DE102017127419A1

DE102017127419A1 - Elektrolumineszenzanzeigevorrichtung mit integriertem Bildsensor und Verfahren zum Betreiben derselben

Info

Publication number: DE102017127419A1
Application number: DE102017127419.7A
Authority: DE
Inventors: Kyoseop CHOO; Guensik Lee; Manhyeop Han
Original assignee: LG Display Co Ltd
Current assignee: LG Display Co Ltd
Priority date: 2016-11-25
Filing date: 2017-11-21
Publication date: 2018-05-30
Anticipated expiration: 2037-11-22
Also published as: GB2559021A; KR102653578B1; GB2559021B; US10714554B2; KR20180059634A; GB201719455D0; US20180151656A1; CN108109582B; DE102017127419B4; CN108109582A

Abstract

Es wird eine Elektrolumineszenzanzeigevorrichtung mit integrierten Bildsensoren offenbart, die Folgendes enthält: eine Anzeigetafel, die mehrere Pixel aufweist; eine Anzeigetafelansteuerschaltung, die konfiguriert ist, während eines Anzeigemodus Daten einen Eingabebildes in die Pixel zu schreiben, um das Eingabebild mit den Pixeln anzuzeigen, und eine Sensorverarbeitungsschaltung, die konfiguriert ist, während eines Sensormodus eine Sperrvorspannung an organische Leuchtdioden (OLEDs) anzulegen, die in mindestens einigen der Pixel vorgesehen sind, um Sensorsignale, die von den Pixeln empfangen werden, zu verarbeiten.

Description

Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2016-0158469 , eingereicht am 25. November 2016.
Hintergrund
Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Elektrolumineszenzanzeigevorrichtung mit integrierten Bildsensoren, die Anzeigevorrichtung, bei der ein Verlust des Öffnungsverhältnisses von Pixeln nicht auftritt, und ein Verfahren zum Betreiben derselben.
Beschreibung des Standes der Technik
Abhängig vom Material einer Emissionsschicht werden Elektrolumineszenzanzeigevorrichtungen in anorganische lichtemittierende Anzeigevorrichtungen und organische lichtemittierende Anzeigevorrichtungen klassifiziert. Eine organische lichtemittierende Anzeigevorrichtung mit Aktivmatrix enthält eine organische Leuchtdiode (OLED), die ein selbst emittierendes Element ist, und weist Vorteile wie eine schnelle Ansprechzeit, eine hohe Emissionseffizienz, eine ausgezeichnete Helligkeit und einen breiten Betrachtungswinkel auf.
Eine OLED in der organischen lichtemittierenden Anzeigevorrichtung enthält eine Anode, eine Kathode und eine organische Verbundschicht. Die organische Verbundschicht umfasst eine Löcher-Injektionsschicht HIL, eine Löcher-Transportschicht HTL, eine Emissionsschicht EML, eine Elektronen-Transportschicht ETL und eine Elektronen-Injektionsschicht EIL. Wenn eine Spannung an die Anodenelektrode und die Kathodenelektrode angelegt wird, bewegen sich Löcher, die durch die HTL gehen, und Elektronen, die durch die ETL gehen, in die EML, um Exzitonen zu bilden, die bewirken, dass die EML sichtbares Licht emittiert.
Es werden Anstrengungen unternommen, um ein Verfahren zum Einbetten eines Bildsensors in eine Anzeigevorrichtung zu untersuchen. Der Bildsensor enthält mehrere Photosensoren. Eine solche Anzeigevorrichtung wird normalerweise auf eine Weise implementiert, bei der zusätzliche Photosensoren innerhalb des Pixelfelds verteilt sind. Bei diesem Verfahren arbeiten die Photosensoren nicht als Pixel und somit kann dies zu einer Reduzierung des Öffnungsverhältnisses eines Pixels im Pixelfeld führen. Im Fall einer Anzeigevorrichtung mit hoher Auflösung ist die Größe eines Pixels um so viel wie eine Fläche, die durch einen Photosensor eingenommen wird, reduziert. Deshalb ist es in diesem Fall schwierig, Pixel zu entwerfen und eine Herstellungsprozessspanne zu sichern.
Kurzzusammenfassung
Die vorliegende Offenbarung schafft eine Elektrolumineszenzanzeigevorrichtung und ein Verfahren zum Betreiben dergleichen, die einen Bildsensor innerhalb des Pixelfelds ohne einen Verlust des Öffnungsverhältnisses eines Pixels implementieren können.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen gegeben.
In einem allgemeinen Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird eine Elektrolumineszenzanzeigevorrichtung bereitgestellt, die Folgendes umfasst: eine Anzeigetafel, die mehrere Pixel aufweist, wobei jedes der Pixel eine organische Leuchtdiode (OLED) enthält; eine Schaltung zum Ansteuern der Anzeigetafel, die konfiguriert ist, um Daten eines Eingabebildes während eines Anzeigemodus in die Pixel zu schreiben, um das Eingabebild mit den Pixeln anzuzeigen, und eine Sensorverarbeitungsspannung, die konfiguriert ist, während eines Sensormodus eine Sperrvorspannung an OLEDs von mindestens einigen Pixeln anzulegen, um Sensorsignale, die von den Pixeln empfangen werden, zu verarbeiten.
Die Sensorverarbeitungsschaltung kann in dem Sensormodus eine Kathodenspannung der OLEDs erhöhen.
Im Anzeigemodus kann eine Schwellenwertspannung eines Ansteuerelements, das in jedem der Pixel gebildet ist, während einer Anzeigemodusprogrammierperiode abgetastet werden. Im Sensormodus kann eine Sensormodusprogrammierperiode in eine erste Periode, in der ein Sensorsignal in Kondensatoren geladen wird, die mit Anoden der OLEDs verbunden sind, und eine zweite Periode, in der das Signal, das in den Kondensatoren geladen ist, an die Sensorsignalverarbeitungsschaltung übertragen wird, unterteilt werden.
Die Anzeigemodusprogrammierperiode und die Sensormodusprogrammierperiode können während einer horizontalen Periode eine gleiche Dauer aufweisen.
Im Sensormodus können OLEDs eines ersten Abschnitts von Pixeln, die in einem Erfassungsbereich der Anzeigetafel angeordnet sind, als Antwort auf eine Durchlassvorspannung Licht emittieren, um dadurch als Lichtquellenpixel zu arbeiten, und OLEDs eines zweiten Abschnitts von Pixeln, die in dem Erfassungsbereich angeordnet sind, können als Antwort auf eine Sperrvorspannung als Sensorpixel arbeiten.
Die Orte von Lichtquellenpixeln und Sensorpixeln können sich zeitlich verschieben.
Die Pixel können in M x N Pixelgruppen unterteilt sein (wobei M und N jeweils eine positive Ganzzahl gleich oder größer als 3 sind). Ein Pixel, das sich in einem Zentralgebiet einer M x N Pixelgruppe befindet, kann als ein Sensorpixel arbeiten und Pixel, die das Sensorpixel umgeben, können als die Lichtquellenpixel arbeiten. Die Orte der M x N Pixelgruppen können sich zeitlich verschieben.
Die Elektrolumineszenzanzeigevorrichtung kann ferner Folgendes umfassen: ein lichtdurchlässiges Substrat, das auf der Anzeigetafel vorgesehen ist; eine Lichtquelle, die entlang einer Kante des lichtdurchlässigen Substrats vorgesehen ist; ein Lichteintrittselement, das zwischen der Lichtquelle und dem lichtdurchlässigen Substrat vorgesehen ist und konfiguriert ist, Einfallslicht in das lichtdurchlässige Substrat mit einem Totalreflexionswinkel als sich ausbreitendes Licht zu brechen; ein Lichtaustrittselement, das auf derselben Ebene wie das Lichteintrittselement vorgesehen ist und konfiguriert ist, ein Teil des sich ausbreitenden Lichts in dem lichtdurchlässigen Substrat durch eine untere Oberfläche des lichtdurchlässigen Substrats zu der Anzeigetafel zu brechen, und eine niedrigbrechende Schicht, die zwischen dem Lichtaustrittselement und der Anzeigetafel vorgesehen ist und einen Brechungsindex aufweist, der kleiner als ein Brechungsindex des Lichtaustrittselement ist.
Eine Sperrvorspannung kann im Sensormodus an alle Pixel der Anzeigetafel angelegt werden.
Die Pixel können im Sensormodus ein Fingerabdruckmuster oder ein Dokumentbild erfassen.
Die Aufgabe wird auch durch ein Verfahren zum Betreiben der Elektrolumineszenzanzeigevorrichtung, die eine Anzeigetafel umfasst, die mehrere Pixel aufweist, wobei jedes Pixel eine organische Leuchtdiode enthält, gelöst, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Schreiben von Bilddaten in die Pixel während eines Anzeigemodus, um das Eingabebild mit den Pixeln anzuzeigen, und Anlegen einer Sperrvorspannung an die OLEDs von mindestens einigen Pixeln während eines Sensormodus, um Sensorsignale, die von den Pixeln empfangen werden, zu verarbeiten.
Figurenliste
Die beigefügten Zeichnungen, die enthalten sind, um ein weiteres Verständnis der Offenbarung zu schaffen und in dieser Patentschrift eingeschlossen sind und einen Teil von ihr bilden, stellen Ausführungsformen der Offenbarung dar und dienen zusammen mit der Beschreibung dazu, die Prinzipien der Offenbarung zu erläutern. In den Zeichnungen ist bzw. sind:

1 ein Diagramm, das schematisch ein Beispiel darstellt, in dem eine organische Leuchtdiode Licht emittiert, wenn eine Durchlassvorspannung angelegt wird;
2 ein Diagramm, das schematisch ein Beispiel darstellt, in dem eine organische Leuchtdiode Licht emittiert, wenn eine Sperrvorspannung angelegt wird;
3 ein Blockdiagramm, das eine Elektrolumineszenzanzeigevorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt;
4 ein Schaltungsdiagramm und ein entsprechendes Signalformdiagramm, die ein Beispiel einer Pixelschaltung darstellen;
5 bis 8 Schaltungs- und Signalformdiagramme, die jeden Funktionsschritt der in 4 gezeigten Pixelschaltung in einem Anzeigemodus darstellen;
9 bis 10B Schaltungs- und Signalformdiagramme, die jeden Funktionsschritt der in 4 gezeigten Pixelschaltung in einem Sensormodus darstellen;
11 ein Diagramm, das einen Fingerabdruckerfassungsbereich auf einem Bildschirm in einem Fingerabdruckerfassungsmodus darstellt;
12 ein Diagramm, das ein Beispiel des Abtastens eines Dokuments in einem Bilderfassungsmodus darstellt;
13 und 14 Diagramme, die Beispiele des Anzeigens eines Bildschirms, der für einen Sensormodus optimiert ist, darstellen;
15 ein Blockdiagramm, das eine Elektrolumineszenzanzeigevorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt;
16 eine Querschnittsansicht und eine Draufsicht, die eine gerichtete Lichtquellenvorrichtung darstellen;
17 eine Querschnittsansicht und eine Draufsicht, die optische Wege in einem in 16 gezeigten lichtdurchlässigen Substrat darstellen;
18 eine Querschnittsansicht und eine Draufsicht, die eine gerichtete Lichtquellenvorrichtung (SLS) gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellen;
19 eine Querschnittsansicht, die speziell eine Struktur eines Querschnitts der Elektrolumineszenzanzeigevorrichtung, der in 18 gezeigt ist, darstellt, und
20 ein Diagramm, das ein Beispiel eines Erfassungsbereichs in der Elektrolumineszenzanzeigevorrichtung, der in 19 gezeigt ist, darstellt.

Genaue Beschreibung
Vorteile und Merkmale der vorliegenden Offenbarung und Verfahren, um sie zu erreichen, werden aus den Beschreibungen von beispielhaften Ausführungsformen hier unten mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen ersichtlich werden. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht auf hier offenbarte beispielhafte Ausführungsformen beschränkt, sondern kann auf verschiedene unterschiedliche Weisen implementiert werden. Die beispielhaften Ausführungsformen sind bereitgestellt, um die Offenbarung der vorliegenden Offenbarung gründlich vorzunehmen und um den Umfang der vorliegenden Offenbarung Fachleuten auf dem Gebiet vollständig zu vermitteln. Es ist zu beachten, dass der Umfang der vorliegenden Offenbarung nur durch die Ansprüche definiert ist.
Die Figuren, Abmessungen, Verhältnisse, Winkel, Anzahl von Elementen, die in den Zeichnungen gegeben sind, sind lediglich darstellend und somit ist die vorliegende Offenbarung nicht auf das beschränkt, was in den Zeichnungen gezeigt ist. Gleiche Bezugszeichen kennzeichnen in den Beschreibungen gleiche Elemente. Ferner können beim Beschreiben der vorliegenden Offenbarung Beschreibungen von wohlbekannten Technologien ausgelassen sein, um die Kernaussage der vorliegenden Offenbarung nicht zu verschleiern. Es ist zu bemerken, dass die Ausdrücke „umfassend“, „aufweisend“, „enthaltend“ und so weiter, die in der Beschreibung und den Ansprüchen verwendet werden, nicht als auf die Mittel, die danach aufgelistet sind, beschränkt interpretiert werden sollten, außer es ist speziell anders angegeben. Wenn ein unbestimmter oder ein bestimmter Artikel verwendet wird, wenn sich auf ein Nomen im Singular bezogen wird, z. B. „ein“, „eine“, „der“, „die“, „das“, umfasst dies den Plural des Nomens, außer es ist speziell anders angegeben.
Beim Beschreiben von Elementen werden sie so interpretiert, dass sie sogar ohne ausdrückliche Angabe Fehlergrenzen umfassen.
Beim Beschreiben von Positionsbeziehungen, wie „ein Element A auf einem Element B“, „ein Element A über einem Element B“, „ein Element A unter einem Element B“ und „ein Element A neben einem Element B“, kann ein weiteres Element C zwischen den Elementen A und B vorgesehen sein, außer der Ausdruck „direkt“ oder „unmittelbar“ wird ausdrücklich verwendet.
Die Ausdrücke erster, zweiter, dritter und dergleichen in den Beschreibungen und in den Ansprüchen werden verwendet, um zwischen ähnlichen Elementen zu unterscheiden und sind nicht notwendigerweise zum Beschreiben einer fortlaufenden oder chronologischen Reihenfolge. Diese Ausdrücke werden lediglich verwendet, um ein Element von einem weiteren zu unterscheiden. Dementsprechend kann, wie es hier verwendet wird, ein erstes Element innerhalb der technischen Idee der vorliegenden Offenbarung ein zweites Element sein.
Merkmale von verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung können teilweise oder komplett kombiniert werden. Wie durch Fachleute auf dem Gebiet offensichtlich anerkannt werden wird, sind technisch verschiedene Wechselwirkungen und Vorgänge möglich. Verschiedene beispielhafte Ausführungsformen können einzeln oder in Kombination ausgeführt werden.
Nachstehend werden verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung mit den beigefügten Zeichnungen beschrieben werden. In den Ausführungsformen wird eine Elektrolumineszenzanzeigevorrichtung beschrieben werden, indem ein Beispiel einer organischen lichtemittierenden Anzeigevorrichtung, die organische lichtemittierende Materialien enthält, genommen wird. Die technische Idee der vorliegenden Offenbarung ist jedoch nicht auf die organische lichtemittierende Anzeigevorrichtung beschränkt und kann auf eine anorganische lichtemittierende Anzeigevorrichtung, die anorganische lichtemittierende Materialien enthält, angewendet werden.
In einer Elektrolumineszenzanzeigevorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung enthalten Pixel und ein Gate-Treiber mehrere Transistoren. Auf einem Substrat einer Anzeigetafel kann ein Transistor als ein Dünnschichttransistor (TFT) implementiert sein. Ein Transistor ist ein Drei-Elektroden-Element, das ein Gate, eine Source und einen Drain umfasst. Die Source ist eine Elektrode zum Zuführen eines Trägers zu dem Transistor. In dem Transistor fließt ein Träger von der Source. Der Drain ist eine Elektrode, von der der Träger nach außen fließt. Das heißt, in einem MOSFET beginnt ein Trägerfluss an der Source zu dem Drain. Im Fall eines n-Typ-MOSFETs (NMOSs) ist der Träger ein Elektron und somit ist eine Source-Spannung niedriger als eine Drain-Spannung, so dass das Elektron von der Source zu dem Drain fließt. Im Fall des n-Typ-MOSFETs fließt ein Träger von der Source zu dem Drain und somit ist die Stromrichtung von dem Drain zu der Source. Im Fall eines p-Typ-MOSFETs (PMOSs) ist der Träger ein Loch und somit ist eine Source-Spannung höher als eine Drain-Spannung, so dass das Loch von der Source zu dem Drain fließt. Im Fall des p-Typ-MOSFETs fließt ein Loch von der Source zu dem Drain und somit fließt ein Strom von der Source zu dem Drain. Die Source und der Drain eines MOSFETs sind nicht fest. Zum Beispiel kann die Source und der Drain eines MOSFETs abhängig von der angelegten Spannung getauscht werden. In der folgenden Beschreibung werden eine Source und ein Drain des Transistors nicht verwendet, um die vorliegende Offenbarung einzuschränken.
Wie in 1 dargestellt, emittiert dann, wenn eine Durchlassvorspannung an eine organische Leuchtdiode (OLED) angelegt wird, die OLED Licht. Im Gegensatz dazu führt es, wie in 2 dargestellt ist, dann, falls Licht zu der OLED emittiert wird, dann, wenn eine Sperrvorspannung an die OLED angelegt wird, dazu, dass ein Photostrom auftritt. Die vorliegende Offenbarung stellt eine Spannung, die an eine OLED, die in einem Pixel einer Anzeigevorrichtung gebildet ist, ein, um das Pixel als einen Photosensor zu nutzen. Somit kann die vorliegende Offenbarung eine Elektrolumineszenzanzeigevorrichtung mit integrierten Bildsensoren ohne zusätzliche Photosensoren, die in einem Pixelfeld angeordnet sind, implementieren. Da die vorliegende Offenbarung einen Bildsensor ohne Hinzufügen eines zusätzlichen Photosensors in dem Pixelfeld implementieren kann, ist es möglich, eine ausreichende Herstellungsprozessspanne zu sichern und die Entwurfseinschränkung, die durch eine Zunahme der Auflösung bewirkt wird, aufzuheben.
3 ist ein Blockdiagramm, das eine Elektrolumineszenzanzeigevorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt.
Bezugnehmend auf 3 umfasst eine Elektrolumineszenzanzeigevorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung eine Anzeigetafel 100, eine Anzeigetafelansteuerschaltung 12 und 13, eine Sensorsignalverarbeitungsschaltung 20 und eine Zeitvorgabensteuereinheit 11.
Die Anzeigetafel 100 enthält ein Pixelfeld, das ein Eingabebild darstellt. Das Pixelfeld enthält mehrere Datenleitungen DL, mehrere Gate-Leitungen GL, die sich mit den Datenleitungen DL schneiden, und Pixel P, die in einer Matrix angeordnet sind. In 3 bezeichnet „RL“ eine Vref-Leitung. Die Vref-Leitung RL ist in einem Sensormodus mit einem Erfassungskanal der Sensorsignalverarbeitungsschaltung 20 verbunden. Die Pixel P können in rote Unterpixel R, grüne Unterpixel G und blaue Unterpixel B unterteilt sein und können ferner weiße Unterpixel W umfassen. Jedes Unterpixel enthält eine OLED, die die gleiche ist, wie eine Pixelschaltung, die in 4 gezeigt ist.
In dem Fall, in dem eine Pixelschaltung, die die gleiche ist, wie in 4 dargestellt ist, implementiert ist, kann ein Gate-Signal, das an die Pixel P entlang der Gate-Leitungen GL angelegt wird, in ein Abtastsignal SCAN, ein Emissionssteuersignal (nachstehend als ein „EM-Signal“ bezeichnet) EM und ein Initialisierungssignal INI unterteilt werden, wie in 4 dargestellt ist. In diesem Fall können die Gate-Leitungen GL in eine Abtastleitung 71 zum Zuführen eines Abtastsignals SCAN an Pixel P, die in einer Zeile angeordnet sind, eine EM-Leistung 72 zum Zuführen eines EM-Signals EM an Pixel, die in einer Zeile angeordnet sind, und eine INI-Leitung 73 zum Zuführen eines Initialisierungssignals INI an Pixel P, die in einer Zeile angeordnet sind, unterteilt sein. Die SCAN-Leitung 71, die EM-Leitung 72 und die INI-Leitung 73 sind in jeder Zeile der Anzeigetafel 100 angeordnet.
Wie in 4 dargestellt, kann die Anzeigetafel 100 ferner eine VDDEL-Leitung 74 zum Zuführen einer Pixelansteuerspannung VDDEL an Pixel P, eine Vref-Leitung 75 zum Zuführen einer Bezugsspannung Vref an Pixel und eine VSSEL-Elektrode 76 zum Zuführen einer Niedrigpotentialleistungsspannung VSSEL an Pixel umfassen. Die Leistungsleitungen sind mit einer Leistungsschaltung verbunden, die in den Zeichnungen nicht gezeigt ist.
Unter Verwendung eines Gleichstromwandlers erzeugt die Leistungsschaltung DC-Leistung, die notwendig ist, um die Anzeigetafel anzusteuern. Der Gleichstromwandler umfasst eine Ladungspumpe, einen Konstanthalter, einen Abwärtswandler, einen Aufwärtswandler, etc. Die Leistungsschaltung kann als eine integrierte Leistungsschaltung (PIC) implementiert sein. Die Leistungsschaltung kann Leistung ausgeben, zum Beispiel VDDEL, VSSEL, VGH, VGL, Vref und eine analoge Gammaspannung, die notwendig ist, um die Pixel P der Anzeigetafel anzusteuern.
Eine Ausgleichsschaltung, die in der Elektrolumineszenzanzeigevorrichtung bereitgestellt ist, um Unterschiede zwischen Ansteuercharakteristiken zwischen Pixeln auszugleichen, kann in eine interne Ausgleichsschaltung und eine externe Ausgleichsschaltung unterteilt sein. Die interne Ausgleichsschaltung ist in jedem Pixel bereitgestellt und gleicht automatisch eine Abweichung von Schwellenwertspannungen zwischen Ansteuerelementen aus, indem Schwellenwertspannungen von Ansteuerelementen abgetastet werden, und steuert Pixel an, indem die jeweiligen Schwellenwertspannungen zu einer Datenspannung von Pixeldaten hinzugefügt werden. Die externe Ausgleichsschaltung gleicht eine Variation elektrischer Charakteristiken von jedem Pixel aus, indem elektrische Charakteristiken von Ansteuerelementen erfasst werden, und moduliert Pixeldaten eines Eingabebildes auf der Grundlage eines Erfassungsergebnisses. Die Anzeigetafel 100 kann eine interne Ausgleichsschaltung oder eine externe Ausgleichsschaltung enthalten, um eine Schwellenwertspannung und Mobilität eines Ansteuerelements, das in jedem Unterpixel gebildet ist, in Echtzeit auszugleichen.
Das Pixelfeld arbeitet in einem Anzeigemodus als ein Bildschirm zum Anzeigen von Daten eines Eingabebildes. Einige oder alle Pixel des Pixelfelds können in einem Sensormodus als ein Bildsensor zum Erfassen eines Fingerabdrucks, eines Bildes, einer Berührungseingabe, etc. dienen.
Eine Berührungseingabe kann unter Verwendung zusätzlicher Berührungssensoren erfasst werden oder kann durch Pixel erfasst werden. Die Berührungssensoren können als Berührungssensoren vom on-cell-Typ oder vom add-on-Typ, die auf dem Bildschirm der Anzeigetafel angeordnet sind, implementiert sein oder können als Berührungssensoren vom in-cell-Typ, die in das Pixelfeld eingebettet sind, implementiert sein. Die Berührungspixel P können eine Berührungseingabe im Sensormodus erfassen und somit sind die Berührungssensoren nicht entscheidend.
Die Anzeigetafelansteuerschaltung 12 und 13 enthält einen Datentreiber 12 und einen Gate-Treiber 13. Die Anzeigetafelansteuerschaltung 12 und 13 schreibt im Anzeigemodus unter der Steuerung einer Zeitvorgabensteuereinheit 11 Daten eines Eingabebildes in Pixel der Anzeigetafel 100. Inzwischen steuert die Anzeigetafelansteuerschaltung 12 und 13 die Pixel im Sensormodus wie Photosensoren an.
Der Datentreiber 12 arbeitet im Anzeigemodus, um den Datenleitungen DL eine Datenspannung eines Eingabebildes zuzuführen. Der Datentreiber 12 erzeugt eine Datenspannung, indem Pixeldaten eines Eingabebildes, die von der Zeitvorgabensteuereinheit 11 empfangen werden, unter Verwendung eines Digital-Analog-Umsetzers (nachstehend als „DAC“ bezeichnet) in eine analoge Gammaspannung umgesetzt werden, und gibt die Datenspannung an die Datenleitungen DL aus. Der Datentreiber 12 gibt im Sensormodus keine Datenspannung aus.
Der Gate-Treiber 13 arbeitet im Anzeigemodus und führt den Gate-Leitungen ein Gate-Signal zu, das mit einer Datenspannung zu synchronisieren ist, um Pixel, die in einer Zeile angeordnet sind, auszuwählen, Pixel, in die Daten eines Eingabebildes zu schreiben sind. Das Gate-Signal pendelt zwischen einer Gate-ein-Spannung zum Einschalten eines Dünnschichttransistors (TFTs) und einer Gate-aus-Spannung zum Abschalten des TFTs. In einem NMOS-TFT ist die Gate-ein-Spannung eine Gate-Hochspannung VGH und die Gate-aus-Spannung ist eine Gate-Niederspannung VGL. In einem PMOS-TFT ist die Gate-ein-Spannung VGL und die Gate-aus-Spannung ist VGH.
Der Gate-Treiber 13 enthält ein Schieberegister. Das Schieberegister enthält mehrere Stufen, die unabhängig verbunden sind, um eine Ausgangsspannung mit einer Gate-Schiebetaktzeitvorgabe zu schieben, um dadurch nacheinander Pixel pro Zeile auszuwählen, die Pixel, in die Daten zu schreiben sind. Unter der Steuerung der Zeitvorgabensteuereinheit 11 führt der Gate-Treiber 13 im Sensormodus Pixeln ein moduliertes Gate-Signal zu, wie in 10A dargestellt ist.
Sowohl ein Schieberegister des Gate-Treibers 13 als auch ein TFT-Feld des Pixelfelds können auf ein Substrat der Anzeigetafel 100 montiert sein. Transistoren, die in dem Pixelfeld und dem Schieberegister des Gate-Treibers 13 enthalten sind, können als mindestens einer der TFTs implementiert sein, die einen Oxidhalbleiter-TFT, einen a-Si-TFT und ein Niedertemperatur-Polysilizium (LTPS) umfassen. Der TFT kann in einer Struktur eines Metalloxid-Feldeffekttransistors (MOSFET) implementiert sein. Ein TFT kann als ein n-Typ-Transistor (NMOS), ein p-Typ-Transistor (PMOS) oder eine Kombination davon implementiert sein.
Im Anzeigemodus überträgt die Zeitvorgabensteuereinheit 11 Pixeldaten eines Eingabebildes, die von einem Host-System 300 empfangen werden, an den Datentreiber 12. Im Anzeigemodus empfängt die Zeitvorgabensteuereinheit 11 Pixeldaten DATA eines Eingabebildes und Eingabezeitvorgabensignale von einem Host-System 300. Die Eingabezeitvorgabensignale umfassen ein vertikales Synchronisationssignal Vsync, ein horizontales Synchronisationssignal Hsync, ein Datenfreigabesignal DE und einen Pixeltakt DCLK, etc. Auf der Grundlage der Zeitvorgabensignale Vsync, Hsync, DE und DCLK, die zusammen mit den Pixeldaten des Eingabebildes empfangen werden, erzeugt die Zeitvorgabensteuereinheit 11 ein Zeitvorgabensteuersignal DDC oder GDC zum Steuern einer Betriebszeitvorgabe des Datentreibers 12, des Gate-Treibers 13 und der Sensorsignalverarbeitungsschaltung 20. Die Anzeigetafelansteuerschaltung 12 und 13 und die Sensorsignalverarbeitungsschaltung 20 werden durch die Zeitvorgabensteuereinheit 11 synchronisiert. Die Zeitvorgabensteuereinheit 11 kann einen Betriebsmodus auf der Grundlage eines Modussignals MODE, das von dem Host-System 300 empfangen wird, bestimmen.
Durch Erhöhen einer Einzelbildrate eines Eingabebildes auf eine Frequenz von Einzelbildrate × N (wobei N eine Ganzzahl gleich oder größer als 2 ist) Hz, kann die Zeitvorgabensteuereinheit 11 steuern, dass eine Betriebsfrequenz der Anzeigetafelansteuerschaltung 12 und 13 und der Sensorsignalverarbeitungsschaltung 20 die Einzelbildrate multipliziert mit N ist. Eine Einzelbildrate eines Eingabebildes ist 60 Hz gemäß der Norm des National Television Standards Committee (NTSC) und sie ist 5-Hx gemäß der Norm des Phase Alternating Line (PAL).
Das Host-System 300 kann ein Fernsehsystem, ein Satellitenempfänger, ein Navigationssystem, ein Personalcomputer (PC), ein Heimkino, ein mobiles System, ein tragbares System oder ein System für virtuelle Realität sein. Im Anzeigemodus überträgt das Host-System 300 Daten eines Eingabebildes und ein Zeitvorgabensignal an die Zeitvorgabensteuereinheit 11.
Das Host-System 300 führt eine Anwendung aus, die einem Signal zugeordnet ist, das von der Sensorsignalverarbeitungsschaltung 20 empfangen wird. Zum Beispiel führt das Host-System 300, sobald ein Fingerabdruckmuster von der Sensorsignalverarbeitungsschaltung 20 empfangen wird, einen Anwenderauthentifizierungsprozess aus, indem das empfangene Fingerabdruckmuster mit gespeicherten Anwenderfingerabdruckmusterdaten verglichen wird. Zudem überträgt das Host-System 300, sobald Abtastbilddaten von der Sensorsignalverarbeitungsschaltung 200 empfangen worden sind, die Bilddaten an die Zeitvorgabensteuereinheit 11 und stellt die Bilddaten auf dem Pixelfeld dar. Das Host-System 300 schaltet einen Betriebsmodus abhängig von einem Anwenderbefehl, der von der Anwenderschnittstelle 310 empfangen wird, oder einem voreingestellten Programm, erzeugt ein Modussignal MODE, das den Betriebsmodus angibt, und überträgt das Modussignal MODE an die Zeitvorgabensteuereinheit 11 und die Sensorsignalverarbeitungsschaltung 20. Die Anwenderschnittstelle 310 kann als ein Tastenfeld, eine Tastatur, eine Maus, eine On-Screen-Anzeige (OSD), eine Fernbedienung, eine graphische Anwenderschnittstelle (GUI), eine berührungsempfindliche Anwenderschnittstelle (UI), eine Spracherkennungs-UI, eine 3D-UI, etc. implementiert sein.
Im Sensormodus legt die Sensorsignalverarbeitungsschaltung 20 eine Sperrvorspannung an Pixel an, verstärkt ein Sensorsignal, das von den Pixeln empfangen wird, und setzt ein verstärktes analoges Signal unter Verwendung eines Analog-Digital-Umsetzers (ADC) in digitale Daten FS um. Im Sensormodus kann die Sensorsignalverarbeitungsschaltung 20 eine Sperrvorspannung an eine OLED anlegen, indem eine Kathodenspannung der OLED erhöht wird. Wie in 9 und 10B dargestellt, kann die Sensorsignalverarbeitungsschaltung 20 eine Sperrvorspannung an OLEDs von Pixeln anlegen, indem eine Spannung VSSEL erhöht wird. Die digitale Datenausgabe von dem ADC wird durch einen voreingestellten Bildverarbeitungsalgorithmus als Fingerabdruckdaten, Bilddaten und Berührungseingabedaten erkannt und dann an das Host-System 300 übertragen. Die Sensorsignalverarbeitungsschaltung 20 kann als eine integrierte Ausleseschaltung (ROIC) implementiert sein. Nachstehend wird eine „Sensorsignalverarbeitungsschaltung“ als eine „ROIC“ bezeichnet. Die ROIC 20 bestimmt abhängig von einem Modussignal MODE einen Betriebsmodus. Wie in 9 dargestellt, kann die ROIC 20 im Anzeigemodus eine Bezugsspannung Vref an Pixel P anlegen, während die Bezugsspannung Vref im Sensormodus blockiert wird.
4 ist ein Schaltungsdiagramm, das eine Pixelschaltung und eine Signalform eines Ansteuersignals von der Pixelschaltung darstellt. Die Pixelschaltung der vorliegenden Offenbarung ist nicht auf das beschränkt, was in 4 gezeigt ist.
Bezugnehmend auf 4 enthält die Pixelschaltung mehrere TFTs M1 bis M6, einen Kondensator Cstg und eine OLED.
In einer horizontalen Periode 1H werden den Pixeln P ein Abtastsignal SCAN, ein Initialisierungssignal INI und ein EM-Signal EM zugeführt. In einer horizontalen Periode 1H kann der Betrieb der Pixelschaltung in eine Initialisierungsperiode t2 und t3 und eine Programmierperiode t4 unterteilt werden. In der Initialisierungsperiode t2 und t3 werden alle Knoten n1, n2 und n3 der Pixelschaltung initialisiert. In der Programmierperiode t4 wird eine Schwellenwertspannung Vth eines Ansteuerelements der OLED, das heißt eines dritten TFTs M3, abgetastet und zu einer Datenspannung Vdata hinzugefügt, so dass die Schwellenwertspannung Vth des Ansteuerelements M3 so sehr wie die Schwellenwertspannung Vth des Ansteuerelements M3 ausgeglichen wird.
Die OLED enthält eine Anode und eine Kathode. Die Anode der OLED ist mit einem fünften TFT M5 und einem sechsten TFT M6 verbunden. Eine Niedrigpotentialleistungsspannung VSSEL wird an die Kathode der OLED angelegt.
Der erste TFT M1 wird als Antwort auf das Abtastsignal SCAN eingeschaltet und legt ein Datensignal, das entlang einer Datenleitung 77 empfangen wird, an einen ersten Knoten n1 an. Der erste TFT M1 enthält ein Gate, das mit einer Gate-Leitung 71 verbunden ist, eine erste Elektrode, die mit der Datenleitung 77 verbunden ist, und eine zweite Elektrode, die mit dem ersten Knoten n1 verbunden ist.
Der zweite TFT M2 wird als Antwort auf ein EM-Signal EM eingeschaltet und initialisiert den ersten Knoten n1 auf eine spezifische Bezugsspannung Vref. Der zweite TFT M2 enthält ein Gate, das mit der EM-Leitung 72 verbunden ist, eine erste Elektrode, die mit dem ersten Knoten n1 verbunden ist, und eine zweite Elektrode, die mit der Vref-Leitung 75 verbunden ist, um mit der Bezugsspannung Vref versorgt zu werden. Der fünfte TFT M5 wird als Antwort auf ein EM-Signal eingeschaltet, um einen dritten Knoten n3 auf die Bezugsspannung Vref zu initialisieren. Der fünfte TFT M5 enthält ein Gate, das mit der EM-Leitung 72 verbunden ist, eine erste Elektrode, die mit dem ersten Knoten n3 verbunden ist, und eine zweite Elektrode, die mit der Anode der OLED verbunden ist.
Der dritte TFT M3 ist ein Ansteuerelement, das die OLED betreibt, indem ein Strom eingestellt wird, der in der OLED als Antwort auf eine Gate-Spannung fließt. Der dritte TFT enthält ein Gate, das mit einem zweiten Knoten n2 verbunden ist, eine erste Elektrode, die mit der VDDEL-Leitung 74 verbunden ist, um mit VDDEL versorgt zu werden, und eine zweite Elektrode, die mit dem dritten Knoten n3 verbunden ist. Der Kondensator Cstg ist zwischen den ersten und den zweiten Knoten n1 und n2 geschaltet, um während einer Einzelbildperiode eine Datenspannung zu erhalten, zu der eine Schwellenwertspannung des dritten TFTs M3 hinzugefügt wird.
Der vierte TFT M4 wird während einer Periode t3 und t4 eingeschaltet, in der die Schwellenwertspannung des dritten TFTs M3 abgetastet wird, und verbindet das Gate und die zweite Elektrode des dritten TFTs M3. Aufgrund des vierten TFTs M4 arbeitet der dritte TFT M3 in den Perioden t3 und t4 als Diode. Der vierte TFT M4 enthält ein Gate, das mit der SCAN-Leitung 71 verbunden ist, um mit einem Abtastsignal SCAN versorgt zu werden, eine erste Elektrode, die mit dem Gate des dritten TFTs M3 verbunden ist, und eine zweite Elektrode, die mit der zweiten Elektrode des dritten TFTs M3 verbunden ist.
Der sechste TFT M6 wird als Antwort auf ein Initialisierungssignal INI eingeschaltet und initialisiert die Anode der OLED auf die Bezugsspannung Vref. Der sechste TFT M6 enthält ein Gate, das mit der INI-Leitung 73 verbunden ist, eine erste Elektrode, die mit der Vref-Leitung 75 verbunden ist, und eine zweite Elektrode, die mit der Anode der OLED verbunden ist.
Im Folgenden wird jeder Betriebsschritt einer Pixelschaltung im Anzeigemodus beschrieben werden.
5 ist ein Diagramm, das den Betrieb einer Pixelschaltung, die in 4 gezeigt ist, in einer Periode t1 des Anzeigemodus darstellt. 6 ist ein Diagramm, das den Betrieb einer Pixelschaltung, die in 4 gezeigt ist, in Periode t2 und t3 des Anzeigemodus darstellt. 7 ist ein Diagramm, das den Betrieb einer Pixelschaltung, die in 4 gezeigt ist, in einer Periode t4 des Anzeigemodus darstellt. 8 ist ein Diagramm, das den Betrieb einer Pixelschaltung, die in 4 gezeigt ist, in einer Periode t5 des Anzeigemodus darstellt.
Wie in 5 dargestellt, behält jedes Pixel vorherige Einzelbilddaten vor einer Periode t1. In der Periode t1 wird eine Bezugsspannung Vref als eine Spannung des ersten Knotens n1 angelegt.
Bezugnehmend auf 6 wird eine Gate-ein-Spannung des Initialisierungssignals zu Beginn der Periode t2 an die Pixelschaltung angelegt und eine Gate-ein-Spannung des Abtastsignals SCAN wird in der Periode t3 an die Pixelschaltung angelegt. In den Perioden t2 und t3 wird der sechste TFT M6 als Antwort auf eine Gate-ein-Spannung des Initialisierungssignals INI eingeschaltet und der erste und der vierte TFT M1 und M4 werden als Antwort auf eine Gate-ein-Spannung des Abtastsignals SCAN eingeschaltet. Weil das EM-Signal EM in den Perioden t2 und t3 auf einer Gate-ein-Spannung bleibt, werden der zweite und der fünfte TFT M2 und M5 in dem Ein-Zustand gehalten. Als eine Folge werden in der Periode t2 der erste Knoten n1, der zweite Knoten n2, der dritte Knoten n3 und die Anode der OLED auf die Bezugsspannung Vref initialisiert.
Bezugnehmend auf 7 ist das EM-Signal EM in der Periode t4 zu einer Gate-aus-Spannung umgelegt. Somit sind der zweite und der fünfte TFT M2 und M5 in der Periode t4 ausgeschaltet. In der Periode t4 wird eine Datenspannung DATA durch den ersten TFT M1 in den ersten Knoten n1 geladen. In der Periode t4 ist der dritte TFT M3 abgeschaltet, bis eine Spannung zwischen dem Gate und der zweiten Elektrode des dritten TFTs M3 VDDEL+Vth erreicht. Als eine Folge werden die Spannungen des zweiten und des dritten Knotens n2 und n3 in der Periode t4 auf VDDEL+Vth geladen. An diesem Punkt ist eine Spannung des Kondensators Cstg VDDEL+Vth+Vdata. Vth bezeichnet eine Schwellenwertspannung des dritten TFTs M3, der ein Ansteuerelement ist.
Bezugnehmend auf 8 wird das EM-Signal EM zu Beginn der Periode t5 auf eine Gate-ein-Spannung umgelegt. Die Periode t5 ist eine Zeitperiode, in der die OLED Licht als Antwort auf eine Datenspannung emittiert, um dadurch so viel Licht wie eine Graustufe von Pixeldaten zu emittieren. In der Periode t5 sind das Abtastsignal SCAN und das Initialisierungssignal INI auf eine Gate-aus-Spannung umgelegt. Somit sind der zweite und der fünfte TFT M2 und M5 in der Periode t5 eingeschaltet, um einen Stromweg der OLED zu bilden, wohingegen andere Schaltelemente M1, M4 und M6 in der Periode t5 ausgeschaltet sind.
Der Strom Ioled, der in der OLED in der Periode t5 fließt, wird wie in der folgenden Gleichung dargestellt. Wie mit der Gleichung gefunden, wird der Strom, der in der OLED fließt, nicht durch Vth des dritten TFTs M3 beeinflusst und somit wird er nicht durch eine nachfolgende Änderung von Vth oder eine Abweichung von Vth zwischen den Pixeln beeinflusst. In der folgenden Gleichung bezeichnet Vgs eine Gate-Source-Spannung des dritten TFTs M3 und Vds bezeichnet eine Drain-Source-Spannung des dritten TFTs M3. $\begin{array}{l} I_{O L E D} = \frac{K}{2} {(V g s - V d s)}^{2} \\ = \frac{K}{2} {[(V D D E L + V t h + V r e f - V D D E L) - (V D D E L + V t h - V D D E L)]}^{2} \\ = \frac{K}{2} {[(V t h - V d a t a + V r e f) - V t h]}^{2} \\ = \frac{K}{2} {(V r e f - V d a t a)}^{2} \end{array}$
Hierbei ist K eine Proportionalitätskonstante, die aus einer Elektronenmobilität des dritten TFTs M3, einer parasitären Kapazität und einer Kanalkapazität bestimmt wird.
9 bis 10B sind Diagramme, die aufeinanderfolgende Betriebsschritte einer Pixelschaltung, die in 4 gezeigt ist, im Sensormodus darstellen. 9 stellt ein Verfahren zum Steuern von Pixeln im Sensormodus gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung dar.
Bezugnehmend auf 9 verbindet die ROIC 20 in der Periode t4 des Sensormodus die Vref-Leitung 75 unter Verwendung eines Schaltelements SW mit einem Erfassungskanal. Die Periode t4 des Anzeigemodus kann als eine „Anzeigemodusprogrammierperiode“ bezeichnet werden, während die entsprechende Periode t4 des Sensormodus als eine „Sensormodusprogrammierperiode“ bezeichnet werden kann, da die Periode t4 im Sensormodus der Programmierperiode t4 des Anzeigemodus mit Unterschieden entspricht, wie sie mit Bezug auf 9 diskutiert werden. Im Sensormodus ist die Vref-Leitung 75 von Pixeln mit einem Verstärker des Erfassungskanals in der ROIC 20 verbunden. Im Sensormodus empfängt der Verstärker ein Sensorsignal von den Pixeln, verstärkt eine Spannung des Sensorsignals und gibt die Spannung an den ADC aus. So wie der sechste TFT M6 in der Periode t4 eingeschaltet wird, wird der Erfassungskanal der ROIC 20 mit einer OLED verbunden. In der Periode t4 weist eine Niedrigpotentialleistungsspannung VSSEL einen Spannungspegel auf, der höher als eine Anodenspannung der OLED ist, wodurch eine Sperrvorspannung an die OLED angelegt wird. Deshalb fließt dann, falls Licht in der Periode t4 an OLEDs der jeweiligen Pixel emittiert wird, ein photoelektrischer Strom i, um dadurch ein Sensorsignal zu erzeugen.
Das Schaltelement SW der ROIC 20 führt der Vref-Leitung 75 im Anzeigemodus Vref zu, während es im Sensormodus die Vref-Leitung 75 mit dem Erfassungskanal der ROIC 20 verbindet. Somit nutzt die Elektrolumineszenzanzeigevorrichtung mit integrierten Bildsensoren Pixel, die im Anzeigemodus ein Eingabebild anzeigen, im Sensormodus als Bildsensoren, wodurch ermöglicht wird, dass Bildsensoren innerhalb einer Anzeigetafel ohne einen Verlust des Öffnungsverhältnisses eines Pixelfelds implementiert werden.
10A und 10B stellen ein Verfahren zum Steuern von Pixeln im Sensormodus gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung dar.
Bezugnehmend auf 10A und 10B kann ein Kondensator Cint mit einer Anode einer OLED von jedem Pixel P verbunden sein.
Im Gegensatz zum Anzeigemodus verwendet die Zeitvorgabensteuereinheit 11 in dem Sensormodus ein Gate-Zeitvorgabensteuersignal GDC, um zu steuern, dass eine Signalform eines Gate-Signals von dem Gate-Treiber 13 die gleiche wie eine Signalform ist, die in 10A und 10B gezeigt ist. Unter der Steuerung der Zeitvorgabensteuereinheit 11 erzeugt der Gate-Treiber 13 in der Periode t4 zeitweise ein Initialisierungssignal INI bei einer Gate-aus-Spannung, um dadurch den Kondensator Cint mit einem photoelektrischen Strom zu laden.
Die Periode t4 des Sensormodus ist in eine Ladeperiode t4-1 des photoelektrischen Stroms und eine Signalübertragungsperiode t4-2 unterteilt. Die Periode t4-1 ist eine Periode, in der ein Sensorsignal in den Kondensator Cint geladen wird. Die Periode t4-2 ist eine Periode, in der ein geladenes Sensorsignal an die ROIC 20 übertragen wird.
Das Initialisierungssignal INI ist in der Periode t4-1 zu einer Gate-aus-Spannung umgelegt. Der sechste TFT M6 ist als Antwort auf die Gate-aus-Spannung in der Periode T4-1 ausgeschaltet und der Kondensator Cint lädt elektrische Ladungen des photoelektrischen Stroms i. Das Initialisierungssignal INI ist in der Periode t4-2 zu einer Gate-ein-Spannung umgelegt. Als Antwort auf die Gate-ein-Spannung wird der sechste TFT M6 in der Periode t4-2 eingeschaltet, um dadurch den Kondensator Cint mit der Vref-Leitung 75 zu verbinden. An diesem Punkt empfängt der Erfassungskanal der ROIC 20, der durch das Schaltelement SW mit der Vref-Leitung 75 verbunden ist, eine Spannung des Kondensators Cint, das heißt ein Sensorsignal.
Der Sensormodus kann in einen Fingerabdruckerfassungsmodus, einen Dokumentbilderfassungsmodus, ein Berührungserfassungsmodus, etc. unterteilt sein. Der Sensormodus kann durch ein Modussignal MODE unterschieden werden.
11 ist ein Diagramm, das einen Fingerabdruckerfassungsbereich auf einem Bildschirm in dem Fingerabdruckerfassungsmodus darstellt.
Bezugnehmend auf 11 wird in dem Fingerabdruckmodus die Anwesenheit oder Abwesenheit eines Fingers auf der Anzeigetafel 100 bestimmt. Die Anwesenheit oder Abwesenheit eines Fingers kann erfasst werden, indem ein zusätzlicher Berührungssensor oder ein Sensorsignal, das von Pixeln im Sensormodus empfangen wird, verwendet wird. Sobald ein Finger die Anzeigetafel 100 berührt, bestimmt das Host-System 300, ob ein Symbol oder eine Ausführ-/Abspieldatei einer Anwendung oder Inhalte, die eine Fingerabdruckauthentifizierung erfordern, an einem Ort des Fingers platziert sind. Falls eine Fingerauthentifizierung erforderlich ist, wenn die Fingerberührungseingabe empfangen wird, kann das Host-System 300 einen Fingerabdruckerfassungsbereich 11 an einem entsprechenden Ort wie im Beispiel (A) auswählen und zeigt einen voreingestellten Bildschirm in dem Fingerabdruckerfassungsbereich 111 an. Der voreingestellte Bildschirm ist ein Bildschirm, der für eine Fingererfassung optimiert ist. Zum Beispiel kann der Fingererfassungsbereich 111 ein Fingerabdruckmuster auf eine Weise erfassen, bei der einige der Pixel P in dem Fingererfassungsbereich als Lichtquellen arbeiten, um Licht zu emittieren, und andere Pixel P als Bildsensoren arbeiten. Die Pixel P, die als Lichtquellen arbeiten, können auf weiß basierendes Licht wie im Beispiel (B) emittieren, aber Aspekte der vorliegenden Offenbarung sind nicht darauf beschränkt. Der Fingerabdruckerfassungsbereich 111 ist durch einen Finger bedeckt, wie im Beispiel (C) und wird somit nicht durch einen Anwender erkannt.
12 ist in Diagramm, das ein Beispiel des Dokumentabtastens in dem Bilderfassungsmodus darstellt.
Bezugnehmend auf 12 emittiert in dem Bilderfassungsmodus ein Bildschirm 121 der Anzeigetafel Licht mit einer Helligkeit, die für eine Bilderfassung optimiert ist, wie im Beispiel (B) gezeigt ist. An diesem Punkt emittieren einige Pixel P Licht als Lichtquellen und andere Pixel P dienen als Bildsensoren. (A) in 12 zeigt ein Beispiel eines Bildschirms 120 vor dem Bilderfassungsmodus. Wenn ein abzutastendes Dokument auf den Bildschirm der Anzeigetafel gebracht wird, arbeiten Pixel P als Bildsensoren, um ein Bild des Dokuments zu erfassen. (D) in 12 zeigt ein Beispiel eines Bildes 131, das auf dem Bildschirm der Anzeigetafel abgetastet wird.
In dem Fall, in dem OLEDs der jeweiligen Pixel als Bildsensoren verwendet werden, bleiben die Pixel dann, falls die Pixel in dem Sensormodus für eine lange Zeit angetrieben werden, um eine ausreichende Quantität eines photoelektrischen Stroms zu erhalten, in dem Betriebszustand der Periode t4 und dies macht den Bildschirm dunkel, erhöht die Belastung der TFTs und reduziert die Zeit für den Anzeigemodus. Deshalb ist es notwendig, die Pixel auf einem Bildschirm zu betreiben, der für den Sensormodus optimiert ist. Zum Beispiel können die Pixel P im Sensormodus auf die Weise, wie in 13 und 14 gezeigt ist, arbeiten.
13 und 14 sind Diagramme, die Beispiele des Anzeigens eines Bildschirms, der für den Sensormodus optimiert ist, darstellen.
Bezugnehmend auf 13 arbeiten Pixel P, die in mindestens einem Teil des Bildschirms angeordnet sind, so, dass OLEDs Licht alternativ auf einer Einheitsbasis einer Pixelzeile emittieren, und ein Fingerabdruckmuster oder ein Dokumentbild können durch andere Pixel P erfasst werden, an die eine Sperrvorspannung angelegt wird. Orte der lichtemittierenden Pixel und Orte von anderen Pixeln, an die die Sperrvorspannung angelegt wird, können sich auf der Basis einer vorbestimmten Zeitperiode, zum Beispiel einer Einzelbildperiode verschieben, um ein Fingerabdruckmuster oder ein Dokumentbild innerhalb des Bereichs zu erfassen, in dem der Bildschirm angezeigt wird. In dem Beispiel von 13 werden eine Durchlassvorspannung und eine Sperrvorspannung alternativ an Pixel ungeradzahliger Zeilen und an Pixel geradzahliger Zeilen angelegt und deshalb wird ein Erfassungsgegenstand mindestens zweimal erfasst.
Die Pixel, die in dem Sensormodus Licht emittieren, arbeiten als Lichtquellen und emittieren Licht einer Zwischengraustufe oder Licht einer weißen Graustufe. Die Pixel, die als Bildsensoren arbeiten, erscheinen als eine schwarze Graustufe, weil eine Sperrvorspannung an die entsprechenden Pixel angelegt wird, und emittieren überhaupt kein Licht. Im Sensormodus kann ein Bildschirm, der als ein Erfassungsbereich bestimmt ist, vollständig als eine Zwischengraustufe erscheinen.
Bezugnehmend auf 14 ist mindestens ein Teil des Bildschirms in M x N Pixelgruppen unterteilt (wobei M, N jeweils eine Ganzzahl gleich oder größer als 3 ist). Ein Pixel S, das sich in einem Zentralgebiet der M x N Pixelgruppe befindet, arbeitet als ein Bildsensor, an den eine Sperrvorspannung angelegt wird, wohingegen andere Pixel P in der Umgebung des Pixels S als Lichtquellen arbeiten, um Licht zu emittieren. Eine Sperrvorspannung wird an das Pixel S angelegt und eine Durchlassvorspannung wird an die Pixel P in der Umgebung des Pixels S angelegt. Pixels zwischen den benachbarten M x N Pixelgruppen können eine schwarze Graustufe anzeigen und keine Erfassung durchführen. Orte der M x N Pixelgruppen können sich auf der Basis einer vorbestimmten Zeitperiode, zum Beispiel einer Einzelbildperiode, verschieben, um einen Erfassungsgegenstand zu erfassen. Die Position des Zentralgebiets, in dem sich ein Pixel S befindet, kann auf der Grundlage der Größe der M x N Pixelgruppen variieren. Zum Beispiel kann sich das Pixel S in einer 3 × 3 Pixelgruppe in der Mitte der Pixelgruppe befinden, d. h. in der zweiten Reihe und der zweiten Spalte der 3 × 3 Pixelgruppe. In einer 4 × 3 Pixelgruppe kann sich das Pixel S auf der anderen Seite in einem Zentralgebiet befinden, das Pixel enthält, die in der zweiten Spalte und sowohl der zweiten oder dritten Reihe positioniert sind. Ein Pixel, das sich in dem Zentralgebiet befindet, ist somit ein Pixel, das durch andere Pixel derselben M x N Pixelgruppe umgeben ist.
15 ist ein Blockdiagramm, das eine Elektrolumineszenzanzeigevorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt. In 15 beziehen sich gleiche Bezugszeichen auf im Wesentlichen identische Elemente in 3 und eine genaue Beschreibung davon wird ausgelassen.
Bezugnehmend auf 15 enthält eine Elektrolumineszenzanzeigevorrichtung eine Anzeigetafel 100, auf der sich eine gerichtete Lichtquellenvorrichtung SLS befindet. Die gerichtete Lichtquellenvorrichtung SLS umfasst ein lichtdurchlässiges Decksubtrat, das auf der Anzeigetafel 100 angeordnet ist, und eine Lichtquelle LS, die auf der Kante des lichtdurchlässigen Substrats CP angeordnet ist. Zudem umfasst die gerichtete Lichtquellenvorrichtung SLS optische Elemente, um optische Wege in dem lichtdurchlässigen Substrat CP zu steuern. Diese optischen Elemente sind in 16 bis 19 gezeigt.
Im Sensormodus schaltet die ROIC 210 die Lichtquelle LS ein, verstärkt Sensorsignale von den Pixeln P, an die eine Sperrvorspannung auf die vorher genannte Weise angelegt werden, setzt die Sensorsignale in digitale Daten um und gibt Sensordaten aus. Die ROIC 210 kann im Anzeigemodus unter Verwendung des Schaltelements SW eine Bezugsspannung Vref an die Pixel P anlegen und kann die Bezugsspannung Vref im Sensormodus blockieren.
16 ist eine Querschnittsansicht und eine Draufsicht, die eine gerichtete Lichtquellenvorrichtung SLS gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellen. 17 ist eine Querschnittsansicht und eine Draufsicht, die optische Wege in dem in 16 gezeigten lichtdurchlässigen Substrat CP darstellen. 18 ist eine Querschnittsansicht und eine Draufsicht, die die gerichtete Lichtquellenvorrichtung SLS, die auf der Anzeigetafel DP angeordnet ist, darstellt.
Bezugnehmend auf 16 umfasst die gerichtete Lichtquellenvorrichtung SLS ein lichtdurchlässiges Substrat CP und Steuervorrichtungen LS, CHOE und VHOEs gerichteten Lichts zum Emittieren von Licht auf das lichtdurchlässige Substrat CP. Die Steuervorrichtungen LS, CHOE und VHOE können ferner eine niedrigbrechende Schicht LR umfassen.
Die gerichtete Lichtquellenvorrichtung SLS ist eine optische Vorrichtung zum Verteilen von kollimiertem Licht über einen großen Bereich in dem lichtdurchlässigen Substrat CP. Es ist wünschenswert, dass die Lichtquelle LS kollimiertes Licht bereitstellt. Die Lichtquelle LS emittiert einen infraroten oder sichtbaren Laserstrahl in ein Lichteintrittselement CHOE.
Ein Lichtaustrittselement VHOE und das Lichteintrittselement CHOE sind an der unteren Oberfläche des lichtdurchlässigen Substrats CP angebracht. Das Lichtaustrittselement VHOE ist ein optisches Element zum Bereitstellen eines Austrittslichts 300. Unter dem Lichtaustrittselement VHOE ist ein Pixelfeld der Anzeigetafel vorgesehen, um ein Bild anzuzeigen.
Das Lichteintrittselement CHOE verbreitet Licht, das von der Lichtquelle kollimiert ist, über das lichtdurchlässige Substrat CP, um parallel fortzuschreiten. Das Lichteintrittselement CHOE ist nicht direkt der Bilderkennung zugeordnet und somit kann es entlang der Kante der Anzeigetafel vorgesehen sein. Das Lichteintrittselement CHOE muss der Lichtquelle LS gegenüberliegen.
Das Lichtaustrittselement VHOE und das Lichteintrittselement CHOE können auf derselben Ebene vorgesehen sein. Unter Berücksichtigung des Herstellungsprozesses ist es wünschenswert, das Lichtaustrittselement VHOE und das Lichteintrittselement CHOE in unterschiedlichen Bereichen desselben Films zu bilden. Das Lichtaustrittselement VHOE und das Lichteintrittselement CHOE können jeweils ein optisches Element sein, das ein holographisches Muster enthält. In diesem Fall können ein Mater-Film, der ein Muster des Lichtaustrittselements VHIOE aufweist, und ein Mater-Film, der ein Muster des Lichteintrittselements CHOE aufweist, benachbart zueinander vorgesehen sein und dann können die beiden holographischen Muster auf einen einzelnen holographischen beschreibbaren Film kopiert werden.
Die niedrigbrechende Schicht LR kann zwischen dem Lichtaustrittselement VHOE/dem Lichteintrittselement CHOE und der Anzeigetafel DP vorgesehen sein. Die niedrigbrechende Schicht LR kann einen Brechungsindex aufweisen, der kleiner als der des lichtdurchlässigen Substrats CP und des Lichtaustrittselements VHOE ist.
Das lichtdurchlässige Substrat CP kann mit einem Brechungsindex von 1,5 hergestellt sein. Das Lichtaustrittselement VHOE und das Lichteintrittselement CHOE sind beide lichtdurchlässige holographische beschreibbare Filme und können einen Brechungsindex aufweisen, der identisch mit oder geringfügig größer als ein Brechungsindex des lichtdurchlässigen Substrats CP ist. Hier werden das Lichtaustrittselement VHOE und das Lichteintrittselement CHOE der Einfachheit der Erläuterung halber so beschrieben, dass sie den gleichen Brechungsindex aufweisen. Es ist wünschenswert, dass die niedrigbrechende Schicht LR einen Brechungsindex aufweist, der ähnlich ist wie ein Brechungsindex eines Fingerabdrucks IM, d. h. menschlicher Haut, die dafür bestimmt ist, erkannt zu werden. Zum Beispiel kann die niedrigbrechende Schicht LR einen Brechungsindex von 1,4 aufweisen, was nahe bei 1,39 ist, was der Brechungsindex von menschlicher Haut ist.
Die Lichtquelle LS ist vorgesehen, dem Lichteintrittselement CHOE gegenüberzuliegen. Es ist wünschenswert, dass die Lichtquelle LS Licht bereitstellt, das leicht zu kollimieren ist, wie einen Laserstrahl.
Kollimiertes Licht, das von der Lichtquelle LS bereitgestellt wird, weist einen spezifischen Querschnitt auf und wird einem Eintrittspunkt bereitgestellt, der in dem Lichteintrittselement CHOE definiert ist. Es ist wünschenswert, dass Einfallslicht 190 auf die Oberfläche des Eintrittspunkts IP in einer Normalenrichtung einfällt. Aspekte der vorliegenden Offenbarung sind jedoch nicht darauf beschränkt und falls es notwendig ist, kann das Einfallslicht 190 unter einem Winkel einfallen, der zu der Normalen der Oberfläche des Eintrittspunkts IP geneigt ist.
Das Eintrittselement CHOE bricht das Einfallslicht 190 in ein sich ausbreitendes Licht 200, das einen Einfallswinkel aufweist. Der Einfallswinkel weist wünschenswerterweise einen Wert auf, der größer als ein interner kritischer Winkel der Totalreflexion des lichtdurchlässigen Substrats CP ist. Als eine Folge wird das sich ausbreitende Licht 200 innerhalb des lichtdurchlässigen Substrats CP total reflektiert und in einer X-Achsenrichtung, die die Längsrichtung der lichtdurchlässigen Schaltung CP ist, verbreitet.
Das Lichtaustrittselement VHOE setzt einen gewissen Anteil des sich ausbreitenden Lichts 200 in Austrittslicht 300 um und bricht das Austrittslicht 300 zu der oberen Oberfläche des lichtdurchlässigen Substrats CP. Die Restbeträge des sich ausbreitenden Lichts 200 werden innerhalb des lichtdurchlässigen Substrats CP total reflektiert und dann verbreitet. Das Austrittslicht 300 wird von der oberen Oberfläche des lichtdurchlässigen Substrats CP total reflektiert, geht aber durch die niedrigbrechende Schicht LR auf der unteren Oberfläche des lichtdurchlässigen Substrats CP. Das heißt, das Austrittslicht 300 wird von der oberen Oberfläche des lichtdurchlässigen Substrats CP total reflektiert, um Detektionslicht (oder Erfassungslicht) 400 zu werden, das durch die untere Oberfläche des lichtdurchlässigen Substrats CP geht.
Licht wird von dem Lichteintrittselement CHOE verbreitet und das Austrittslicht 300 tritt allmählich aus dem Lichtaustrittselement VHOE aus. An diesem Punkt wird die Menge des Austrittslicht 300 durch eine Lichtauskopplungseffizienz des Lichtaustrittselements VHOE bestimmt. Zum Beispiel wird dann, falls die Lichtauskopplungseffizienz des Lichtaustrittselements VHOE 3 % ist, eine Lichtmenge von 3 % des ursprünglichen Einfallslichts 190 aus einem ersten Emissionsbereich ausgekoppelt, der der erste Punkt des Lichtaustrittselements VHOE ist, der durch das sich ausbreitende Licht 200 berührt wird. Die restlichen 97 % der Lichtmenge, die dem sich ausbreitenden Licht 200 entsprechen, werden weiterhin total reflektiert und werden verbreitet. Dann wird in dem zweiten Emissionsbereich eine Lichtmenge von 2,91 %, was 3 % von dem ursprünglichen Einfallslicht von 97 % ist, als Austrittslicht 300 ausgekoppelt.
Auf diese Weise wird das Austrittslicht 300 ausgekoppelt, bis es die Kante des lichtdurchlässigen Substrats CP erreicht. Um Austrittslicht 300 in einer konstanten Menge bereitzustellen, während das sich ausbreitende Licht 200 verbreitet wird, muss das Lichtaustrittselement VHOE mit einer Lichtauskopplungseffizienz entworfen sein, die exponentiell zunimmt.
Wenn das sich ausbreitende Licht 200 auf der XZ-Ebene (oder einer vertikalen Ebene), die aus der Längsachse und der Dickenachse besteht, gesehen wird, wird es in einem Zustand gehalten, in dem das Einfallslicht 190 kollimiert ist. Im Gegensatz dazu wird dann, wenn das sich ausbreitende Licht 200 auf der XY-Ebene (oder der horizontalen Ebene), die aus der Breitenachse und der Längsachse besteht, gesehen wird, weist es wünschenswerterweise einen Streuwinkel auf. Es muss ein Bilddetektionsbereich gesetzt werden, um dem Bereich des lichtdurchlässigen Substrats CP zu entsprechen. Zum Beispiel ist es wünschenswert, das Lichtaustrittselement VHOE so vorzusehen, dass es dem gesamten Bereich des Lichtaustrittsabschnitts LOT entspricht. Zudem ist es wünschenswert, dass der Streuwinkel identisch mit oder größer als ein Winkel zwischen Linien ist, die zwei Endpunkte P1 und P2 einer Kante des lichtdurchlässigen Substrats CP verbinden, die Kante, die dem Lichteintrittselement CHOE von dem Eintrittspunkt gegenüberliegt.
Ein Bereich, in dem das Lichteintrittselement vorgesehen ist, kann als ein Lichteintrittsteil LIN definiert sein. Zudem kann ein Bereich, in dem das Lichtaustrittselement VHOE vorgesehen ist, als ein Lichtaustrittsteil LOT definiert sein. Inzwischen kann der Lichtaustrittsteil LOT ein lichtausbreitender Teil sein, der auch Licht verbreitet.
Zum Beispiel kann das Lichteintrittselement CHOE in dem Fall, in dem Licht, das durch die Lichtquelle LS kollimiert wird, einen runden Kreis mit einem Querschnitt von 0,5 mm x 0,5 mm aufweist, eine Länge, die der Breite des lichtdurchlässigen Substrats CP entspricht, und eine Breite von 3 mm bis 5 mm aufweisen. Das Lichteintrittselement CHOE kann in einer Breitenrichtung über das lichtdurchlässige Substrat CP vorgesehen sein.
Bezugnehmend auf 17 wird beschrieben, welchen Weg Licht, das durch die Lichtquelle LS kollimiert wird, in dem lichtdurchlässigen Substrat CP nimmt, um in gerichtetes Licht umgesetzt zu werden, das für die Detektion eines Bildes verwendet wird.
Das Einfallslicht 190, das von der Lichtquelle LS bereitgestellt wird, fällt auf die Oberfläche des Eintrittspunkts IP des Lichteintrittselements CHOE in einer Normalenrichtung ein. Das Lichtaustrittselement CHOE setzt das Einfallslicht 190 in sich ausbreitendes Licht 200 um, das gebrochen wird, wenn es einen Einfallswinkel aufweist, und sendet das sich ausbreitende Licht 200 in das lichtdurchlässige Substrat CP.
Es ist wünschenswert, dass der Einfallswinkel θ des sich ausbreitenden Lichts 200 einen Wert aufweist, der größer als ein kritischer Winkel TVHOE_LR der Totalreflexion an einer Grenzfläche zwischen dem Lichtaustrittselement VHOE und der niedrigbrechende Schicht LR ist. Zum Beispiel wird in dem Fall, in dem das lichtdurchlässige Substrat CP und das Lichtaustrittselement VHOE einen Brechungsindex von 1,5 aufweisen und die niedrigbrechende Schicht LR einen Brechungsindex von 1,4 aufweist, berechnet, dass ein kritischer Winkel TVHOE _LR der Totalreflexion an einer Grenzfläche zwischen dem Lichtaustrittselement VHOE und der niedrigbrechenden Schicht LR ungefähr 69 Grad ist. Somit ist es wünschenswert, dass der Einfallswinkel θ einen Wert größer als 69 Grad aufweist. Zum Beispiel kann der Einfallswinkel θ eingestellt sein, einen Wert in dem Bereich von 70 Grad und 75 Grad aufzuweisen.
Da die obere Oberfläche des lichtdurchlässigen Substrats CP in Kontakt mit einer Luftschicht AIR ist, wird das sich ausbreitende Licht 200 auch von der oberen Oberfläche des lichtdurchlässigen Substrats CP total reflektiert. Dies ist so, weil ein kritischer Winkel TVHOE_LR der Totalreflexion an einer Grenzfläche zwischen dem lichtdurchlässigen Substrat CP und der Luftschicht AIR 41,4 Grad ist. Das heißt, falls der Einfallswinkel θ größer als der kritische Winkel TVHOE_LR der Totalreflexion an einer Grenzfläche zwischen dem Lichtaustrittselement VHOE und der niedrigbrechende Schicht LR ist, ist der Einfallswinkel θ immer größer als der kritische Winkel TCP_AIR der Totalreflexion an der Grenzfläche zwischen dem lichtdurchlässigen Substrat CP und der Luftschicht AIR.
Das Lichtaustrittselement VHOE setzt eine spezifische Menge des sich ausbreitenden Lichts 200 in Austrittslicht 300 um, das einen Reflexionswinkel α aufweist, und sendet das Austrittslicht 300 zurück zu der Innenseite des lichtdurchlässigen Substrats CP. Das Austrittslicht 300 wird verwendet, um ein Muster eines Fingerabdrucks IM in Kontakt mit der oberen Oberfläche des lichtdurchlässigen Substrats CP zu erkennen. Sogar dann, wenn es kein Objekt auf der Oberfläche des lichtdurchlässigen Substrats CP gibt, muss das Austrittslicht 300 total reflektiert werden und an einen optischen Fingerabdrucksensor, der unter der gerichteten Lichtquellenvorrichtung SLS vorgesehen ist, gesendet werden. Nachdem das Austrittslicht 300 von der oberen Oberfläche des lichtdurchlässigen Substrats CP total reflektiert worden ist, wird es als Detektionslicht 400 zu einem Bereich unter der gerichteten Lichtquellenvorrichtung SLS verbreitet.
Der optische Fingerabdrucksensor, der an der Unterseite der Anzeigetafel angebracht ist, kann das Detektionslicht 400 empfangen, um ein Fingerabdruckmusterbild auf dem lichtdurchlässigen Substrat CP zu unterscheiden.
18 ist ein Diagramm, das einen optischen Weg darstellt, wenn die Anzeigetafel DP unter der gerichteten Lichtquellenvorrichtung SLS vorgesehen ist.
Bezugnehmend auf 18 wird Einfallslicht 190 durch ein Lichteintrittselement CHOE in sich ausbreitendes Licht 200 umgesetzt. Das sich ausbreitende Licht 200 wird umgesetzt, um einen Streuwinkel auf der XY-Ebene aufzuweisen, die eine horizontale Ebene ist, die aus der X-Achse, die eine Längsachse ist, und der Y-Achse, die eine Breitenachse ist, besteht. Zudem wird das sich ausbreitende Licht in dem ursprünglich kollimierten Zustand auf der XZ-Ebene gehalten, die eine vertikale Ebene ist, die aus der X-Achse, die die Längsachse ist, und der Z-Achse, die die Dickenachse ist, besteht.
Es ist wünschenswert, dass der Streuwinkel identisch mit oder größer als ein innerer Winkel ist, der durch zwei Linien gebildet wird, die zwei Endpunkte der gegenüberliegende Kante des lichtdurchlässigen Substrats CP verbinden, die gegenüberliegende Kante, die dem Lichteintrittselement CHOE von einem Eintrittspunkt IP gegenüberliegt. In diesem Fall verbreitet sich das sich ausbreitende Licht 200 in der Gestalt eines Dreiecks, das den Streuwinkel aufweist. Das Austrittslicht 300 wird über dem gleichen Bereich des sich ausbreitenden Lichts 200 bereitgestellt. Als eine Folge ist der Bilderfassungsbereich innerhalb des Dreiecks. Somit kann dann, wenn die vorliegende Offenbarung als eine Fingerabdruckerkennungseinrichtung implementiert ist, ein Erfassungsbereich SA in dem schattierten Kreis eingestellt werden.
Falls ein Erfassungsbereich SA an dem Zentralabschnitt der Anzeigetafel DP oder an etwas von der oberen Kante der Anzeigetafel DP, die dem Lichteintrittselement CHOE gegenüberliegt, eingestellt ist, ist es wünschenswert, die Anzeigetafel DP so zu entwerfen, dass das Austrittslicht 300 die maximale Lichtmenge in dem Erfassungsbereich SA aufweist. Dazu kann die Anzeigetafel DP auf der Grundlage einer Positionsfunktion entworfen sein, so dass eine Lichtauskopplungseffizienz des Lichtaustrittselements VHOE den maximalen Wert in einem Bereich aufweist, der dem Erfassungsbereich SA entspricht, und den minimalen Wert oder einen Wert nahe bei 0 aufweist.
Wie in 18 dargestellt wird dann, falls ein Fingerabdruck das lichtdurchlässige Substrat CP berührt, Licht von der Oberfläche des lichtdurchlässigen Substrats CP an einen Ort reflektiert, der einem Tal zwischen Kamm und Wert des Fingerabdrucks entspricht. Das reflektierte Licht geht durch das Lichtaustrittselement VHOE und die niedrigbrechende Schicht LR, um sich zu der Anzeigetafel DP auszubreiten.
Um einem Anwender zu erlauben, den Erfassungsbereich SA, der in 18 gezeigt ist, leicht zu erkennen, kann die vorliegende Offenbarung ein Bild anzeigen, das einem Ort des Erfassungsbereichs SA auf dem Bildschirm entspricht, wie in 20 dargestellt ist.
19 ist eine Querschnittsansicht, die speziell eine Struktur eines Querschnitts der Elektrolumineszenzanzeigevorrichtung, der in 18 gezeigt ist, darstellt. 20 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Erfassungsbereichs in der Elektrolumineszenzanzeigevorrichtung, der in 19 gezeigt ist, darstellt.
Bezugnehmend auf 19 und 20 ist eine gerichtete Lichtquellenvorrichtung SLS auf einer Anzeigetafel DP vorgesehen und arbeitet in einem Sensormodus als eine Lichtquelle. Die gerichtete Lichtquellenvorrichtung SLS bleibt in einem Anzeigemodus abgeschaltet.
In der Elektrolumineszenzanzeigevorrichtung können alle Pixel im Sensormodus als Bildsensor anstatt als Lichtquellen arbeiten. Somit ist es möglich, die Effizienz eines Sensorsignals, das in der ROIC 210 empfangen wird, zu maximieren. Diese Anzeigevorrichtung kann einen speziellen Bereich des Bildschirms als einen Erfassungsbereich bestimmen, zum Beispiel den Erfassungsbereich SA, der in 18 gezeigt ist.
Die Anzeigetafel DP enthält ein Pixelfeld, das auf einem Substrat SUB gebildet ist, ein Verkapselungssubstrat ENCAP, das das Pixelfeld bedeckt, ein Berührungssensorfeldsubstrat TSP, das auf dem Verkapselungssubstrat ENCAP vorgesehen ist, und einen Polarisationsfilm POL, der an dem Berührungssensorfeldsubstrat TSP angebracht ist. Der Polarisationsfilm POL ist ein Optical Clear Adhesive (OCA) und an einer niedrigbrechende Schicht LR der gerichteten Lichtquellenvorrichtung SLS angebracht. Auf der unteren Oberfläche des Substrats SUB kann ein Schaumkissen und eine Cu-Platte abgelagert sein. Das Schaumkissen ist aus einem geschäumten Harz gefertigt, um Vibration oder Stoß zu absorbieren. Die Cu-Platte ist eine Metallschicht, zum Beispiel eine Cu-Schicht, die elektromagnetische Interferenz (EMI) abschirmt.
Wie oben beschrieben, kann die vorliegende Offenbarung eine bildsensoreneingebettete Anzeigetafel implementieren, indem auf der Grundlage des Prinzips, das ein photoelektrischer Strom auftritt, wenn eine Sperrvorspannung an OLEDs von Pixeln angelegt wird, Pixel einer Anzeigetafel als Photosensoren verwendet werden. Zudem kann die vorliegende Offenbarung das Erfassen eines Fingerabdrucks und eines Dokumentbildes auf einem Bildschirm ermöglichen. Weil zusätzliche Photosensoren nicht benötigt werden, kann die vorliegende Offenbarung Bildsensoren auf einem Pixelfeld ohne einen Verlust des Öffnungsverhältnisses des Pixelfelds implementieren. Darüber hinaus kann die vorliegende Offenbarung, weil das Öffnungsverhältnis des Pixelfelds aufgrund der Anwesenheit von Bildsensoren nicht reduziert ist, die Freiheit des Entwurfs hoher Auflösung vergrößern.
Obwohl Ausführungsformen mit Bezug auf eine Anzahl von darstellenden Ausführungsformen davon beschrieben worden sind, sollte es selbstverständlich sein, dass zahlreiche andere Abwandlungen und Ausführungsformen durch Fachleute auf dem Gebiet erdacht werden können, die innerhalb des Umfangs der Prinzipien dieser Offenbarung fallen. Insbesondere sind verschiedene Variationen und Abwandlungen der Komponententeile und/oder der Anordnungen der Kombinationsanordnung des Gegenstands innerhalb des Umfangs der Offenbarung, der Zeichnungen und der beigefügten Ansprüche. Zusätzlich zu den Variationen und Abwandlungen der Komponententeile und/oder Anordnungen werden Fachleuten auf dem Gebiet alternative Verwendungen ersichtlich sein.
Die verschiedenen Ausführungsformen, die oben beschrieben sind, können kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen bereitzustellen.
Diese und andere Änderungen können an den Ausführungsformen angesichts der obigen genauen Beschreibung vorgenommen werden. Im Allgemeinen sollten in den folgenden Ansprüchen die verwendeten Ausdrücke nicht ausgelegt werden, die Ansprüche auf die spezifischen Ausführungsformen, die in der Patentschrift offenbart sind, zu beschränken, sondern sollten ausgelegt werden, alle möglichen Ausführungsformen zusammen mit dem vollen Umfang von Äquivalenten, zu denen solche Ansprüche berechtigt sind, zu umfassen. Dementsprechend sind die Ansprüche nicht durch die Offenbarung beschränkt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

KR 1020160158469 [0001]

Claims

Elektrolumineszenzanzeigevorrichtung, die Folgendes umfasst: eine Anzeigetafel (100), die mehrere Pixel (P) aufweist, wobei jedes der Pixel (P) eine organische Leuchtdiode (OLED) enthält; eine Anzeigetafelansteuerschaltung (11, 12, 13), die konfiguriert ist, um Daten eines Eingabebildes während eines Anzeigemodus in die Pixel (P) zu schreiben, um das Eingabebild mit den Pixeln anzuzeigen, und eine Sensorverarbeitungsschaltung (20), die konfiguriert ist, eine Sperrvorspannung an die OLEDs von mindestens einigen der Pixel (P) während eines Sensormodus anzulegen, um Sensorsignale zu verarbeiten, die von den Pixeln (P) empfangen werden.
Elektrolumineszenzanzeigevorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Sensorverarbeitungsschaltung (20) dafür ausgelegt ist, eine Kathodenspannung der OLEDs im Sensormodus zu erhöhen.
Elektrolumineszenzanzeigevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine Schwellenwertspannung eines Ansteuerelements (M3), das in jedem der Pixel (P) gebildet ist, im Anzeigemodus während einer Anzeigemodusprogrammierperiode (t4) abgetastet wird und wobei im Sensormodus eine Sensormodusprogrammierperiode (t4) in eine erste Periode (t4-1), in der ein Sensorsignal in Kondensatoren geladen wird, die mit Anoden der OLEDs verbunden sind, und eine zweite Periode (t4-2), in der das Signal, das in den Kondensatoren (Cint) geladen ist, zu der Sensorsignalverarbeitungsschaltung (20) übertragen wird, unterteilt ist.
Elektrolumineszenzanzeigevorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Anzeigemodusprogrammierperiode (t4) und die Sensormodusprogrammierperiode (t4-1, t4-2) während einer horizontalen Periode die gleiche Dauer aufweisen.
Elektrolumineszenzanzeigevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei im Sensormodus OLEDs eines ersten Abschnitts von Pixeln (P), die in einem Erfassungsbereich der Anzeigetafel angeordnet sind, als Antwort auf eine Durchlassvorspannung Licht emittieren, um dadurch als Lichtquellenpixel zu arbeiten, und OLEDs eines zweiten Abschnitts von Pixeln (P), die in dem Erfassungsbereich angeordnet sind, als Antwort auf eine Sperrvorspannung als Sensorpixel arbeiten.
Elektrolumineszenzanzeigevorrichtung nach Anspruch 5, wobei sich Orte der Lichtquellenpixel und der Sensorpixel zeitlich verschieben.
Elektrolumineszenzanzeigevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Pixel in M x N Pixelgruppen unterteilt sind (wobei M und N jeweils eine positive Ganzzahl gleich oder größer als 3 sind), wobei ein Pixel, das sich in einem Zentralgebiet einer M x N Pixelgruppe befindet, als ein Sensorpixel arbeitet und Pixel, die das Sensorpixel umgeben, als Lichtquellenpixel arbeiten und wobei sich Orte der M x N Pixelgruppen zeitlich verschieben.
Elektrolumineszenzanzeigevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die ferner Folgendes umfasst: ein lichtdurchlässiges Substrat (CP), das auf der Anzeigetafel (DP) vorgesehen ist; eine Lichtquelle (LS), die entlang einer Kante des lichtdurchlässigen Substrats (CP) vorgesehen ist; ein Lichteintrittselement (CHOE), das zwischen der Lichtquelle (LS) und dem lichtdurchlässigen Substrat (CP) vorgesehen ist und konfiguriert ist, Einfallslicht in das lichtdurchlässige Substrat (CP) mit einem Totalreflexionswinkel als sich ausbreitendes Licht zu brechen; ein Lichtaustrittselement (VHOE), das auf derselben Ebene wie das Lichteintrittselement (CHOE) vorgesehen ist und konfiguriert ist, ein Teil des sich ausbreitenden Lichts in dem lichtdurchlässigen Substrat (CP) durch eine untere Oberfläche des lichtdurchlässigen Substrats (CP) zu der Anzeigetafel (DP) zu brechen, und eine niedrigbrechende Schicht (LR), die zwischen dem Lichtaustrittselement (VHOE) und der Anzeigetafel (DP) vorgesehen ist und einen Brechungsindex aufweist, der kleiner als ein Brechungsindex des Lichtaustrittselements ist.
Elektrolumineszenzanzeigevorrichtung nach Anspruch 8, wobei im Sensormodus eine Sperrvorspannung an alle Pixel auf der Anzeigetafel (DP) angelegt wird.
Verfahren zum Betreiben einer Elektrolumineszenzanzeigevorrichtung, die eine Anzeigetafel (100) umfasst, die mehrere Pixel (P) aufweist, wobei jedes der Pixel (P) eine organische Leuchtdiode (OLED) enthält, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Schreiben von Bilddaten in die Pixel (P) während eines Anzeigemodus, um das Eingabebild mit den Pixeln anzuzeigen, und Anlegen einer Sperrvorspannung an die OLEDs von mindestens einigen Pixeln (P) während eines Sensormodus, um Sensorsignale, die von den Pixeln (P) empfangen werden, zu verarbeiten.