第4个1H期间........第32个1H期间的顺序在选择控制线7i上施加与第偶数个水平期间相对应的"H"脉冲。此 后，以每4个垂直周期为单位重复上述动作，对矩阵10内的光电传感 器20进行扫描。亦即，形成了能够在4个垂直周期内读入矩阵10内的全部光电传 感器20的结构。根据从上述图4的光电传感器20到光电传感器检测电路9的详细 图可知，各光电传感器20的输出在光电传感器驱动TFT21和选择用 TFT15处于ON状态时^皮连接到积分器4,因此，在相应的4册才及布线6 为"H"、并且与相应的读取信号线交叉的选择控制线7为"H"的期间 内被读入到光电传感器检测电路9中。另外，图5的符号14a表示放电信号波形，是一种在每个水平消隐 期间的预定期间中变为"H，，的脉冲波形。由图l和图4可知，从定时 控制器13输出的放电信号14是一种具有足够的预定时长的信号，以便 将积分器4内的电容器的电荷充分放电从而重置光电传感器检测电路 9。另外，如图5的符号17a所示，光电传感器检测期间是一种在由水平周期和放电信号14及选择控制信号7cua 7o4a决定的预定期间内变为"H"的信号。亦即，连接到各光电传感器20的栅极布线6为"H"、与 相应于同一光电传感器的读取信号线8交叉的选择控制线7为"H"、而 且放电信号线14为"L"的期间就是光电传感器检测期间17a。图6是表示按照上述方式构成的内置有光电传感器的液晶显示装置 的驱动方法和显示部10中配设的源极布线5的详细波形的一个实例的 时序图。在该图中，符号701a ~ 704a ( 702a ~ 704a为"L")是将上述图5 中的选择控制信号的一部分截取出来加以描述的波形，符号6cn-6()3是 同样地将栅极扫描信号的一部分截取出来加以描述的波形。另外，符号 16a和16b是从定时控制器13输出到源极驱动电路1的源极驱动电路控制信号16的一部分，符号16a是源极输出控制信号，符号16b是极性 反转信号。源极输出控制信号16a是在水平消隐期间结束后即变为"L" 的脉沖信号，与其下降沿同步地对从源极驱动电路1施加到源极布线5 的源极驱动输出5a进行更新。另外，极性反转信号16b是控制上述源极驱动输出5a的极性的信 号，当"H"输入到源极驱动电路1中时源极驱动输出变为第一极性(例 如正极性)，当"L"输入到源极驱动电路1中时源极驱动输出变为第二 极性(例如负极性)。如上所述，在本实施方式中，实施2行x 1列模式的交流驱动作为 液晶驱动的交流驱动方法，因此，源才及驱动电3各1所驱动的源才及布线 501~516和相邻的源极布线分别由相反极性驱动(参照图3中的+ 、 -符 号)。图6所示的源极驱动输出5a的波形描述的是在图2所示的源极驱 动电路1所驱动的源极布线501~516之中在该图中从左数起第奇数条非特定的源极布线(例如5(H、 5()3、 5。5........ 515)上所施加的源极驱动输出。另外，在该图中从左数起的第偶数条源极布线(例如502、 504、506........ 516 )上所施加的源极驱动输出与上述源极驱动输出5a的波形极性相反。如上所述，在光电传感器检测输出17中，水平消隐期间结束后， 放电信号14变为"L",积分器4开始读取上述检测输出，因此，光电 传感器检测期间是符号17a的"H"区间所表示的期间。另外，像素传感器电路12配置于偶数行的像素中，并且各像素受 到2行x 1列模式的交流驱动，因此，与光电传感器检测期间17a的"H" 区间相对应的源极驱动输出5a的极性与1H之前的源极驱动输出5a处 于相同极性。源极驱动输出5a的波形的中心电位(=对置电极电位)即 Vcom电位的波峰值(最大值AVsa)相应于显示图像以1H为单位变 化。因而，如本第1实施方式所示，作为像素交流驱动方法，采用每2 行反转一次、以相同极性对2行进行驱动的2行反转驱动，并隔行配置 像素传感器电路的结构，进而，如果在极性不变的第2行配置像素传感 器电路，则与光电传感器检测期间17a的"H"区间相对应的源极驱动输出5a的变化幅度最大(纯黑和纯白的像素上下相邻的情况下)也为 △ Vsa。如果使用现有的光电传感器读取方法即逐个1H读取的方法，与光 电传感器检测期间17a的"H"区间相对应的源极驱动输出5a的变化幅 度最大为2AVsa,这样，通过采用本第1实施方式的结构，能够使与光 电传感器检测期间17a的"H"区间相对应的源极驱动输出5a的波峰值 的变化平均变为1/2。亦即，叠加到上述读取信号线8的像素驱动信号噪声也能够变为平 均1/2,能够以低噪声实施光电传感器的读取。此外，本第1实施方式中的像素传感器电路12仅配设在像素23内 的B子像素30b中，但也可以配设在其他子像素中，或者配设在多个子 像素中。另外，本实施方式中，作为液晶驱动的交流驱动方法，实施的是2 行x 1列模式的交流驱动，左右相邻的子像素的极性并不一定互不相同， 也可以是所谓的2行反转的线反转驱动，进而，也可以是2的倍数(2ik n是大于等于1的整数)行驱动。在2n行反转驱动的情况下，考虑到内 置有光电传感器的液晶显示装置所要求的传感器读取位置精度，只要在 位于以与前一行的驱动极性相同的极性驱动的每个预定行的像素内设 置像素传感器电路12,就能够获得与本第1实施方式同样的效果。亦即，采用n行反转方式对各子像素进行交流驱动，在扫描时，只 要在相对于上一个子像素没有反转的子像素内配设像素传感器电路12, 叠加到上述读取信号线8的像素驱动信号噪声也能够变为平均1/2,能 够以低噪声实施光电传感器的读取。第2实施方式.图7是表示本第2实施方式中的内置有光电传感器的液晶显示装置 的驱动方法和显示部10中配i殳的源才及布线5的"^细波形的一个实例的 时序图。本实施方式中的内置有光电传感器的液晶显示装置的特征在于从 源极驱动电路1施加到源极布线5上的源极驱动输出，因此，在上述第 1实施方式的图1 ~5中展示的光电传感器读取定时、像素传感器电路的 配置位置等基本上与上述第1实施方式相同，这里为避免重复冗余，省 略其详细iJt明。在图7中，符号5b是源极驱动电路1中内置有电荷共享(Charge Share)功能的源极驱动输出的波形实例。所谓的电荷共享功能指的是， 在源极输出控制信号16a的上升时刻，即极性反转信号16c被读入到源 才及驱动电路1中的时刻，当极性反转信号16c与前一个1H相比正在从 "H"变为"L"或者从"L"变为"H"(源极驱动输出的极性发生反转) 的情况下，源极输出控制信号16a在处于"H，，的期间内，将源极驱动 电路l的各输出端子从内部驱动用放大器断开，使第奇数个输出端子与 笫偶数个输出端子短路的功能。在本第2实施方式中，采用通常的1行xl列模式的点反转交流驱 动，上述第奇数个输出和第偶数个源极布线驱动输出在源极布线驱动中 保持互逆的极性。因此，如果按照上述方式将源极驱动电路1的第奇数 个输出端子与第偶数个输出端子短路，则各输出端子(即源极布线)因 保持有正负极性而导致积聚在源极布线附近的电荷被抵消(电荷共享)， 各源极布线变为Vcom电位附近的电位。通过源极驱动输出5b的波形 表示出这种状态。根据上述源极驱动输出5b可知，源极输出控制信号16a处于"H" 期间内实施，因此，该期间通常是水平消隐期间，由于放电信号14为 "H",因此积分器4处于复位状态，对光电传感器检测电路9没有影响。通过在源极驱动输出的极性反转时使用源极驱动电路1的电荷共享 功能，在积分器4解除复位状态、光电传感器检测电路9开始进行光电 传感器读取时，源极驱动输出5b变为Vcom电位附近的电位。因此， 与光电传感器检测期间17a的"H"区间相对应的源极驱动输出5b的变 化幅度最大(纯黑和纯白的像素上下相邻的情况下)也约为AVsa。这 样一来，通过在消隐期间内使用源极驱动电路1中内置的电荷共享功能， 就能够使与上述区间相对应的源极驱动输出5b的波峰值的变化变为不 使用上述功能的情况下的大约1/2。亦即，叠加到上述读取信号线8的 像素驱动信号噪声也能够变为约1/2，能够以低噪声实施光电传感器20 的读取。此外，在本第2实施方式中表示的是与第1实施方式同样地隔一行 设置像素传感器电路12的实例，但由于通过使用上述电荷共享功能， 能够以低噪声实施光电传感器20的读取，因此，例如也可以在全部行、 即全部像素中设置像素传感器电路12,能够提高坐标检测的精度。第3实施方式.图8是表示本第3实施方式中的显示部IO和像素传感器电路的配 置的详细才莫式图。下面说明的第3实施方式中的内置有光电传感器的液 晶显示装置的特征在于显示部IO和像素传感器电路12的配置及检测结 果的信号处理，因此，上述笫1实施方式的图1-6所示的基本结构(图 1)、从光电传感器20到光电传感器检测电路9的详细电路(图4)、驱 动定时(图5、 6)等基本上与上述第1实施方式相同，这里为避免重复 冗余，省略其详细说明。本实施方式中的像素传感器电路与上述笫1实施方式同样地由各个 光电传感器和光电传感器驱动TFT构成。亦即，像素传感器电路12a由 未图示的光电传感器20a (第一光电传感器)和未图示的光电传感器驱 动TFT21a (第一开关元件)构成，像素传感器电路12b由未图示的光 电传感器20b (第二光电传感器)和未图示的光电传感器驱动TFT21a (第二开关元件)构成。下面使用图8说明像素传感器电路12a和12b在显示部10内的配 置。在本第3实施方式中，根据图8的符号12a和12b所代表的像素传 感器电路的配置可知，像素传感器电路12a配置在显示部10内的偶数 行的像素中，而像素传感器电路12b则配置在奇数行的像素中，各配置 一个(未图示，像素传感器电路12a、 12b在R子像素中各配置1个电 路)。另夕卜，以像素传感器电路12a和12b为例说明光电传感器驱动TFT 和栅极布线的连接光电传感器驱动TFT21a的栅电极连接到栅极布线 602,光电传感器驱动TFT21b的栅电极连接到栅极布线6o3。同样地，配 置在奇数行的像素传感器电路内的光电传感器驱动TFT的栅电极连接 到奇数行的栅极布线，而配置在偶数行的像素传感器电路内的光电传感 器驱动TFT的栅电极则连接到偶数行的栅极布线。另外，如各子像素内的+和-的符号所示，在本实施方式中实施将 显示部10的第一行的像素的极性与第二行的像素的极性设定为相同的 2行x 1列模式的点反转交流驱动，作为液晶驱动的交流驱动方法。下面详细说明积分器4a 4d的输出、即光电传感器检测输出17的 信号处理。首先，如图8所示，在上部2行的像素由相同极性驱动的2 行xl列模式的点反转交流驱动的情况下，奇数行的像素受到与上一行 像素相反极性的驱动，配置在该像素中的像素传感器电路的输出与上述第1实施方式同样地存在着叠加有像素驱动信号噪声的担心，因此不使用(表示为O)。在光电传感器信号处理电路42中进行信号处理、坐标 检测所使用的信号采用配置在偶数行的像素内的像素传感器电路的输 出。这里，将上述信号处理作为偶数行的像素传感器电路的输出的方法 可以考虑2种方法。第一种方法是与上述第1实施方式相同的方法，即， 将选择驱动电路3的输出即选择控制信号7o广7o4和放电信号14a设定 为间隔1H变为"H"的具有1H的期间长度的脉冲串，利用选择用TFT15 切断奇数行的像素传感器电路12b的输出的方法。第二种方法是，首先针对显示部10内的全部光电传感器20实施光 电传感器20的读取扫描，并将全部光电传感器检测结果保存到光电传 感器信号处理电路42内的存储器(未图示)中。接着，在光电传感器 信号处理电路42中实施坐标检测时的信号处理过程中，仅利用与偶数 行相对应的像素传感器电路12a的检测结果实施坐标检测。不使用位于 奇数行的像素传感器电路12b的检测结果。在这种情况下，选择控制信号7(n ~ 7。4和放电信号14a不是上述的 间隔1H变为"H"的脉冲串，而是在全部的每个1H内变为"H，，的脉 沖信号(未图示)。进而，在本第3实施方式中，其结构为，除了仅利用与上述偶数行 相对应的像素传感器电路12b的检测结果进行的信号处理之外，在信号 处理中使用的子像素(例如子像素30x)的显示灰度值与信号处理中不 使用的上一个像素的子像素(例如子像素30y)的显示灰度值的差分大 于等于预定值的情况下，在上述信号处理过程中，不使用像素传感器电 路12b的检测结果。作为一个实例，如图8所示，在显示部10中显示出由四边形包围 的Y字和N字，用手指等遮挡光线的物体碰触Y字或N字附近，通过 光电传感器20的检测结果人为地实施Yes/No的选择输入，对这种情形 进行考察。图8所示的像素30x (与栅极布线614和源极布线515连接的像素) 和像素30y (与栅极布线613和源极布线515连接的像素)的关系为，像 素30x构成背景部分，像素30y构成上述四边形显示的一部分，它们的 灰度值之差大于等于预定值。因此，判断为不使用像素30x的检测结果。针对显示部10内的位于偶数行像素的全部像素传感器电路12a的 检测结果实施上述使用/不使用的判断。例如，在图8所示的显示实例的 情况下，表示为參的像素传感器电路12a被判断为可以在上述信号处理 过程中使用。以O表示判断为不使用的像素传感器电路12a。进而，如 上所述，全部像素传感器电路12b都不使用，因此表示为O。此外，关于判断是否使用特定的像素传感器电路12a的检测结果的 标准即与上一个像素的灰度差的阈值，在实际形成产品时，要考虑上述 像素驱动信号噪声的叠加量和显示部10的显示画面等作出决定。例如， 在人为地进行Yes/No的选择输入的情况下，不需要复杂的显示，因此， 所显示的图像中固态画面(solid screen:灰度均匀的画面)的面积较大， 即使将上述灰度差的阈值设定为0(=仅在没有灰度变化的情况下设定为 ),最终变为O的传感器的数量也很少，在坐标检测过程中不会出现 精度问题。第4实施方式.图9是表示本第4实施方式中的显示部IO和像素传感器电路的配 置的详细模式图。下面说明的第4实施方式中的内置有光电传感器的液 晶显示装置的特征在于显示部10的像素交流驱动方法和检测结果的信 号处理，因此，上述笫1实施方式的图1 ~6所示的基本结构(图1 )、 从光电传感器20到光电传感器检测电路9的详细电路(图4)、驱动定 时(图5、 6)等基本上与上述第1实施方式相同，另外，在表示显示部 10和像素传感器电路12的配置的详细模式图方面，主要部分也与上述 实施方式相同，这里为避免重复冗余，省略其详细说明。在上述第1至第3实施方式中实施的是将显示部10内的第一行的 像素的极性与第二行的像素的极性设定为同一极性的2行x 1列模式的 点反转交流驱动，但在本第4实施方式中，如图9所示，实施的是第一 行与第二行的像素的极性不同的2行xl列模式的交流驱动。如图9所示，本第4实施方式的交流驱动方法与上述第3实施方式 相比，2行x l列的交流化模式相差一行。亦即，除了显示部10的第一 行和最后一行，如果看作是偏移到上一行，就成为与第3实施方式相同 的点反转交流驱动才莫式。相应地，由于显示部10中显示的图^4目同， 因此，如果以与上述第3实施方式相同的标准判断可否使用各像素传感 器电路12的检测结果，就成为图9中的*、〇所示的结果(*、〇的意义与第3实施方式相同)，与上述第3实施方式不同。亦即，只要将2行x 1列的交流化模式偏移一行，就能够改变可以 使用的光电传感器20的位置。亦即，将交流化模式偏移一行相对等价 于将显示图像相对于第3实施方式偏移一行。这意味着，如果第3实施方式所示的显示部10内的第一行的像素 的极性与第二行的像素的极性设定为相同极性的2行x 1列模式的点反 转交流驱动(第一交流驱动模式)、本实施方式所示的第一行的极性与 第二行的像素的极性不同的2行x 1列模式的交流驱动(第二交流驱动模式)组合起来实施，就能够更多地使用各像素传感器电路12的检测结果。进一步，在本实施方式中，如果考虑在显示部10内纵向2个像素 的组合，位于偶数行的像素(第一像素电极)在垂直消隐结束后的第偶 数个水平周期(第一扫描周期)受到驱动，因此，总是与在接下来的第 奇数个水平周期(第二扫描周期)内受到驱动的位于上述偶数行的下一行的奇数行的像素(第二像素电极)受到相同极性的驱动(除了最后一 行之外)。另外，上面的像素(第一像素电极)位于偶数行，下面的像 素(第二像素电极)位于奇数行。这里，如图9所示，其结构为，在全 部行中配设像素传感器电路12,位于偶数行的像素中配置的像素传感器 电路12a的检测结果由于上述像素受到与上一行像素的极性相反的极性 驱动而不予使用(表示为O)。因而，与上述第3实施方式相同，配设 有检测结果得到使用的像素传感器电路12b (表示为《 )的像素总是以 与上一行像素相同的极性驱动。 第5实施方式.图IO是表示显示部10中的一部分的矩阵显示电路19的详细结构 图。下面说明的第5实施方式中的内置有光电传感器的液晶显示装置的 特征在于显示部10中的一部分矩阵显示电路19，因此，上述第1实施 方式的图1 6所示的基本结构(图1)、从光电传感器20到光电传感器 检测电路9的详细电路(图4)、驱动定时(图5、 6)等除图3之外的 图基本上与上述第1实施方式相同，这里为避免重复冗余，省略其详细 说明。下面以图10中的一个像素23为例详细说明像素内的像素传感器电 路12的结构。像素23由显示红色的子像素30r和显示绿色的子像素30g及显示蓝色的子像素30b构成，各子像素的左下或右下角部配设有像素 驱动TFT31。驱动上述各子像素的各像素驱动TFT31的源电极分别连接 到源极布线5o5R、 5o5G、 5o5B，栅电极分别连接到共用的栅极布线612。 另外，在各子像素的中央上部，沿行方向延展配设有用于向未图示的辅 助电容电极供电的公共电极布线18,提供未图示的对置电极的电位即 Vcom电位。这里，针对每个奇数行的像素配置一个像素传感器电路12,例如， 针对一个像素23,像素传感器电路12配置在B的子像素即30b的下一 行的子像素30f上部(详细来说，是由栅极布线612和公共电极布线18 所包围的区域)，由光电传感器20和光电传感器驱动TFT21构成。如上 所述，光电传感器20的一端连接到光电传感器驱动TFT21的源电极， 另一端连接到公共电极布线18。光电传感器驱动TFT21的漏电极进一 步连接到上述信号线8o5,同时，其栅电极连接到栅极布线612。如上述实例所示，驱动光电传感器20的光电传感器驱动TFT21的 栅电极不同于对配设有像素传感器电路12的像素30f进行扫描的栅极布 线613，连接到上一行的偶数行的栅才及布线612。进而，如图10中各子像素内的+和-的符号所示，在本实施方式中 实施将显示部10的最上行的极性与第二行的极性设定为相同极性的2 行x 1列才莫式的点反转交流驱动，作为液晶驱动的交流驱动方法。例如，由栅极布线6u驱动的子像素30e在垂直消隐结束后的第11 个水平周期内受到负极性的驱动，而由栅极布线612驱动的子像素30b 在垂直消隐结束后的第12个水平周期内受到负极性的驱动。另外，与 子像素30e和30b左右相邻的子像素分别在同一水平周期内受到正极性 的驱动。亦即，相邻每个列(横向)的子像素采用+ 、-不同的驱动才莫式， 相邻每个行(纵向)的子像素采用每2行+、-交变的驱动模式。因此， 如果考虑在显示部10内纵向2个子像素的组合，位于奇数行的子像素 (第一像素电极)在垂直消隐结束后的笫奇数个水平周期(第一扫描周 期)受到驱动，因此，总是与在接下来的第偶数个水平周期(第二扫描 周期)内受到驱动的位于偶数行的子像素(第二像素电极)受到相同极 性的驱动。另外，假定上面的像素位于奇数行、下面的像素位于偶数行。 另外，如图10所示，隔一行配设像素传感器电路12,进而，按照上述方式在奇数行的子像素中配设该像素传感器电路12。另外，如图10所 示，上述像素传感器电路12的光电传感器驱动TFT21的栅电极连接到 用于驱动偶数行的像素的栅极布线，因此，上述像素传感器电路12的 输出在垂直消隐结束后的第偶数个水平周期期间内施加到读取信号线8 上，通过选择电路11输入到光电传感器检测电路9。此外，众所周知，上述2行x l列模式的各子像素中的正/负极性通 常是逐帧反转，在本实施方式中也是这样，因此，这里不做详细说明。另外，在图10中也与上述图3同样地将用于驱动R的子像素的源 极布线5。5r和5。6R配置在相应的子像素的右侧。如上所述，像素传感器电路12配设在奇数行的子像素内，光电传 感器驱动TFT21的栅电极与上一行的偶数行的栅极布线相连接。因而，像素传感器电路12的驱动TFT21的驱动信号能够直接使用 图5中所说明的定时，不需要特别作出改变。像素传感器电路12能够远离像素TFT31设置，另外，至少在检测 期间内能够以没有电压变动的栅极布线6和公共电极布线18包夹着像 素传感器电路12,以两条布线形成屏蔽式配置，能够减少耦合噪声。此外，上述第1至第5实施方式中通过图2展示的选择电路11的 电路结构、即读取布线8的时间分割读取方法等除了在本第1实施方式 中将4条合并为l条的4分多路复用之外，已知还有各种各样的时分多 路复用法，也可以采用这些方法。进而，如图5所示，示例中说明的方法是在1列中沿着从上至下的 像素方向读取IV中显示部10内的像素传感器电路12的输出，也可以 是沿着左下或右下方向移动所读入的光电传感器20的方法等众所周知的其他方法，例如通过改变符号7cn 7o4所示的选择控制信号的定时就能够^f艮容易地实现。另外，上述第1至第5实施方式中的像素传感器电路的驱动方法可 以分别单独应用，适当组合后使用，也可以获得同样的效果。进而，通过将具备上述第1至笫5实施方式的驱动方法的光电传感 器检测电路和选择驱动电路及栅极驱动电路集成到已有的显示装置用 电路基板上，就能够缩小电路规模，更简便地识别出显示模式从而识别 出光电传感器的ON/OFF,检测出输入坐标。在上述第1至第5实施方式中展示的是采用使用了由选择控制线、选择用TFT和选择驱动电路构成的选择电路的时间分割方式的实例，但 内置有光电传感器的液晶显示装置中并不是必须采用选择电路，即使读 取信号线与积分器直接连接，也能够实现本发明的通过源极布线电位的 极性反转来减少对读取信号线的耦合噪声的影响的目的。另外，上述第1至第5实施方式中展示的选择控制信号、栅极布线 驱动信号、放电信号及源极布线输出信号等的各个定时是用于说明本发 明的一个实施方式，在实现实际的图像显示装置时，可以适当变更。进而，上述第1至第5实施方式中展示的图像显示装置是以内置有 光电传感器的液晶显示装置为例进行说明的，但显示设备并不 一定是液 晶面板，只要是有机EL显示装置等对显示画面进行顺序扫描以显示出 图像的显示设备即可。在使用有机EL元件等自发光元件的显示设备中， 包含光电传感器的像素传感器电路，必须将发光元件发出的光充分遮 蔽。
权利要求
1.一种图像显示装置，其特征在于，具备形成在显示画面内的源极布线；形成在上述显示画面内、与上述源极布线交叉、对应于第一扫描周期对第一像素电极进行扫描的第一栅极布线；与上述第一栅极布线邻接、对应于与上述第一扫描周期连续的第二扫描周期对第二像素电极进行扫描的第二栅极布线；与上述源极布线平行配设的读取信号线；与上述第二栅极布线和上述读取信号线相连接的光检测元件；接受该光检测元件的输出而检测出有无光照射到该光检测元件的光检测电路；上述第一像素电极和上述第二像素电极以相同极性交流驱动；上述光检测元件的输出在上述第二扫描周期中通过上述读取信号线以预定期间连接到上述光检测电路。
2. 如权利要求1所述的图像显示装置，其特征在于，具备与上述 源极布线交叉的公共布线；上述光检测元件配设在上述公共布线和上述 第二栅极布线之间。
3. 如权利要求1所述的图像显示装置，其特征在于，具备与上述 ■光检测电路相连接、基于该光^r测电路的输出进行输入坐标检测的光检测信号处理电^各。
4. 如权利要求1至3的任意一项所述的图像显示装置，其特征在 于，在上述读取信号线和上述光检测电路之间配置选择电路，通过该选 择电路将上述光检测元件的输出在预定期间内连接到上述光检测电路。
5. 如权利要求3所迷的图像显示装置，其特征在于，当上述第一 像素电极中显示的灰度值与上述第二像素电极中显示的灰度值之差大 出: 、 " 、 、' 、
6. —种图像显示装置，其特征在于，具备 形成在显示画面内的源极布线；形成在上述显示画面内、与上述源极布线交叉、对应于第一扫描周 期对第 一像素电极进行扫描的第 一栅极布线；与上述第一栅极布线邻接、对应于与上述第一扫描周期连续的第二扫描周期对第二像素电极进行扫描的第二栅极布线； 与上述源极布线平行配设的读取信号线；基于上述第一栅极布线的扫描信号将第一光检测元件的输出连接 到上述读取信号线的第一开关元件；基于上述第二栅极布线的扫描信号将第二光检测元件的输出连接 到上述读取信号线的第二开关元件；接受连接到上述读取信号线的上述第一或第二光检测元件的输出 而检测有无光线照射到该光检测元件的光检测电路；与该光检测电路相连接、基于上述光检测电路的输出进行输入坐标 检测的光检测信号处理电路，在上述第一像素电极和上述第二像素电极以相同极性被交流驱动 的情况下，在上述光检测信号处理电路中的输入坐标检测中不使用上述 笫一光检测元件的输出。
7. 如权利要求6所述的图像显示装置，其特征在于，在上述读取 信号线和上述光检测元件检测电路之间配置选择电路，通过该选择电路 将上述第一和第二光检测元件的输出在上述第一和第二期间连接到上 述光4全测电^各。
8. 如权利要求6或7所述的图像显示装置，其特征在于，当上述 第一像素电极中显示的灰度值与上述第二像素电极中显示的灰度值之 差大于等于预定值时，在输入坐标检测中不使用上述第二光检测元件的输出。
9. 如权利要求3或6所述的图像显示装置，其特征在于，仅当上 述第一像素电极中显示的灰度值与上述第二像素电极中显示的灰度值 相同时，在输入坐标检测中使用光冲企测元件的输出。
10. 如权利要求1或6所述的图像显示装置，其特征在于，进一步 具备用于驱动上述源极布线的源4及布线驱动电路，在该源4及布线驱动电 路中，当上述交流驱动的极性反转时临时向上述源极布线输出大致中间 电位，对上述像素电极进行极性反转驱动。
11. 如权利要求10所述的图像显示装置，其特征在于，使用具备 上述源极布线驱动电路的电荷共享功能，输出上述大致中间电位。
全文摘要
本发明在内置有光电传感器的图像显示装置中，通过光电传感器的读取以期望的精度进行坐标检测。在光电传感器方式的触摸屏内置的有源矩阵型图像显示装置中，进行2行×1列的点反转交流驱动，在源极布线(5)的方向上以相同极性驱动的上下2个像素组合中，在配置在下侧的像素(30b)内形成像素传感器电路(12)，检测有无光线照射到光电传感器(20)。
文档编号G02F1/1362GK101241251SQ20081000580
公开日2008年8月13日 申请日期2008年2月5日 优先权日2007年2月6日
发明者井岛幸雄, 福田孝幸 申请人:三菱电机株式会社