KR101257607B1 - 표시 장치 및 표시 장치의 구동 방법 - Google Patents

표시 장치 및 표시 장치의 구동 방법 Download PDF

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하지메 이마이
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Abstract

표시 영역에, 포토 다이오드(62b)와 제1 용량(62c)과 제2 용량(62d)과 출력 앰프(62a)를 포함하는 제1 회로(62)로서, 포토 다이오드(62b)의 캐소드와, 제1 용량(62c)의 일단과, 제2 용량(62d)의 일단과, 출력 앰프(62a)의 입력이 서로 제1 노드(netA)에서 접속되어 있고, 제2 용량(62d)의 타단측의 전극이 표시 패널의 표시면을 갖는 기판에 형성되어 있음과 함께, 제2 용량(62d)의 일단측의 전극이 제2 용량(62d)의 타단측의 전극에 대하여, 표시 패널의 두께 방향의, 표시면으로부터 멀어지는 측에서 대향하고 있는 제1 회로(62)를 구비하고 있다.

Description

표시 장치 및 표시 장치의 구동 방법{DISPLAY DEVICE AND METHOD OF OPERATION THEREOF}
본 발명은 표시 영역에 광 센서 및 터치 센서를 구비하는 표시 장치에 관한 것이다.
회소(繪素)내나 화소 내에 광 센서를 구비한 액정 표시 장치가 알려져 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조). 이러한 액정 표시 장치의 구성을 도 29를 이용하여 설명한다.
도 29에는, 액정 표시 패널의 표시 영역 중, 제n 행째의 구성을 추출하여 기재되어 있다. 제n 행째에는, 게이트 배선(Gn), 소스 배선(S)(도면에서는 Sm~Sm+3이 나타나 있다) 및 축적 용량 배선(Csn)에 의해 구획된 복수의 회소(PIX …)와, 리세트 배선(Vrstn) 및 판독 제어 배선(Vrwn)에 접속된 1개 이상의 광 센서 회로(102)가 배치되어 있다. 각 부호의 말미의 "n"은 행 번호, "m"은 열 번호를 나타낸다.
회소(PIX)는 선택 소자로서의 TFT(101a), 액정 용량(CL) 및 축적 용량(CS)을 구비하고 있다. TFT(101a)의 게이트는 게이트 배선(Gn)에, 소스는 소스 배선(S)에, 드레인은 회소 전극(103)에 각각 접속되어 있다. 액정 용량(CL)은, 회소 전극(103)과 공통 전극(Com) 사이에 액정층이 배치되어 이루어지는 용량이며, 축적 용량(CS)은, 회소 전극(103) 혹은 TFT(101a)의 드레인 전극과 축적 용량 배선(Csn) 사이에 절연막이 배치되어 이루어지는 용량이다. 공통 전극(Com) 및 축적 용량 배선(Csn)에는, 각각에 예를 들면 일정한 전압이 인가된다.
광 센서 회로(102)는, 1개의 회소(PIX)나 1개의 화소[예를 들면, RGB의 회소(PIX …) 1조]에 대해 1개씩 등, 임의의 수로 설치되고, TFT(102a), 포토 다이오드(102b) 및 용량(102c)을 구비하고 있다. TFT(102a)의 게이트는 여기에서 노드(netA)라고 칭하는 전극에, 드레인은 1개의 소스 배선(S)(여기에서는 Sm)에, 소스는 다른 1개의 소스 배선(S)(여기에서는 Sm+1)에 각각 접속되어 있다. 포토 다이오드(102b)의 애노드는 리세트 배선(Vrstn)에, 캐소드는 노드(netA)에 각각 접속되어 있다. 용량(102c)의 일단은 노드(netA)에, 타단은 판독 제어 배선(Vrwn)에 각각 접속되어 있다.
광 센서 회로(102)는, 회소(PIX)에 데이터 신호를 기입하는 기간 이외의 기간을 이용하여, 포토 다이오드(102b)에서 받은 광의 강도에 따라서 노드(netA)에 나타난 전압을, TFT(102a)의 소스로부터 센서 출력 전압(Vom)으로서 출력하고, 해당 소스에 접속된 소스 배선(S)[광 검출시에는 센서 출력 배선(Vom)(편의상, 센서 출력 전압과 동일한 부호를 이용함)이 된다]을 통해 표시 영역 외의 센서 판독 회로를 향해 출력하는 구성이다. 이때, TFT(102a)는 소스 팔로워로서 기능한다. 또한, 이때, TFT(102a)의 드레인에 접속되어 있는 소스 배선(S)은, 광 검출시에는 일정 전압이 인가된 전원 배선(Vsm)으로서 기능한다. 또한, 센서 출력 배선(Vom) 및 전원 배선(Vsm)을, 각각의 근방에 파선으로 나타낸 바와 같이, 소스 배선(S)과는 독립된 배선으로서 형성하는 것도 가능하다.
이때의 광 센서 회로(102)의 동작에 대해 도 30을 이용해서 상세하게 설명한다.
데이터 신호의 기입 기간에는 게이트 배선(Gn)에, 주사 신호로서 예를 들면 +24V의 하이 레벨과 -16V의 로우 레벨로 이루어지는 게이트 펄스가 출력되는 동시에, 각 소스 배선(S)에 데이터 신호가 출력된다. 축적 용량 배선(Csn)에는 예를 들면 +4V의 일정 전압이 인가된다. 각 행의 회소(PIX)에 대하여 1수직 기간(1V)마다 이 동작이 반복되는데, 해당 기입 기간 이외에는, 광 센서 회로(102)에 의한 광 검출 결과의 센서 판독 회로로의 출력이 가능하다.
시각 (1)에 있어서 리세트 배선(Vrstn)이 외부의 센서 구동 회로로부터 예를 들면 -4V의 하이 레벨과 -16V의 로우 레벨로 이루어지는 리세트 펄스(Prstn)가 인가되면, 포토 다이오드(102b)가 순방향으로 도통하여, 노드(netA)의 전압이 리세트 배선(Vrstn)의 전압에 리세트된다. 그 후, 기간 (2) 동안에, 역바이어스 상태가 된 포토 다이오드(102b)에 조사 광의 강도에 따른 리크가 발생하기 때문에, 이 광 강도에 따른 비율로 노드(netA)의 전압이 저하되어 간다.
그리고, 시각 (3)에 판독 제어 배선(Vrwn)이 센서 구동 회로로부터 예를 들면 +24V의 하이 레벨과 -10V의 로우 레벨로 이루어지는 판독 펄스(Prwn)가 인가되면, 노드(netA)가 승압된다. 이때, 노드(netA)의 전압은, TFT(102a)의 임계값 전압을 초과하는 영역에 달하도록 설정된다. 판독 펄스(Prwn)가 인가되어 있는 동안에 TFT(102a)의 소스로부터 출력된 센서 출력 전압(Vom)은, 노드(netA)의 전압에 따른 값, 즉 광 강도에 따른 값이 되므로, 이 센서 출력 전압(Vom)을, 센서 출력 배선(Vom)을 통해 센서 판독 회로에서 판독함으로써 광 강도를 검출할 수 있다. 시각 (4)에서 센서 출력을 끝내면, 다음 리세트 동작까지 광 센서 회로(102)는 동작을 정지한다.
특허 문헌 1 : 국제공개 제2007/145347(2007년 12월 21일 공개)
그러나, 표시 영역에 광 센서 회로를 구비하는 종래의 표시 장치에는, 터치 센서 기능을 동시에 구비하려고 하면 다양한 문제가 생긴다.
예를 들면, 상기 광 센서 회로의 광 검출 기능을 이용하여, 표시면에 대한 압압 상태와 비압압 상태를 광의 그림자나 반사를 이용해서 광학적으로 식별하고자 하면, 손가락이나 스타일러스펜 등이 접근만 해도 그림자가 생기기 때문에, 식별의 정밀도가 저하한다. 또한, 외광의 영향을 받아 오동작도 발생하기 쉽다.
또한 예를 들면, 외장에 의해 정전 용량 방식의 터치 패널이나 저항막 방식의 터치 패널을 부가하고자 하는 경우에는, 액정 패널 등의 표시면 상에 다른 패널이 적층되는 것이기 때문에, 표시 휘도가 저하하거나 패널의 두께가 증가한다. 또한, 터치 패널을 부가함으로써 비용도 상승한다.
또한 예를 들면, 광 센서 회로가 내장되어 있는 영역에 면내 방향으로 인접하도록 정전 용량 방식의 터치 패널이나 저항막 방식의 터치 패널을 내장하는 경우에는, 각각 회로 구성이 다른 패널을 동 계층에 내장하기 위한 LSI의 비용이 상승하고, 또한, 표시 영역에서의 개구율이 저하한다.
이와 같이, 표시 영역에 광 센서 회로를 구비하는 종래의 표시 장치에는, 표시 기능을 손상시키지 않고도 저가격이면서 높은 신뢰성으로 터치 패널 기능을 구비할 수 없다는 문제가 있었다.
본 발명은, 상기 종래의 문제점을 감안해서 이루어진 것으로, 그 목적은, 표시 성능을 손상시키지 않고도 저가격화하면서 소형화가 가능한 높은 신뢰성의 터치 패널 기능을 구비할 수 있는 표시 장치 및 표시 장치의 구동 방법을 실현하는 것에 있다.
본 발명의 표시 장치는, 상기 과제를 해결하기 위해서, 표시 영역에, 포토 다이오드와 제1 용량과 제2 용량과 출력 앰프를 포함하는 제1 회로로서, 상기 포토 다이오드의 캐소드와, 상기 제1 용량의 일단과, 상기 제2 용량의 일단과, 상기 출력 앰프의 입력이 서로 제1 노드에서 접속되어 있고, 상기 제2 용량의 타단측의 전극이 표시 패널의 표시면을 갖는 기판에 형성되어 있음과 함께, 상기 제2 용량의 일단측의 전극이 상기 제2 용량의 타단측의 전극에 대하여, 상기 표시 패널의 두께 방향의, 상기 표시면으로부터 멀어지는 측에서 대향하고 있는 제1 회로를 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.
상기의 발명에 따르면, 제2 용량은, 표시면에 압압을 행함으로써 타단측의 전극에 변위가 발생하고, 일단측의 전극과 타단측의 전극의 사이의 거리가 변화함에 따른 용량값의 변화를 발생하기 때문에, 터치 센서의 검출 소자가 되어, 제1 회로는 터치 센서로서 기능한다. 제1 회로를 광 센서로서 이용할 때에는 포토 다이오드의 광 조사 강도에 따른 리크를 검출하면 되며, 제1 회로를 터치 센서로서 이용할 때에는, 포토 다이오드를 순방향으로 도통시킨 후에 제1 용량의 타단측의 전극에, 포토 다이오드에 역바이어스 전압이 인가되는 전압을 인가하고, 포토 다이오드의 광 조사 강도에 따른 리크가 발생하지 않을 정도의 짧은 시간에 제1 노드의 전압에 따른 출력을 출력 앰프로부터 취출하면 된다.
이상에 의해, 표시 성능을 손상시키지 않고도 저가격화하는 동시에 소형화가 가능한 높은 신뢰성의 터치 패널 기능을 구비할 수 있는 표시 장치를 실현할 수 있다는 효과를 발휘한다.
본 발명의 표시 장치는, 상기 과제를 해결하기 위해서, 표시 영역에, 포토 다이오드와 제1 용량과 제2 용량과 출력 앰프를 포함하는 제1 회로로서, 상기 포토 다이오드의 캐소드와, 상기 제1 용량의 일단과, 상기 제2 용량의 일단과, 상기 출력 앰프의 입력이 서로 제1 노드에서 접속되어 있고, 상기 제2 용량의 타단측의 전극이 표시 패널의 표시면을 갖는 기판에 형성되어 있음과 함께, 상기 제2 용량의 일단측의 전극이 상기 제2 용량의 타단측의 전극에 대하여, 상기 표시 패널의 두께 방향의, 상기 표시면으로부터 멀어지는 측에서 대향하고 있는 제1 회로를 구비하고 있고, 상기 포토 다이오드의 애노드에 제1 직류 전압이 인가되고, 제1 기간에 상기 애노드에 상기 제1 직류 전압이 인가됨으로써 상기 포토 다이오드를 순방향으로 도통시키고, 상기 제1 기간에 계속되는 제2 기간에 상기 애노드에 상기 제1 직류 전압이 인가된 상태에서 상기 제1 용량의 타단에 제2 펄스를 인가해서 상기 제1 노드의 전압을 상기 포토 다이오드에 역바이어스 전압이 인가되는 상태가 되도록 변화시키고, 상기 제2 펄스가 인가되어 있는 기간에 상기 출력 앰프로부터의 출력을 취출하는 것을 특징으로 한다.
상기의 발명에 따르면, 제2 용량은, 표시면에 압압을 행함으로써 타단측의 전극에 변위가 발생하고, 일단측의 전극과 타단측의 전극의 사이의 거리가 변화함에 따른 용량값의 변화를 발생하기 때문에, 터치 센서의 검출 소자가 되어, 제1 회로는 터치 센서로서 기능한다. 포토 다이오드의 애노드에는 제1 직류 전압이 인가되고, 제1 기간에는 이에 의해 포토 다이오드가 순방향으로 도통해서 제1 노드가 대략 제1 직류 전압이 된다.
또한, 제2 기간에는, 애노드에 제1 직류 전압이 인가되어 있는 상태에서 제1 용량의 타단에 제2 펄스가 인가되고, 제1 노드의 전압은 포토 다이오드에 역바이어스 전압이 인가되는 상태가 되도록 변화하는데, 그때의 제1 노드의 전압은, 제1 용량 및 제2 용량의 각 용량값의 비율로 정해지는 전압이 된다. 상기 제1 용량은 압압에 의해 변화하지 않지만, 상기 제2 용량이 변화하기 때문에, 결국 상기 제2 용량에 따라서 출력 전압이 변화하게 된다. 그리고, 제2 펄스가 인가되어 있는 기간에 출력 앰프의 출력을 취출하므로, 표시면에 대한 압압의 유무를 검출할 수 있다.
압압의 검출을 제2 펄스가 인가되어 있는 기간에 행하기 때문에, 포토 다이오드에 대한 광 조사가 있어도, 역바이어스 상태가 되는 포토 다이오드의 리크에 의해 제1 노드의 전압이 변동될 우려가 적어, 광 조사가 압압의 검출 동작에 있어서 제1 노드를 변동시키는 노이즈가 되는 것을 회피할 수 있다.
이상에 의해, 표시 성능을 손상시키지 않고도 저가격화하는 동시에 소형화가 가능한 높은 신뢰성의 터치 패널 기능을 구비할 수 있는 표시 장치를 실현할 수 있다는 효과를 발휘한다. 또한, 제1 직류 전압은, 펄스가 아니라 DC 전압이기 때문에 타이밍을 규정할 필요가 없어, 타이밍 설정이 더욱 용이해진다는 효과를 발휘한다.
본 발명의 표시 장치는, 상기 과제를 해결하기 위해서, 표시 영역에, 포토 다이오드와 제1 용량과 제2 용량과 출력 앰프를 포함하는 제1 회로로서, 상기 포토 다이오드의 캐소드와, 상기 제1 용량의 일단과, 상기 제2 용량의 일단과, 상기 출력 앰프의 입력이 서로 제1 노드에서 접속되어 있고, 상기 제2 용량의 타단측의 전극이 표시 패널의 표시면을 갖는 기판에 형성되어 있음과 함께, 상기 제2 용량의 일단측의 전극이 상기 제2 용량의 타단측의 전극에 대하여, 상기 표시 패널의 두께 방향의, 상기 표시면으로부터 멀어지는 측에서 대향하고 있는 제1 회로를 구비하고 있고, 상기 포토 다이오드의 애노드에 상기 포토 다이오드를 순방향으로 도통시키는 제1 펄스를 인가하고, 상기 제1 펄스가 인가되어 있는 기간 내에 상기 제1 용량의 타단에 제2 펄스를 인가해서 상기 제1 노드의 전압을 상기 포토 다이오드에 역바이어스 전압이 인가되는 상태가 되도록 변화시키고, 상기 제2 펄스가 인가되어 있는 기간에 상기 출력 앰프로부터의 출력을 취출하는 것을 특징으로 한다.
상기의 발명에 따르면, 제2 용량은, 표시면에 압압을 행함으로써 타단측의 전극에 변위가 발생하고, 일단측의 전극과 타단측의 전극의 사이의 거리가 변화함에 따른 용량값의 변화를 발생하므로, 터치 센서의 검출 소자가 되어, 제1 회로는 터치 센서로서 기능한다. 제1 펄스가 포토 다이오드의 애노드에 인가되면 포토 다이오드가 순방향으로 도통하여, 제1 노드는 대략 제1 펄스의 하이 레벨의 전압이 된다.
또한, 그 상태에서 제1 용량의 타단에 제2 펄스가 인가되고, 제1 노드의 전압은 포토 다이오드에 역바이어스 전압이 인가되는 상태가 되도록 변화하는데, 그때의 제1 노드의 전압은, 제1 용량 및 제2 용량의 각 용량값의 비율로 정해지는 전압이 된다. 상기 제1 용량은 압압에 의해 변화하지 않지만, 상기 제2 용량이 변화하기 때문에, 결국 상기 제2 용량에 따라서 출력 전압이 변화하게 된다. 그리고, 제2 펄스가 인가되어 있는 기간에 출력 앰프의 출력을 취출하므로, 표시면에 대한 압압의 유무를 검출할 수 있다.
압압의 검출을 제2 펄스가 인가되어 있는 기간에 행하기 때문에, 포토 다이오드에 대한 광 조사가 있어도, 역바이어스 상태가 되는 포토 다이오드의 리크에 의해 제1 노드의 전압이 변동될 우려가 적어, 광 조사가 압압의 검출 동작에 있어서 제1 노드를 변동시키는 노이즈가 되는 것을 회피할 수 있다.
이상에 의해, 표시 성능을 손상시키지 않고도 저가격화하는 동시에 소형화가 가능한 높은 신뢰성의 터치 패널 기능을 구비할 수 있는 표시 장치를 실현할 수 있다는 효과를 발휘한다.
또한, 제2 펄스가 인가되어 있는 기간에 포토 다이오드에 인가되는 역바이어스 전압은 비교적 작기 때문에, 포토 다이오드의 광 조사의 강약에 의한 내부 도전율의 차가 작다. 따라서, 압압의 검출 동작에 있어서 광 조사에 의한 노이즈는 극소하게 억제되어, 압압의 검출 정밀도는 매우 높다는 효과를 발휘한다.
본 발명의 표시 장치는, 상기 과제를 해결하기 위해서, 표시 영역에, 포토 다이오드와 제1 용량과 제2 용량과 출력 앰프를 포함하는 제1 회로로서, 상기 포토 다이오드의 캐소드와, 상기 제1 용량의 일단과, 상기 제2 용량의 일단과, 상기 출력 앰프의 입력이 서로 제1 노드에서 접속되어 있고, 상기 제2 용량의 타단측의 전극이 표시 패널의 표시면을 갖는 기판에 형성되어 있음과 함께, 상기 제2 용량의 일단측의 전극이 상기 제2 용량의 타단측의 전극에 대하여, 상기 표시 패널의 두께 방향의, 상기 표시면으로부터 멀어지는 측에서 대향하고 있는 제1 회로를 구비하고 있고, 상기 포토 다이오드의 애노드에 상기 포토 다이오드를 순방향으로 도통시키는 제1 펄스를 인가하고, 상기 제1 펄스가 인가되는 기간에 계속해서 상기 제1 용량의 타단에 제2 펄스를 인가하여 상기 제1 노드의 전압을 상기 포토 다이오드에 역바이어스 전압이 인가되는 상태가 되도록 변화시키고, 상기 제2 펄스가 인가되어 있는 기간에 상기 출력 앰프로부터의 출력을 취출하는 것을 특징으로 한다.
상기의 발명에 따르면, 제2 용량은, 표시면에 압압을 행함으로써 타단측의 전극에 변위가 발생하고, 일단측의 전극과 타단측의 전극의 사이의 거리가 변화함에 따른 용량값의 변화를 발생하므로, 터치 센서의 검출 소자가 되어, 제1 회로는 터치 센서로서 기능한다. 제1 펄스가 포토 다이오드의 애노드에 인가되면 포토 다이오드가 순방향으로 도통하여, 제1 노드는 대략 제1 펄스의 하이 레벨의 전압이 된다.
또한, 그 상태에서 제1 용량의 타단에 제2 펄스가 인가되고, 제1 노드의 전압은 포토 다이오드에 역바이어스 전압이 인가되는 상태가 되도록 변화하는데, 그때의 제1 노드의 전압은, 제1 용량 및 제2 용량의 각 용량값의 비율로 정해지는 전압이 된다. 상기 제1 용량은 압압에 의해 변화하지 않지만, 상기 제2 용량이 변화하기 때문에, 결국 상기 제2 용량에 따라서 출력 전압이 변화하게 된다. 그리고, 제2 펄스가 인가되어 있는 기간에 출력 앰프의 출력을 취출하므로, 표시면에 대한 압압의 유무를 검출할 수 있다.
압압의 검출을 제2 펄스가 인가되어 있는 기간에 행하기 때문에, 포토 다이오드에 대한 광 조사가 있어도, 역바이어스 상태가 되는 포토 다이오드의 리크에 의해 제1 노드의 전압이 변동될 우려가 적어, 광 조사가 압압의 검출 동작에 있어서 제1 노드를 변동시키는 노이즈가 되는 것을 회피할 수 있다.
이상에 의해, 표시 성능을 손상시키지 않고도 저가격화하는 동시에 소형화가 가능한 높은 신뢰성의 터치 패널 기능을 구비할 수 있는 표시 장치를 실현할 수 있다는 효과를 발휘한다.
또한, 제2 펄스의 인가 타이밍을 제1 펄스의 종료 타이밍을 이용해서 용이하게 설정할 수 있다는 효과를 발휘한다.
또한, 제1 펄스의 기간을 짧게 할 수 있기 때문에, 제1 펄스의 기간에 있어서의 포토 다이오드의 순방향 도통 상태에 대한 광 조사에 의한 노이즈를 극소하게 억제할 수 있다. 따라서, 압압의 검출 정밀도를 더욱 높일 수 있다는 효과를 발휘한다.
본 발명의 표시 장치의 구동 방법은, 상기 과제를 해결하기 위해서, 표시 영역에, 포토 다이오드와 제1 용량과 제2 용량과 출력 앰프를 포함하는 제1 회로로서, 상기 포토 다이오드의 캐소드와, 상기 제1 용량의 일단과, 상기 제2 용량의 일단과, 상기 출력 앰프의 입력이 서로 제1 노드에서 접속되어 있고, 상기 제2 용량의 타단측의 전극이 표시 패널의 표시면을 갖는 기판에 형성되어 있음과 함께, 상기 제2 용량의 일단측의 전극이 상기 제2 용량의 타단측의 전극에 대하여, 상기 표시 패널의 두께 방향의, 상기 표시면으로부터 멀어지는 측에서 대향하고 있는 제1 회로를 구비하고 있는 표시 장치를 구동하는 표시 장치의 구동 방법으로서, 상기 포토 다이오드의 애노드에 제1 직류 전압을 인가하고, 제1 기간에 상기 애노드에 상기 제1 직류 전압을 인가함으로써 상기 포토 다이오드를 순방향으로 도통시키고, 상기 제1 기간에 계속되는 제2 기간에 상기 애노드에 상기 제1 직류 전압이 인가된 상태에서 상기 제1 용량의 타단에 제2 펄스를 인가해서 상기 제1 노드의 전압을 상기 포토 다이오드에 역바이어스 전압이 인가되는 상태가 되도록 변화시키고, 상기 제2 펄스가 인가되어 있는 기간에 상기 출력 앰프로부터의 출력을 취출하는 제1 동작을 행하게 하는 것을 특징으로 한다.
상기의 발명에 따르면, 포토 다이오드의 애노드에 제1 직류 전압을 인가하고, 제1 기간에는 이에 의해 포토 다이오드가 순방향으로 도통해서 제1 노드가 대략 제1 직류 전압이 된다.
또한, 제2 기간에는, 애노드에 제1 직류 전압이 인가되어 있는 상태에서 제1 용량의 타단에 제2 펄스가 인가되고, 제1 노드의 전압은 포토 다이오드에 역바이어스 전압이 인가되는 상태가 되도록 변화하는데, 그때의 제1 노드의 전압은, 제1 용량 및 제2 용량의 각 용량값의 비율로 정해지는 전압이 된다. 상기 제1 용량은, 압압에 의해 변화하지 않지만, 상기 제2 용량이 변화하기 때문에, 결국 상기 제2 용량에 따라서 출력 전압이 변화하게 된다. 그리고, 제2 펄스가 인가되어 있는 기간에 출력 앰프의 출력을 취출하므로, 표시면에 대한 압압의 유무를 검출할 수 있다.
압압의 검출을 제2 펄스가 인가되어 있는 기간에 행하므로, 포토 다이오드에 대한 광 조사가 있어도, 역바이어스 상태가 되는 포토 다이오드의 리크에 의해 제1 노드의 전압이 변동될 우려가 적어, 광 조사가 압압의 검출 동작에 있어서 제1 노드를 변동시키는 노이즈가 되는 것을 회피할 수 있다.
이상에 의해, 표시 성능을 손상시키지 않고도 저가격화하는 동시에 소형화가 가능한 높은 신뢰성의 터치 패널 기능을 구비할 수 있는 표시 장치의 구동 방법을 실현할 수 있다는 효과를 발휘한다. 또한, 제1 직류 전압은, 펄스가 아니라 DC 전압이기 때문에 타이밍을 규정할 필요가 없어, 타이밍 설정이 더욱 용이해진다는 효과를 발휘한다.
본 발명의 표시 장치의 구동 방법은, 상기 과제를 해결하기 위해서, 표시 영역에, 포토 다이오드와 제1 용량과 제2 용량과 출력 앰프를 포함하는 제1 회로로서, 상기 포토 다이오드의 캐소드와, 상기 제1 용량의 일단과, 상기 제2 용량의 일단과, 상기 출력 앰프의 입력이 서로 제1 노드에서 접속되어 있고, 상기 제2 용량의 타단측의 전극이 표시 패널의 표시면을 갖는 기판에 형성되어 있음과 함께, 상기 제2 용량의 일단측의 전극이 상기 제2 용량의 타단측의 전극에 대하여, 상기 표시 패널의 두께 방향의, 상기 표시면으로부터 멀어지는 측에서 대향하고 있는 제1 회로를 구비하고 있는 표시 장치를 구동하는 표시 장치의 구동 방법으로서, 상기 포토 다이오드의 애노드에 상기 포토 다이오드를 순방향으로 도통시키는 제1 펄스를 인가하고, 상기 제1 펄스가 인가되어 있는 기간 내에 상기 제1 용량의 타단에 제2 펄스를 인가해서 상기 제1 노드의 전압을 상기 포토 다이오드에 역바이어스 전압이 인가되는 상태가 되도록 변화시키고, 상기 제2 펄스가 인가되어 있는 기간에 상기 출력 앰프로부터의 출력을 취출하는 제1 동작을 행하게 하는 것을 특징으로 한다.
상기의 발명에 따르면, 제1 펄스가 포토 다이오드의 애노드에 인가되면 포토 다이오드가 순방향으로 도통하여, 제1 노드는 대략 제1 펄스의 하이 레벨의 전압이 된다. 또한, 그 상태에서 제1 용량의 타단에 제2 펄스가 인가되고, 제1 노드의 전압은 포토 다이오드에 역바이어스 전압이 인가되는 상태가 되도록 변화하는데, 그때의 제1 노드의 전압은, 제1 용량 및 제2 용량의 각 용량값의 비율로 정해지는 전압이 된다. 상기 제1 용량은 압압에 의해 변화하지 않지만, 상기 제2 용량이 변화하기 때문에, 결국 상기 제2 용량에 따라서 출력 전압이 변화하게 된다. 그리고, 제2 펄스가 인가되어 있는 기간에 출력 앰프의 출력을 취출하므로, 표시면에 대한 압압의 유무를 검출할 수 있다.
압압의 검출을 제2 펄스가 인가되어 있는 기간에 행하기 때문에, 포토 다이오드에 대한 광 조사가 있어도, 역바이어스 상태가 되는 포토 다이오드의 리크에 의해 제1 노드의 전압이 변동될 우려가 적어, 광 조사가 압압의 검출 동작에 있어서 제1 노드를 변동시키는 노이즈가 되는 것을 회피할 수 있다.
이상에 의해, 표시 성능을 손상시키지 않고도 저가격화하는 동시에 소형화가 가능한 높은 신뢰성의 터치 패널 기능을 구비할 수 있는 표시 장치의 구동 방법을 실현할 수 있다는 효과를 발휘한다.
본 발명의 표시 장치의 구동 방법은, 상기 과제를 해결하기 위해서, 표시 영역에, 포토 다이오드와 제1 용량과 제2 용량과 출력 앰프를 포함하는 제1 회로로서, 상기 포토 다이오드의 캐소드와, 상기 제1 용량의 일단과, 상기 제2 용량의 일단과, 상기 출력 앰프의 입력이 서로 제1 노드에서 접속되어 있고, 상기 제2 용량의 타단측의 전극이 표시 패널의 표시면을 갖는 기판에 형성되어 있음과 함께, 상기 제2 용량의 일단측의 전극이 상기 제2 용량의 타단측의 전극에 대하여, 상기 표시 패널의 두께 방향의, 상기 표시면으로부터 멀어지는 측에서 대향하고 있는 제1 회로를 구비하고 있는 표시 장치를 구동하는 표시 장치의 구동 방법으로서, 상기 포토 다이오드의 애노드에 상기 포토 다이오드를 순방향으로 도통시키는 제1 펄스를 인가하고, 상기 제1 펄스가 인가되는 기간에 계속해서 상기 제1 용량의 타단에 제2 펄스를 인가해서 상기 제1 노드의 전압을 상기 포토 다이오드에 역바이어스 전압이 인가되는 상태가 되도록 변화시키고, 상기 제2 펄스가 인가되어 있는 기간에 상기 출력 앰프로부터의 출력을 취출하는 제1 동작을 행하게 하는 것을 특징으로 한다.
상기의 발명에 따르면, 제1 펄스가 포토 다이오드의 애노드에 인가되면 포토 다이오드가 순방향으로 도통하여, 제1 노드는 대략 제1 펄스의 하이 레벨의 전압이 된다. 또한, 그 상태에서 제1 용량의 타단에 제2 펄스가 인가되고, 제1 노드의 전압은 포토 다이오드에 역바이어스 전압이 인가되는 상태가 되도록 변화하는데, 그때의 제1 노드의 전압은, 제1 용량 및 제2 용량의 각 용량값의 비율로 정해지는 전압이 된다. 상기 제1 용량은 압압에 의해 변화하지 않지만, 상기 제2 용량이 변화하기 때문에, 결과적으로 상기 제2 용량에 따라서 출력 전압이 변화하게 된다. 그리고, 제2 펄스가 인가되어 있는 기간에 출력 앰프의 출력을 취출하므로, 표시면에 대한 압압의 유무를 검출할 수 있다.
압압의 검출을 제2 펄스가 인가되어 있는 기간에 행하기 때문에, 포토 다이오드에 대한 광 조사가 있어도, 역바이어스 상태가 되는 포토 다이오드의 리크에 의해 제1 노드의 전압이 변동될 우려가 적어, 광 조사가 압압의 검출 동작에 있어서 제1 노드를 변동시키는 노이즈가 되는 것을 회피할 수 있다.
이상에 의해, 표시 성능을 손상시키지 않고도 저가격화하는 동시에 소형화가 가능한 높은 신뢰성의 터치 패널 기능을 갖출 수 있는 표시 장치를 실현할 수 있다는 효과를 발휘한다.
또한, 제2 펄스의 인가 타이밍을 제1 펄스의 종료 타이밍을 이용해서 용이하게 설정할 수 있다는 효과를 발휘한다.
또한, 제1 펄스의 기간을 짧게 할 수 있으므로, 제1 펄스의 기간에 있어서의 포토 다이오드의 순방향 도통 상태에 대한 광 조사에 의한 노이즈를 극소하게 억제할 수 있다. 따라서, 압압의 검출 정밀도를 더욱 높일 수 있다는 효과를 발휘한다.
본 발명의 표시 장치는, 이상과 같이, 표시 영역에, 포토 다이오드와 제1 용량과 제2 용량과 출력 앰프를 포함하는 제1 회로로서, 상기 포토 다이오드의 캐소드와, 상기 제1 용량의 일단과, 상기 제2 용량의 일단과, 상기 출력 앰프의 입력이 서로 제1 노드에서 접속되어 있고, 상기 제2 용량의 타단측의 전극이 표시 패널의 표시면을 갖는 기판에 형성되어 있음과 함께, 상기 제2 용량의 일단측의 전극이 상기 제2 용량의 타단측의 전극에 대하여, 상기 표시 패널의 두께 방향의, 상기 표시면으로부터 멀어지는 측에서 대향하고 있는 제1 회로를 구비하고 있다.
이상에 의해, 표시 성능을 손상시키지 않고도 저가격화하는 동시에 소형화가 가능한 높은 신뢰성의 터치 패널 기능을 구비할 수 있는 표시 장치를 실현할 수 있다는 효과를 발휘한다.
도 1은 본 발명의 실시 형태를 도시하는 것이며, 표시 영역의 구성 및 동작을 도시하는 도면으로서, (a)는 표시 영역의 구성을 도시하는 회로도, (b)는 (a)의 표시 영역의 동작을 도시하는 파형도.
도 2는 도 1의 표시 영역을 구비하는 표시 장치의 구성을 도시하는 블록도.
도 3은 도 1의 표시 영역에 있어서의 압압이 없는 센서 회로 영역의 단면 및 센서 회로를 도시하는 도면이며, (a)는 도 1의 표시 영역에 있어서의 압압이 없는 센서 회로 영역의 단면도를 도시하고, (b)는 (a)의 센서 회로를 도시하는 회로도.
도 4는 도 1의 표시 영역에 있어서의 압압이 있는 센서 회로 영역의 단면 및 센서 회로를 도시하는 도면이며, (a)는 도 1의 표시 영역에 있어서의 압압이 있는 센서 회로 영역의 단면도를 도시하고, (b)는 (a)의 센서 회로를 도시하는 회로도.
도 5는 본 발명의 실시 형태를 도시하는 것이며, 센서 회로의 제1 동작을 도시하는 파형도.
도 6은 본 발명의 실시 형태를 도시하는 것이며, 센서 회로의 제2 동작을 도시하는 파형도.
도 7은 본 발명의 실시 형태를 도시하는 것이며, 표시 영역의 제1 패턴 배치예를 도시하는 평면도.
도 8은 도 7의 A-A'선 단면도.
도 9는 도 7의 B-B'선 단면도.
도 10은 도 7의 C-C'선 단면도.
도 11은 본 발명의 실시 형태를 도시하는 것이며, 표시 영역의 제2 패턴 배치예를 도시하는 평면도.
도 12는 도 11의 A-A'선 단면도.
도 13은 도 11의 B-B'선 단면도.
도 14는 도 11의 C-C'선 단면도.
도 15는 본 발명의 실시 형태를 도시하는 것이며, 표시 영역의 제3 패턴 배치예를 도시하는 평면도.
도 16은 도 15의 A-A'선 단면도.
도 17은 도 15의 B-B'선 단면도.
도 18은 도 15의 C-C'선 단면도.
도 19는 본 발명의 실시 형태를 도시하는 것이며, 표시 영역의 제4 패턴 배치예를 도시하는 평면도.
도 20은 도 19의 A-A'선 단면도.
도 21은 도 19의 B-B'선 단면도.
도 22는 도 19의 C-C'선 단면도.
도 23은 본 발명의 실시 형태를 도시하는 것이며, 제1 실시예에서의 표시 장치의 구동 방법을 도시하는 신호 파형도.
도 24는 도 23의 표시 장치의 구동 방법이 적용되는 표시 장치의 사용 방법을 설명하는 도면.
도 25는 도 23 및 도 24의 표시 장치의 구동 방법을 설명하는 흐름도.
도 26은 본 발명의 실시 형태를 도시하는 것이며, 제2 실시예에서의 표시 장치의 구동 방법을 도시하는 신호 파형도.
도 27은 도 26의 표시 장치의 구동 방법이 적용되는 표시 장치의 사용 방법을 설명하는 도면.
도 28은 도 26 및 도 27의 표시 장치의 구동 방법을 설명하는 흐름도.
도 29는 종래 기술을 도시하는 것이며, 표시 영역의 구성을 도시하는 회로도.
도 30은 도 29의 표시 영역의 동작을 도시하는 파형도.
본 발명의 실시 형태에 대해 도 1~도 28을 이용하여 설명하면 이하와 같다.
도 2에 본 실시 형태에 따른 액정 표시 장치(표시 장치)(50)의 구성을 도시한다.
액정 표시 장치(50)는, 액티브 매트릭스형의 표시 장치이며, 표시 패널(51), 표시용 주사 신호선 구동 회로(52), 표시용 데이터 신호선 구동 회로(53), 센서 주사 신호선 구동 회로(54), 센서 판독 회로(55), 전원 회로(56) 및 센싱 화상 처리 장치(57)를 구비하고 있다.
표시 패널(51)은, 서로 교차하는 복수의 게이트 배선(G …) 및 복수의 소스 배선(S …)과, 각 게이트 배선(G)과 각 소스 배선(S)의 교점에 대응해서 설치되는 회소(PIX)가 매트릭스 형상으로 배치된 표시 영역을 구비하고 있다.
표시용 주사 신호선 구동 회로(52)는 각 게이트 배선(G)에 회소(PIX)를 데이터 신호의 기입을 위하여 선택하는 주사 신호를 순차 출력함으로써 게이트 배선(G …)을 구동한다. 표시용 데이터 신호선 구동 회로(53)는 각 소스 배선(S)에 데이터 신호를 출력함으로써 소스 배선(S …)을 구동한다. 센서 주사 신호선 구동 회로(제1 회로의 구동 회로)(54)는 각 센서 주사 신호선(E)에 센서 회로를 동작시키는 주사 신호[전압(Vrst), 전압(Vrw)]를 순차 출력함으로써 센서 주사 신호선(E …)을 선 순차적으로 구동한다. 센서 판독 회로(55)는 각 센서 출력 배선(Vo)으로부터 센서 출력 전압(Vo)(편의상, 센서 출력 배선과 동일한 부호를 이용함)을 판독하는 동시에, 센서 전원 배선(Vs)에 전원 전압을 공급한다. 전원 회로(56)는 표시용 주사 신호선 구동 회로(52), 표시용 데이터 신호선 구동 회로(53), 센서 주사 신호선 구동 회로(54), 센서 판독 회로(55) 및 센싱 화상 처리 장치(57)의 동작에 필요한 전원을 공급한다. 센싱 화상 처리 장치(57)는 센서 판독 회로(55)가 판독한 센서 출력 전압(Vo)를 기초로 해서 패널면 내에서의 센서 검출 결과의 분포를 해석한다.
또한, 센서 주사 신호선 구동 회로(54)나 센서 판독 회로(55)의 기능은, 예를 들면 표시용 주사 신호선 구동 회로(52)나 표시용 데이터 신호선 구동 회로(53) 등의 다른 회로에 구비되어 있어도 좋다. 또한, 센서 판독 회로(55)의 기능은 센싱 화상 처리 장치(57)에 구비되어 있어도 좋다. 또한, 센싱 화상 처리 장치(57)는, LSI나 컴퓨터 구성 등으로 해서 액정 표시 장치(50)에 구비되어 있어도 좋지만, 액정 표시 장치(50)의 외부에 있어도 좋다. 마찬가지로, 센서 판독 회로(55)가 액정 표시 장치(50)의 외부에 있어도 좋다.
다음으로, 도 1의 (a)에 표시 영역의 상세한 구성을 도시한다.
도 1의 (a)는, 표시 영역 중, 제n 행째의 구성을 추출하여 기재되어 있다. 제n 행째에는, 게이트 배선(Gn), 소스 배선(S)(도면에서는 Sm~Sm+3이 나타나 있다) 및 축적 용량 배선(Csn)에 의해 구획된 복수의 회소(PIX …)와, 2종류의 센서 주사 신호선(E)으로서의 리세트 배선(Vrstn) 및 판독 제어 배선(Vrwn)에 접속된 1개 이상의 센서 회로(62)가 배치되어 있다. 각 부호의 말미의 "n"은 행 번호, "m"은 열 번호를 나타낸다. 축적 용량 배선(Csn), 리세트 배선(Vrstn) 및 판독 제어 배선(Vrwn)은, 게이트 배선(Gn)과 평행하게 설치되어 있다.
회소(PIX)는 선택 소자로서의 TFT(61), 액정 용량(CL) 및 축적 용량(CS)을 구비하고 있다. TFT(61)의 게이트는 게이트 배선(Gn)에, 소스는 소스 배선(S)에, 드레인은 회소 전극(63)에 각각 접속되어 있다. 액정 용량(CL)은, 회소 전극(63)과 공통 전극(Com) 사이에 액정층이 배치되어 이루어지는 용량이며, 축적 용량(CS)은, 회소 전극(63) 혹은 TFT(61)의 드레인 전극과 축적 용량 배선(Csn) 사이에 절연막이 배치되어 이루어지는 용량이다. 공통 전극(Com) 및 축적 용량 배선(Csn)에는, 각각에 예를 들면 일정한 전압이 인가된다.
센서 회로(제1 회로)(62)는, 1개의 회소(PIX)나 1개의 화소[예를 들면, RGB의 회소(PIX …) 1조]에 대해 1개씩 등, 임의의 수로 설치되고, TFT(62a), 포토 다이오드(62b) 및 용량(62c·62d)을 구비하고 있다. TFT(출력 앰프)(62a)의 게이트(출력 앰프의 입력)는 여기에서 노드(제1 노드)(netA)라고 칭하는 전극에, 드레인은 1개의 소스 배선(S)(여기에서는 Sm)에, 소스(출력 앰프의 출력)는 다른 1개의 소스 배선(S)(여기에서는 Sm+1)에 각각 접속되어 있다. 포토 다이오드(수광 소자)(62b)의 애노드는 리세트 배선(Vrstn)에, 캐소드는 노드(netA)에 각각 접속되어 있다. 용량(제1 용량)(62c)은, 일단이 노드(netA)에 접속되어 있는 동시에, 타단이 판독 제어 배선(Vrwn)에 접속되어 있음으로써, 노드(netA)와 판독 제어 배선(Vrwn) 사이에 게이트 절연막을 사이에 두고 용량을 형성하고 있다. 용량(제2 용량)(62d)은, 일단이 노드(netA)에 접속되어 있는 동시에, 타단이 공통 전극(Com)으로 구성되어 있음으로써, 노드(netA)와 공통 전극(Com) 사이에 액정층을 끼워 용량값(Ccvr)의 용량을 형성하고 있다.
센서 회로(62)는, 광 검출 모드에 의한 동작과 압압 검출 모드에 의한 동작의 2가지의 동작을 행하는 회로이며, 이에 의해 광 센서 회로로서 기능하는 동시에 터치 센서 회로로서도 기능한다.
광 검출 모드에서는, 회소(PIX)에 데이터 신호를 기입하는 기간 이외의 기간을 이용하여, 포토 다이오드(62b)에 대한 광 조사 강도에 따라서 노드(netA)에 나타난 전압을, TFT(62a)의 소스로부터 센서 출력 전압(Vom)으로서 출력하고, 해당 소스에 접속된 소스 배선(S)[광 검출시에는 센서 출력 배선(Vom)이 됨]을 통해 표시 영역 외의 센서 판독 회로(55)를 향해 출력한다. 이때, TFT(62a)는 소스 팔로워로서 기능하여, 센서 출력 배선(Vom)은 표시용 데이터 신호선 구동 회로(53)의 출력으로부터 전기적으로 분리된다. 또한, TFT(62a)의 드레인에 접속되어 있는 소스 배선(S)은, 광 검출시에는 표시용 데이터 신호선 구동 회로(53)의 출력으로부터 전기적으로 분리되어, 센서 판독 회로(55)로부터 일정 전압이 인가된 전원 배선(Vsm)으로서 기능한다. 또한, 센서 출력 배선(Vom) 및 전원 배선(Vsm)을 각각의 근방에 파선으로 나타낸 바와 같이, 소스 배선(S)과는 독립된 배선으로서 형성하는 것도 가능하다. 상기 광 검출 모드에서의 동작에 대해서는, 도 30에서 설명한 동작과 마찬가지인데, 도 30을 이용해서 다시 설명하면 이하와 같이 된다.
리세트 펄스(제3 펄스)(Prstn)가 포토 다이오드(62b)의 애노드에 인가되면 포토 다이오드(62b)가 순방향으로 도통하고, 노드(netA)는 리세트 펄스(Prstn)의 전압, 용량(62c) 및 용량(62d)의 각 용량값으로 정해지는 전압이 된다. 또한, 리세트 펄스(Prstn)가 인가되는 기간이 종료하면, 포토 다이오드(62b)에 역바이어스 전압이 인가된다. 그로부터 소정 기간 (2)가 경과하면, 노드(netA)는 포토 다이오드(62b)에 대한 광 조사 강도에 따른 리크에 따른 전압이 된다. 그 상태에서 용량(62c)의 타단에 판독 펄스(제4 펄스)(Prwn)가 인가되어, 전압(VnetA)은 TFT(62a)의 소스로부터의 출력이 가능한 상태가 된다. 그리고, 판독 펄스(Prwn)가 인가되어 있는 기간에 TFT(62a)의 출력을 취출하기 때문에, 포토 다이오드(62b)에 대한 광 조사 강도를 검출할 수 있다.
다음으로, 압압 검출 모드에 의한 동작에 대해 설명한다.
센서 회로(62)가 용량(62d)을 구비하고 있음으로써, 용량(62d)의 타단측, 즉 노드(netA)와는 반대측의 전극인 공통 전극(Com)의, 용량(62d)의 일단측, 즉 노드(netA)측의 전극에 대한 거리가, 유저에 의한 표시 패널의 표시면에 대한 압압에 의해 생기는 패널 두께 방향의 변위에 따라서 변위한다. 따라서, 센서 회로(62)는, 이 변위에 의한 용량(62d)의 용량값(Ccvr)의 변화를 검출함으로써, 표시면에 대한 압압을 검출할 수 있으므로, 터치 센서로서 기능한다.
회소(PIX) 및 센서 회로(62)의 상세한 평면도 및 단면도에 대해서는 나중에 설명하기로 하고, 여기에서는 도 3 및 도 4의 개략 단면도를 이용하여 압압 검출 모드에 의한 동작을 설명한다.
도 3의 (a)는 패널면에 대한 압압이 없는 경우의 패널 단면도를 도시하고 있다. 패널은 TFT 기판(매트릭스 기판)(71)과 대향 기판(표시면을 갖는 기판)(72) 사이에 액정층(LC)이 배치된 구성이며, TFT 기판(71)의 상면측에 설치된 노드(netA)와 공통 전극(Com) 사이에서 용량(62d)이 형성되어 있다. 이때, 대향 기판(72)이 압압되지 않으므로 공통 전극(Com)에 변위가 없어, 노드(netA)와 공통 전극(Com)의 사이의 거리(d)(off)가 크다. 따라서, 용량(62d)의 용량값(Ccvr)(off)은 작다. 이에 의해, 도 3의 (b)에 도시한 바와 같이, 노드(netA)의 전압은, 일정한 용량값(Cst)을 갖는 용량(62c)과 작은 용량값(Ccvr)(off)을 갖는 용량(62d)에 의해 결정되는 전하 분배에 기초한 값이 된다.
도 4의 (a)는 패널면에 대한 압압이 있는 경우의 패널 단면도를 도시하고 있다. 이때, 대향 기판(72)이 압압되어 있으므로 공통 전극(Com)에 변위가 발생하고, 노드(netA)와 공통 전극(Com)의 사이의 거리(d)(on)가 작다. 따라서, 용량(62d)의 용량값(Ccvr)(on)은 크다. 이에 의해, 도 4의 (b)에 도시한 바와 같이, 노드(netA)의 전압은, 일정한 용량값(Cst)을 갖는 용량(62c)과 큰 용량값(Ccvr)(on)을 갖는 용량(62d)에 의해 결정되는 전하 분배에 기초한 값이 된다.
상기의 노드(netA)의 전압(VnetA)은, 압압 검출을 행하기 전의 노드(netA)의 리세트 전압을 Vinit, 노드(netA)에 접속되어 있는 전체 용량을 Ctotal, 판독 제어 배선(Vrwn)에 부여하는 스텝 형상의 전압 변화를 ΔVrw라고 하면,　
VnetA=Vinit+(Cst/Ctotal)×ΔVrw로 나타낸다. 여기에서, Ctotal은, Cst 및 Ccvr와, 그 밖의 기생 용량을 포함한 값이다.
그리고, TFT(62a)의 소스 전압으로 나타내는 센서 출력 전압(Vom)은, 전압(VnetA)이 높을수록 높기 때문에, 센서 출력 전압(Vom)은, α=Cst/Ctotal이 클 수록, 즉 Ctotal이 작을수록 높아진다. 여기에서, Ccvr(off)<Ccvr(on)이므로, 압압이 없는 경우보다 압압이 있는 경우가 센서 출력 전압(Vom)은 더 작다. 따라서, 센서 출력 전압(Vom)을 센서 판독 회로(55)에 의해 판독해서 대소를 판정함으로써, 압압이 있는 경우와 없는 경우를 식별할 수 있다.
다음으로, 도 1의 (b)를 이용하여 센서 회로(62)의 압압 검출 모드에 의한 동작에 대해 상세하게 설명한다. 본 실시 형태에서는, 압압 검출 모드에 의한 동작을 행할 때에는 광 검출 동작은 정지되고, 광 검출 모드에 의한 동작을 행할 때에는 압압 검출 동작은 정지된다.
데이터 신호의 기입 기간에는 게이트 배선(Gn)에, 주사 신호로서 예를 들면 +24V의 하이 레벨과 -16V의 로우 레벨로 이루어지는 게이트 펄스가 출력되는 동시에, 각 소스 배선(S)에 데이터 신호가 출력된다. 축적 용량 배선(Csn)에는 예를 들면 +4V의 일정 전압이 인가된다. 각 행의 회소(PIX)에 대하여 1수직 기간(1V)마다 이 동작이 반복되는데, 해당 기입 기간 이외에는, 센서 회로(62)의 압압의 센서 검출 결과(Vom)를 센서 판독 회로(55)로 출력하는 것이 가능하다.
시각 (1)에서 리세트 배선(Vrstn)에 센서 주사 신호선 구동 회로(54)로부터 예를 들면 -4V의 하이 레벨과 -16V의 로우 레벨로 이루어지는 리세트 펄스(제1 펄스)(Prstn)가 인가되면, 포토 다이오드(62b)가 순방향으로 도통하여, 노드(netA)의 전압(VnetA)이 리세트된다. 이때, 전압(VnetA)은 대략 리세트 펄스(Prstn)의 하이 레벨의 전압으로 리세트된다. 그리고, 해당 리세트 펄스(Prstn)가 인가되어 있는 기간 (2) 동안에, 판독 제어 배선(Vrwn)에 센서 주사 신호선 구동 회로(54)로부터 예를 들면 +24V의 하이 레벨과 -10V의 로우 레벨로 이루어지는 판독 펄스(제2 펄스)(Prwn)가 인가되어, 노드(netA)의 전압(VnetA)이 승압된다. 이때, 전압(VnetA)은, TFT(62a)의 게이트·소스간 전압이 임계값 전압을 초과하는 영역에 달하도록 설정된다. 판독 펄스(Prwn)가 인가됨으로써, 전압(VnetA)은, 포토 다이오드(62b)에 역바이어스 전압이 인가되는 상태가 되는 동시에, TFT(62a)의 소스로부터의 출력이 가능한 상태가 된다.
판독 펄스(Prwn)가 인가되어 있는 동안에 TFT(62a)의 소스로부터 출력된 센서 출력 전압(Vom)은, 전압(VnetA)에 따른 값, 즉 압압의 정도에 따른 값이 되므로, 이 센서 출력 전압(Vom)을, 센서 출력 배선(Vom)을 통해 센서 판독 회로(55)에서 판독하여, 임계값과의 대소 비교에 의해 압압이 있었는지 없었는지 중 어느 하나로 판정할 수 있다. 판독 펄스(Prwn)가 하강한 후의 시각 (3)에서 리세트 펄스(Prstn)가 하강하면, 다음 리세트 동작이 행해질 때까지의 기간 (4)에는, 센서 회로(62)는 동작을 정지한다.
기간 (4)에서는, 리세트 펄스(Prstn)의 하강에 의해 역바이어스 상태가 된 포토 다이오드(62b)에 조사 광의 강도에 따른 리크가 발생하기 때문에, 이 광 강도에 따른 비율로 전압(VnetA)이 변화하는데, 압압의 검출은 기간 (2)에서 행하므로, 광 조사가 압압의 검출 동작에 있어서 전압(VnetA)을 변동시키는 노이즈가 되는 것을 회피할 수 있다.
또한, 상술한 예에서는, 도 5에 도시한 바와 같이, 판독 펄스(Prw)의 기간, 즉 센서 출력 전압(Vo)을 센서 판독 회로(55)에 의해 판독하는 기간을, 리세트 펄스(Prst)의 기간 내가 되도록 설정했다. 이 경우에는, 기간 (2)에 포토 다이오드(62b)에 인가되는 역바이어스 전압이 비교적 작아지기 때문에, 포토 다이오드(62)의 광 조사의 강약에 의한 내부 도전율의 차는 작다. 따라서, 압압의 검출 동작에 있어서 광 조사에 의한 노이즈는 극소하게 억제되어, 압압의 검출 정밀도는 매우 높다.
그러나, 본 발명에서는 이것에 한정되지 않고, 도 6에 도시한 바와 같이, 판독 펄스(Prw)의 기간, 즉 센서 출력 전압(Vo)을 센서 판독 회로(55)에 의해 판독하는 기간을, 리세트 펄스(Prst)의 직후에 연속되도록 설정하는 것도 가능하다. 도 6의 타이밍은, 도 5에서 말하면, 시각 (1)부터 시각 (3)까지가 펄스 기간이 되는 리세트 펄스(Prst)의 하강 타이밍인 시각 (3)에서부터, 판독 펄스(Prw)의 기간 (2)가 개시되는 것에 상당하고 있다. 도 6의 방법에 의해서도, 전압(VnetA)을 리세트한 직후에 센서 출력 전압(Vo)을 판독하기 때문에, 포토 다이오드(62b)가 임의의 강도의 광 조사를 받아도, 센서 출력 전압(Vo)의 판독 전에 노드(netA)가 전압 변동을 받기 쉬운 플로팅 상태의 기간을 거치지 않고, 광 조사가 압압의 검출 동작에 있어서 전압(VnetA)을 변동시키는 노이즈가 되는 것을 회피할 수 있다.
도 6의 방법에 따르면, 리세트 펄스(Prw)의 하강 타이밍을 판독 펄스(Prw)의 상승 타이밍으로 하기 때문에, 타이밍 설정이 용이하다. 또한, 리세트의 직후에 압압의 검출을 행하므로 광 조사에 의한 노이즈는 문제가 되지 않지만, 리세트 펄스(Prw)의 기간을 짧게 할 수 있으므로, 이것에 의해 리세트 기간의 포토 다이오드(62b)의 순방향 도통 상태에 대한 광 조사에 의한 노이즈를 극소하게 억제할 수 있다. 따라서, 압압의 검출 정밀도를 더욱 높일 수 있다.
또한, 도 5, 도 6에서는, 리세트 배선(Vrst)에 대한 전압 인가를 펄스에 의한 예로 나타냈지만, DC 전압(제1 직류 전압)이라도 상관없다. 구체예로서, -4V의 DC 전압이 가능하다. 즉, 포토 다이오드(62b)의 애노드에 항상 제1 직류 전압이 인가되도록 해 두고, 제1 기간[도 5 및 도 6에서는 기간 (2)의 개시 타이밍 이전에 상당]에 상기 애노드에 제1 직류 전압이 인가됨으로써 포토 다이오드(62b)를 순방향으로 도통시키고, 제1 기간에 계속되는 제2 기간[도 5 및 도 6에서는 기간 (2)에 상당]에 상기 애노드에 제1 직류 전압이 인가된 상태에서 용량(62c)의 타단에 판독 펄스(제2 펄스)(Prw)를 인가하여 노드(netA)의 전압(VnetA)을 포토 다이오드(62b)에 역바이어스 전압이 인가되는 상태가 되도록 변화시키고, 판독 펄스(Prw)가 인가되어 있는 기간에 TFT(62a)로부터의 출력을 취출한다.
상기의 구성에 따르면, 리세트 배선(Vrst)에 인가하는 펄스의 타이밍을 규정 할 필요가 없기 때문에, 도 5, 도 6의 방법에 비해 타이밍 설정이 더욱 용이해진다.
다음으로, 본 실시 형태의 표시 영역의 상세한 패턴 배치에 대해 설명한다.
도 7에, 본 실시 형태의 제1 패턴 배치예로서의 표시 영역의 일부 평면도를 도시한다. 이것은 도 1의 (a)의 회로도를 패턴도로 나타낸 것이다. 또한, 도 8에 도 7의 회소(PIX)의 위치에 있어서의 A-A'선 단면도, 도 9에 도 7의 포토 다이오드(62b)의 위치에 있어서의 B-B'선 단면도, 도 10에 도 7의 TFT(62a) 및 용량(62c·62d)의 위치에 있어서의 C-C'선 단면도를 각각 도시한다.
단, 도 7에서는, 센서 출력 배선(Vom) 및 전원 배선(Vsm)은, 소스 배선(S)과는 독립적으로 설치되어 있는 경우에 대해 도시되어 있다.
제1 패턴 배치예에서는, 도 8~도 10에 도시되어 있는 바와 같이, 노드(netA)가 TFT 기판(71)의 절연성 기판(1) 상의 도전층으로서는 최하층에 위치하도록 배치되어 있다.
TFT 기판(71)에서는, 절연성 기판(1), 게이트 메탈(2), 게이트 절연막(3), 아몰퍼스 실리콘의 반도체층(4), n+ 아몰퍼스 실리콘의 컨택트층(5), 소스 메탈(6), 패시베이션막(7), 투명 전극(TM)이 이 순서대로 적층되어 있다. 회소 전극(63) 상에 배향막이 있어도 좋다. 또한, 포토 트랜지스터(62b)는, TFT의 게이트와 드레인이 서로 접속되도록 형성되어 있다.
게이트 메탈(2)에 의해, TFT(61)의 게이트 전극(61g), 축적 용량 배선(Csn), 리세트 배선(Vrstn), 판독 제어 배선(Vrwn), TFT(62a)의 게이트 전극(62ag) 및 노드(netA)가 형성되어 있다. 소스 메탈(6)에 의해, 소스 배선(S)(Sm, Sm+1, …), TFT(61)의 소스 전극(61s), TFT(61)의 드레인 전극(61d), 포토 다이오드(62b)의 소스 전극(62bs), 포토 다이오드(62b)의 드레인 전극(62bd), TFT(62a)의 소스 전극(62as)을 겸하는 센서 출력 배선(Vom), TFT(62a)의 드레인 전극(62ad)을 겸하는 전원 배선(Vsm) 및 용량(62c)의 노드(netA)와는 반대측의 전극(62ca)이 형성되어 있다. 투명 전극(TM)에 의해, 회소 전극(63) 및 용량(62d)의 노드(netA)측의 전극(제2 용량의 일단측의 전극)(64)이 형성되어 있다.
또한, 회소 전극(63)과 TFT(61)의 드레인 전극(61d)은, 패시베이션막(7)에 개구된 컨택트 홀(8a)을 통해 서로 접속되어 있다. 포토 다이오드(62b)의 드레인 전극(62bd)과 리세트 배선(Vrstn)은, 게이트 절연막(3)에 개구된 컨택트 홀(8b)을 통해 서로 접속되어 있다. 용량(62c)의 전극(62ca)과 판독 제어 배선(Vrwn)은, 게이트 절연막(3)에 개구된 컨택트 홀(8c)을 통해 서로 접속되어 있다. 용량(62d)의 전극(64)과 포토 다이오드(62b)의 소스 전극(62bs)과의 사이 및 소스 전극(62bs)과 노드(netA)와의 사이는, 각각 패시베이션막(7)에 개구된 컨택트 홀과 게이트 절연막(3)에 개구된 컨택트 홀로 이루어지는 컨택트 홀부(8d)를 통해 접속되어 있다.
대향 기판(72)에서는, 절연성 기판(1), 컬러 필터(20), 블랙 매트릭스(21) 및 대향 전극(Com)이 이 순서대로 적층되어 있다. 대향 전극(Com) 상에 배향막이 있어도 좋다. 대향 전극(Com)은 투명 전극(TM)에 의해 형성되어 있다. 또한, 센서 회로(62)의 영역에는, 광 검출 동작에 이용하는 백라이트 광 이외의 외광을 차광하기 위해서 블랙 매트릭스(21)가 전체 면에 설치되어 있다.
이와 같이, 전극(64)은, TFT 기판(71)의, 패시베이션막(7)보다 공통 전극(제2 용량의 타단측의 전극)(Com)에 가까운 층으로 형성되어 있다.
제1 패턴 배치예에서는, 용량(62d)의 전극간 거리가 작아지기 때문에 용량(62d)의 용량값(Ccvr)을 크게 할 수 있다. 따라서, 압압의 검출 감도를 높일 수 있는 동시에 광 조사에 의한 노이즈에 대한 내성을 높일 수 있는, 즉, 압압의 검출 정밀도를 높일 수 있다. 또한, 용량(62d)의 전극간 거리가 작기 때문에, 용량(62d)의 전극 면적이 작아도 용량값(Ccvr)을 크게 할 수 있다. 따라서, 센서 회로(62)의 점유 면적이 작을 때에도, 압압의 검출 감도를 크게 할 수가 있어, 센서 회로(62)의 고밀도화나 표시 영역의 개구율의 향상을 도모할 수 있다. 또한, 노드(netA)가 게이트 메탈(2)로 형성되어 있으므로, 노드(netA)와 TFT(62a)의 게이트 전극(62ag)의 접속이 용이하다.
또한, 본 실시 형태의 제2 패턴 배치예를 도 11~도 14에 도시한다. 도 11은 평면도, 도 12는 도 11의 A-A'선 단면도, 도 13은 도 11의 B-B'선 단면도, 도 14는 도 11의 C-C'선 단면도다. 도 8~도 10과 마찬가지의 부재에는 동일한 부호를 붙이고 있다. 센서 회로(62) 대신에 센서 회로(제1 회로)(62')가 형성되어 있다. 노드(netA)가 TFT 기판(71)의 절연성 기판(1) 상의 도전층으로서는 최하층에 위치하도록 배치되어 있다. 단, 제1 패턴 배치예와는 달리 용량(62d)을 형성하기 위한 전극(64)은 설치되어 있지 않고, 공통 전극(Com)과 노드(제2 용량의 일단측의 전극)(netA)의 층 사이에 용량(제2 용량)(62d')이 형성되어 있다. 포토 다이오드(62b)의 소스 전극(62bs)과 노드(netA)의 사이는, 게이트 절연막(3)에 개구된 컨택트 홀(8d')을 통해 접속되어 있다.
이와 같이, 제2 용량의 일단측의 전극으로서의 노드(netA)는, TFT 기판(71)의, 패시베이션막(7)보다 공통 전극(Com)으로부터 멀어지는 측의 층에 의해 형성되어 있다.
또한, 센서 회로(62')의 영역에는, 광 검출 동작에 이용하는 백라이트 광 이외의 외광을 차광하기 위해서 블랙 매트릭스(21)가 전체 면에 설치되어 있다.
제2 패턴 배치예에서는, 공통 전극(Com)이 크게 떨어진 위치에 있는 노드(netA)와의 사이에 작은 용량값을 갖는 용량(62d')을 형성하고 있기 때문에, 용량(62d')의 전극 면적이 제1 패턴 배치예의 용량(62d)과 동일한 경우에는 제1 패턴 배치예보다 용량값(Ccvr)이 작아지는데, 센서 회로(62)가 차지하는 면적을 크게 함으로써 상기 전극 면적을 크게 할 수 있기 때문에, 용량값(Ccvr)을 압압의 검출 감도에 문제가 없을 정도로까지 증대시킬 수 있다. 이 경우에는, 패시베이션막(7) 상에 용량(62d)의 전극을 제작할 필요가 없으므로, 센서 회로(62)의 패턴 가공을 용이하게 행할 수 있다. 또한, 노드(netA)가 게이트 메탈(2)로 형성되어 있으므로, 노드(netA)와 TFT(62a)의 게이트 전극(62ag)과의 접속이 용이하다.
도 15에, 본 실시 형태의 제3 패턴 배치예로서의 표시 영역의 일부 평면도를 도시한다. 이것은 도 1의 (a)의 회로도를 패턴도로 나타낸 것이다. 또한, 도 16에 도 15의 회소(PIX)의 위치에 있어서의 A-A'선 단면도, 도 17에 도 15의 포토 다이오드(62b)의 위치에 있어서의 B-B'선 단면도, 도 18에 도 15의 TFT(62a) 및 용량(62c·62d)의 위치에 있어서의 C-C'선 단면도를 각각 도시한다.
단, 도 15에서는, 센서 출력 배선(Vom) 및 전원 배선(Vsm)은, 소스 배선(S)과는 독립적으로 설치되어 있는 경우에 대해 도시되어 있다.
제3 패턴 배치예에서는, 도 16~도 18에 도시되어 있는 바와 같이, 노드(netA)가 TFT 기판(71)의 절연성 기판(1) 상의 도전층으로서는 최하층보다 상층이 되는, 게이트 절연막(3)과 패시베이션막(7) 사이의 층에 위치하도록 배치되어 있다.
TFT 기판(71)에서는, 절연성 기판(1), 게이트 메탈(2), 게이트 절연막(3), 아몰퍼스 실리콘의 반도체층(4), n+ 아몰퍼스 실리콘의 컨택트층(5), 소스 메탈(6), 패시베이션막(7), 투명 전극(TM)이 이 순서대로 적층되어 있다. 회소 전극(63) 상에 배향막이 있어도 좋다. 또한, 포토 트랜지스터(62b)는, TFT의 게이트와 드레인이 서로 접속됨으로써 형성되어 있다.
게이트 메탈(2)에 의해, TFT(61)의 게이트 전극(61g), 축적 용량 배선(Csn), 리세트 배선(Vrstn), TFT(62a)의 게이트 전극(62ag), 판독 제어 배선(Vrwn), 용량(62c)의 판독 제어 배선(Vrwn)측의 전극(62ca) 및 접속 패드층(9·10)이 형성되어 있다. 접속 패드(9)는 노드(netA)와 TFT(62a)의 게이트 전극(62ag)을 접속하기 위한 배선이다. 접속 패드층(10)은 포토 다이오드(62b)의 소스 전극(62bs)과 노드(netA)를 접속하기 위한 배선이다. 소스 메탈(6)에 의해, 소스 배선(S)(Sm, Sm+1, …), TFT(61)의 소스 전극(61s), TFT(61)의 드레인 전극(61d), 포토 다이오드(62b)의 소스 전극(62bs), 포토 다이오드(62b)의 드레인 전극(62bd), TFT(62a)의 소스 전극(62as)을 겸하는 센서 출력 배선(Vom), TFT(62a)의 드레인 전극(62ad)을 겸하는 전원 배선(Vsm) 및 노드(netA)가 형성되어 있다. 투명 전극(TM)에 의해, 회소 전극(63) 및 용량(62d)의 노드(netA)측의 전극(제2 용량의 일단측의 전극)(64)이 형성되어 있다.
또한, 회소 전극(63)과 TFT(61)의 드레인 전극(61d)은, 패시베이션막(7)에 개구된 컨택트 홀(8a)을 통해 서로 접속되어 있다. 포토 다이오드(62b)의 드레인 전극(62bd)과 리세트 배선(Vrstn)은, 게이트 절연막(3)에 개구된 컨택트 홀(8b)을 통해 서로 접속되어 있다. 노드(netA)와 접속 패드(9)는, 게이트 절연막(3)에 개구된 컨택트 홀(8c)을 통해 서로 접속되어 있다. 노드(netA)와 접속 패드(10)는, 게이트 절연막(3)에 개구된 컨택트 홀(8d)을 통해 서로 접속되어 있다. 포토 다이오드(62b)의 소스 전극(62bs)과 접속 패드(10)는, 게이트 절연막(3)에 개구된 컨택트 홀(8e)을 통해 서로 접속되어 있다. 용량(62d)의 노드(netA)측의 전극(64)과 노드(netA)는, 패시베이션막(7)에 개구된 컨택트 홀(8f)을 통해 서로 접속되어 있다.
대향 기판(72)에서는, 절연성 기판(1), 컬러 필터(20), 블랙 매트릭스(21) 및 대향 전극(Com)이 이 순서대로 적층되어 있다. 대향 전극(Com) 상에 배향막이 있어도 좋다. 대향 전극(Com)은 투명 전극(TM)에 의해 형성되어 있다. 또한, 센서 회로(62)의 영역에는, 광 검출 동작에 이용하는 백라이트 광 이외의 외광을 차광하기 위해서 블랙 매트릭스(21)가 전체 면에 설치되어 있다.
이와 같이, 전극(64)은, TFT 기판(71)의, 패시베이션막(7)보다 공통 전극(제2 용량의 타단측의 전극)(Com)에 가까운 층으로 형성되어 있다.
제3 패턴 배치예에서는, 용량(62d)의 전극간 거리가 작아지므로 용량(62d)의 용량값(Ccvr)을 크게 할 수 있다. 따라서, 압압의 검출 감도를 높일 수 있는 동시에 광 조사에 의한 노이즈에 대한 내성을 높일 수 있는, 즉, 압압의 검출 정밀도를 높일 수 있다. 또한, 용량(62d)의 전극간 거리가 작으므로, 용량(62d)의 전극 면적이 작아도 용량값(Ccvr)을 크게 할 수 있다. 따라서, 센서 회로(62)의 점유 면적이 작을 때에도 압압의 검출 감도를 크게 할 수가 있어, 센서 회로(62)의 고밀도화나 표시 영역의 개구율의 향상을 도모할 수 있다. 또한, 노드(netA)가 소스 메탈(6)로 형성되어 있으므로, 노드(netA)와 용량(62d)의 전극(64) 및 포토 다이오드(62b)의 소스 전극(62bs)과의 접속이 용이하다.
또한, 상기 제4 패턴 배치예의 비교예를 도 19~도 22에 도시한다. 도 19는 평면도, 도 20은 도 19의 A-A'선 단면도, 도 21은 도 19의 B-B'선 단면도, 도 22는 도 19의 C-C'선 단면도다. 도 15~도 18과 마찬가지의 부재에는 동일한 부호를 붙이고 있다. 센서 회로(62) 대신에 센서 회로(제1 회로)(62')가 형성되어 있다. 노드(netA)가 TFT 기판(71)의 절연성 기판(1) 상의 도전층으로서는 최하층보다 상층이 되는, 게이트 절연막(3)과 패시베이션막(7) 사이의 층에 위치하도록 배치되어 있다. 단, 제3 패턴 배치예와는 달리 용량(62d)을 형성하기 위한 전극(64)은 설치되어 있지 않고, 공통 전극(Com)과 노드(제2 용량의 일단측의 전극)(netA)의 층 사이에 용량(제2 용량)(62d')이 형성되어 있다.
이와 같이, 제2 용량의 일단측의 전극으로서의 노드(netA)는, TFT 기판(71)의, 패시베이션막(7)보다 공통 전극(Com)으로부터 멀어지는 측의 층에 의해 형성되어 있다.
또한, 센서 회로(62')의 영역에는, 광 검출 동작에 이용하는 백라이트 광 이외의 외광을 차광하기 위해서 블랙 매트릭스(21)가 전체 면에 설치되어 있다.
제4 패턴 배치예에서는, 공통 전극(Com)이 크게 떨어진 위치에 있는 노드(netA)와의 사이에 작은 용량값을 갖는 용량(62d')을 형성하고 있기 때문에, 용량(62d')의 전극 면적이 제3 패턴 배치예의 용량(62d)과 동일한 경우에는 제3 패턴 배치예보다 용량값(Ccvr)이 작아지는데, 센서 회로(62)가 차지하는 면적을 크게 함으로써 상기 전극 면적을 크게 할 수 있기 때문에, 용량값(Ccvr)을 압압의 검출 감도에 문제의 없을 정도로까지 증대시킬 수 있다. 이 경우에는, 패시베이션막(7) 상에 용량(62d)의 전극을 제작할 필요가 없으므로, 센서 회로(62')의 패턴 가공을 용이하게 행할 수 있다. 또한, 노드(netA)가 소스 메탈(6)로 형성되어 있으므로, 노드(netA)와 포토 다이오드(62b)의 소스 전극(62bs)과의 접속이 용이하다.
다음으로, 도 23~도 28을 참조하여, 본 실시 형태의 액정 표시 장치(50)의, 광 검출 모드에 의한 동작(제2 동작)과 압압 검출 모드에 의한 동작(제1 동작)의 구분 사용에 관한 실시예를 설명한다.
<제1 실시예>
본 실시예는, 광 센서 회로(62)의 광 검출 모드에 의한 동작과 압압 검출 모드에 의한 동작의 구분 사용에 관한 실시예다.
본 실시예에서는, 도 24에 도시한 바와 같이 광 검출 모드에 의한 동작을 이용하는 소프트웨어와, 압압 검출 모드에 의한 동작을 이용하는 소프트웨어의 각각을 이용하는 경우에, 각 소프트웨어의 실행 개시를 검지함으로써 센서 회로(62)를 어느쪽의 모드로 동작시킬 것인지를 결정한다. 설명을 알기 쉽게 하기 위해서, 여기에서는 광 검출 모드에 의한 동작을 이용하는 소프트웨어와 압압 검출 모드에 의한 동작을 이용하는 소프트웨어를, 각각 상이한 애플리케이션 소프트웨어로 이루어지는 것으로 하고 있지만, 2종류의 소프트웨어는 동일한 애플리케이션 소프트웨어에 포함되어 있어도 좋다.
예를 들면 도 24에서는, 액정 표시 장치(50)에 있어서 스캐너용 소프트웨어와 음악 연주용 소프트웨어를 이용하는 것으로 한다. 이들 소프트웨어는 예를 들면 센싱 화상 처리 장치(57)를 포함하는 외부의 컴퓨터 구성 중에 저장되어 있다. 우선 (1)에서 스캐너용 소프트웨어의 실행을 개시하면, 스캐너용 소프트웨어는 센서 주사 신호선 구동 회로(54)에 광 검출 구동을 행하도록 지시를 보낸다. 이에 의해 센서 주사 신호선 구동 회로(54)는, 센서 회로(62)에 광 검출 모드용의 시퀀스에 의한 리세트 펄스(Prst) 및 판독 펄스(Prwn)를 출력한다. 광 검출 모드에서는, 예를 들면 (2)에 도시한 바와 같이 화면을 명함으로 가려서 명함의 스캐닝을 행하면, 센서 회로(62)는 백라이트 광의 반사를 이용해서 (2')에 도시한 바와 같이 명함의 화상을 판독한다. (3)에 도시한 바와 같이 화면 상으로부터 명함을 치우면 (3')에 도시한 바와 같이 화상은 인식되지 않는다.
다음으로, (4)에서 스캐너용 소프트웨어를 종료하고 음악 연주용 소프트웨어의 실행을 개시하면, 음악 연주용 소프트웨어는 센서 주사 신호선 구동 회로(54)에 압압 검출 구동을 행하도록 지시를 보낸다. 이에 의해 센서 주사 신호선 구동 회로(54)는, 센서 회로(62)에 압압 검출 모드용의 시퀀스에 의한 리세트 펄스(Prst) 및 판독 펄스(Prwn)를 출력한다. 압압 검출 모드에서는, 예를 들면 (5)에 도시한 바와 같이 화면 상에 나타내진 소정의 터치 센싱 영역을 손가락이나 스타일러스펜 등으로 압압하면, (5')에 도시한 바와 같이 압압 위치의 좌표를 검출해서 그 영역에 대응하는 음을 스피커로부터 발생시킨다. 또한, (6)에 도시한 바와 같이 복수 개소의 터치 센싱 영역를 압압하면, (6')에 도시한 바와 같이 각각의 영역에 대응하는 음을 동시에 발생시키는 등의 것도 가능하다.
도 23에, 상기의 센서 회로(62)에 대한 광 검출 구동과 압압 검출 구동의 전환 동작을 신호 파형도로 나타낸다.
전환 지시는, 예를 들면, 센싱 화상 처리 장치(57)로부터 센서 주사 신호선 구동 회로(54)에 공급되는 모드 제어 신호(s1)에 의해 행해진다. 모드 제어 신호(s1)는 예를 들면 도 23에 도시한 바와 같은 펄스 신호이며, 스캐너용 소프트웨어나 음악 연주용 소프트웨어의 실행 개시에 의해, 광 검출 구동과 압압 검출 구동을 전환하게 되는 경우에 컴퓨터 내부에서 발생된다. 모드 제어 신호(s1)로서, 광 검출 구동을 지시하는 것을 제1 제어 신호, 압압 검출 구동을 지시하는 것을 제2 제어 신호라고 한다. 모드 제어 신호(s1)가 센서 주사 신호선 구동 회로(54)에 공급될 때에는, 제1 제어 신호와 제2 제어 신호 중 어느 한쪽이 선택적으로 공급된다. 본 실시예에서는, 일반적으로는 현재 표시하고 있는 화면의 다음에 표시하는 화면에 대해서, 제1 제어 신호와 제2 제어 신호 중 어느 것을 센서 주사 신호선 구동 회로(54)에 공급할 것인지를, 다음에 표시하는 화면의 데이터에 기초해서 결정하는 구성으로 할 수 있다. 현재 표시하고 있는 화면에는, 표시 장치의 전원 OFF 상태의 화면도 포함된다.
도 23에는, 일단, 상기 모드 제어 신호(s1)에 의해 광 검출 구동과 압압 검출 구동 중 어느 한쪽이 개시되면, 다른 쪽의 검출 구동으로 전환하는 모드 제어 신호(s1)가 발생될 때까지, 각 센서 회로(62)가 1 수직 기간(1V)마다, 광 검출 구동의 경우에는 광 검출 모드에 의한 동작을, 압압 검출 구동의 경우에는 압압 검출 모드에 의한 동작을 반복하는 예가 나타나 있다. 광 검출 구동의 경우에는, 포토 다이오드(62b)에서의 수광이 있을 때와 없을 때에 센서 출력 전압(Vo)에 D.R.1의 차가 생김으로써 광 검출의 유무를 식별한다. 압압 검출 구동의 경우에는, 압압이 있을 때와 없을 때에 D.R.2의 차가 생김으로써 압압 검출의 유무를 식별한다.
모드 제어 신호(s1)로서, 도 23의 아래에서 2번째에 도시한 바와 같이 광 검출 구동 기간과 압압 검출 구동 기간의 경계의 타이밍에서 공급되는, 광 검출 구동과 압압 검출 구동을 전환하는 지시를 행하는 펄스가 가능하다. 예를 들면, 모드 제어 신호(s1)에 광 검출 구동용의 것과 압압 검출 구동용의 것이 있는 경우에, 센서 주사 신호선 구동 회로(54)는, 이 모드 제어 신호(s1)를 수취하면, 스타트 펄스와 모드 제어 신호(s1)를 논리 연산함으로써 광 검출 구동용의 시프트 펄스 혹은 압압 검출 구동용의 시프트 펄스를 생성하고, 센서 주사 신호선 구동 회로(54)의 내부에 설치된 시프트 레지스터에 입력하는 동작을 행하는 것을 들 수 있다. 광 검출 구동용의 모드 제어 신호(s1)와 압압 검출 구동용의 모드 제어 신호(s1)에서, 예를 들면 펄스 폭, 펄스 극성, 소정의 타이밍 신호에 대한 위상차 등을 서로 다르게 해 두면, 동일한 스타트 펄스와의 논리 연산을 행해도, 서로 타이밍, 펄스 폭, 진폭 및 극성 등이 상이한 펄스를 얻을 수 있기 때문에, 광 검출 구동용의 리세트 펄스(Prst1) 및 압압 검출 구동용의 리세트 펄스(Prst2)나 판독 펄스(Prwn)를 생성할 수 있다. 이것은 다른 실시예에서도 마찬가지이다.
혹은, 센서 주사 신호선 구동 회로(54)는, 모드 제어 신호(s1)를 수취하면, 센서 주사 신호선 구동 회로(54)의 내부에 설치된 광 검출 구동용의 시프트 레지스터와 압압 검출 구동용의 시프트 레지스터 중 어느 것에 스타트 펄스가 입력되도록 하는 것인지를, 입력 경로를 결정하는 스위치 등으로 전환해도 좋다. 해당 스위치는, 모드 제어 신호(s1)가 광 검출 구동용의 것인지 압압 검출 구동용의 것인지에 따라서 스타트 펄스가 입력되는 앞의 시프트 레지스터가 전환되게 동작하도록 구성하는 것도 가능하며, 단일한 펄스 극성으로 이루어지는 모드 제어 신호(s1)의 펄스가 입력될 때마다, 스타트 펄스의 입력처를 광 검출 구동용의 시프트 레지스터와 압압 검출 구동용의 시프트 레지스터 사이에서 전환하도록 구성하는 것도 가능하다. 각각의 시프트 레지스터에 의해, 리세트 펄스(Prst1·Prst2)나 판독 펄스(Prwn)의 타이밍, 펄스 폭 및 진폭을 개별적으로 설정할 수 있다. 또한, 도 1에 도시한 바와 같이, 판독 펄스(Prwn)의 타이밍 및 파형이 일정하면, 리세트 펄스(Prst1·Prst2)만을 광 검출 구동용과 압압 검출 구동용으로 나누어 생성해도 좋다.
또한, 모드 제어 신호(s1)로서, 도 23의 최하부에 도시한 바와 같이, 리세트 펄스(Prst)의 타이밍에서 리세트 펄스(Prst)의 펄스 폭을 광 검출 구동용(Prst1)과 압압 검출 구동용(Prst2) 중 어느 것으로 할지를 지시하기 위해서, 리세트 펄스(Prst)의 하이 전압의 출력 기간을 정하도록 한 인에이블 신호 등도 가능하다.
도 25에, 도 23 및 도 24의 동작을 행하기 위한 흐름도를 나타낸다. 여기에서는 일례로서, 컴퓨터 구성의 센싱 화상 처리 장치(57)를 동작의 주체로 하지만, 이것에 한하지 않고, 액정 표시 장치(50)의 내외부에 관계없이 임의의 장소에 설치된 제어부(예를 들면, 통상적인 액정 컨트롤러 등)가 동작의 주체로 될 수 있다. 이것은 다른 실시예에서도 마찬가지이다.
우선 스텝 S11에서는, 임의의 애플리케이션 소프트웨어를 기동시켰을 때에, 스캐너 기능(즉 광 검출 모드) 혹은 터치 패널 기능(압압 검출 모드)이 필요한지의 여부를 판정한다. 스텝 S11에서 스캐너 기능 혹은 터치 패널 기능이 필요하다고 판정한 경우에는 스텝 S12로 진행하고, 기동하고 있는 애플리케이션 소프트웨어에 필요한 모드 제어 신호(s1)가 광 검출 구동용의 것인지 압압 검출 구동용의 것인지를 판정한다. 스텝 S11에서 스캐너 기능 혹은 터치 패널 기능이 필요하다고 판정한 경우에는 처리를 종료한다.
이어서 스텝 S13으로 진행하여, 스텝 S12에서 판정한 필요한 모드 제어 신호(s1)를 선택해서 설정한다. 이에 의해, 예를 들면 센싱 화상 처리 장치(57)로부터 센서 주사 신호선 구동 회로(54)에 모드 제어 신호(s1)가 공급된다. 이어서 스텝 S14로 진행하여, 센서 주사 신호선 구동 회로(54)에 광 검출 구동 혹은 압압 검출 구동을 행하게 함으로써, 센서 판독 회로(55)에 광에 의한 센싱 화상 혹은 용량변동에 대응하는 데이터의 판독을 행하게 하여, 센싱 화상 처리 장치(57)가 센서 판독 회로(55)로부터 취득한 검출 결과로부터, 화면에 대한 입력 점이 존재하는지의 여부를 판정하기 위한 연산을 행한다.
다음의 스텝 S15에서는, 상기 연산 결과로부터 화면에 대한 입력 점이 존재하는지의 여부를 판정한다. 입력 점이 존재하면 스텝 S16으로 진행하고, 입력 점이 존재하지 않으면 스텝 S14로 돌아간다. 스텝 S16에서는 입력 점을 구성하는 각 센싱 점의 수나 화면 상에서의 위치 좌표 등이, 미리 정한 패턴 중 어디에 대응하고 있는 것인가의 판정을 행하고, 스텝 S17에서, 입력 점 수나 위치 좌표에 따른 각 패턴에 대응하는 각 처리로 분기되어 해당 처리를 행한다.
스텝 S17이 종료하면, 최초의 스텝으로 돌아가서, 애플리케이션 소프트웨어가 종료되면 전체의 처리를 종료한다.
<제2 실시예>
본 실시예는, 제1 실시예에서 설명한 모드 제어 신호(s1)에 의한 광 검출 구동과 압압 검출 구동의 전환을 기본으로 하여, 압압 검출 모드에서 동작하고 있는 센서 회로(62)에 의한 압압 검출을 트리거로서 광 검출 구동을 개시하는 동작에 대해 설명한다.
본 실시예에서는, 도 27에 도시한 바와 같이 압압 검출 모드에서 동작하고 있는 센서 회로(62)의 영역을 이용하여 그 영역에 압압을 행함으로써, 광 검출 구동으로 이행할 수 있도록 하고 있다. 압압 검출 모드에서 동작하고 있는 센서 회로(62)의 영역은, 예를 들면 임의의 애플리케이션 소프트웨어를 기동시켰을 때에 디폴트로 화면 상에 메뉴 영역으로서 표시되도록 해 둔다. 이 영역은 메뉴 영역 이외에 화면 전체의 영역이어도 된다. (1)은 이 영역에 압압을 행하지 않은 상태를 나타내고 있고, 이 영역에 손가락을 가까이해도, (1')에 도시한 바와 같이 압압 검출이나 광 검출도 행해지지 않는다.
다음으로, (2)에 도시한 바와 같이, 상기 애플리케이션 소프트웨어로 스캐너 기능을 실행하고 싶은 경우에, 메뉴 영역으로서 표시되어 있는 압압 검출 모드의 동작 영역을 손가락으로 압압한다. 이때, (2')에 도시한 바와 같이 압압이 행해진 장소의 검출이 행해진다. 그리고, 이 압압 검출에 의해, 액정 표시 장치(50)는 광 검출 구동으로 이행해야 됨을 인식하고, 광 검출 구동을 개시한다. 광 검출 모드에 있어서 (3)에 도시한 바와 같이 지문을 스캐닝하기 위해 손가락을 화면에 접촉시켰다(혹은 손가락으로 화면을 압압했다)고 한다면, (3')에 도시한 바와 같이 지문의 데이터가 취득된다. 또한, (3')에 도시한 바와 같이 접근한 손의 그림자의 데이터 등도 동시에 취득되는 경우가 있어, 압압 검출과는 다른 검출이 행해지는 것을 알 수 있다. 상기의 지문을 취하기 위해 손가락으로 접촉하는 화면의 영역은, 미리 압압 검출 모드에서 동작하고 있었던 센서 회로(62)의 메뉴 영역의 동작 모드가 변화한 것이어도 좋고, 해당 메뉴 영역과는 다른 영역으로 설정되어도 좋다.
또한, 광 검출 모드를 해제하고 싶은 경우에는, 소정 시간 방치함으로써 해제되도록 하거나, 다시 동일한 메뉴 영역을 압압함으로써 해제되도록 하거나, 다른 메뉴 영역을 압압함으로써 해제되도록 하는 것 등을 할 수 있다.
제1 실시예와 마찬가지로, 모드 제어 신호(s1)로서, 광 검출 구동을 지시하는 것을 제1 제어 신호, 압압 검출 구동을 지시하는 것을 제2 제어 신호라고 한다. 모드 제어 신호(s1)가 센서 주사 신호선 구동 회로(54)에 공급될 때에는, 제1 제어 신호와 제2 제어 신호 중 어느 한쪽이 선택적으로 공급된다. 본 실시예에서는, 일반적으로는, 현재 표시하고 있는 화면의 다음에 표시하는 화면에 대해서, 제1 제어 신호와 제2 제어 신호 중 어느 것을 센서 주사 신호선 구동 회로(54)에 공급할지를, 현재 표시하고 있는 화면에 있어서 센서 회로(62)가 압압 검출 회로로서 동작하고 있는 표시면의 소정 영역에 대한 압압의 유무에 의해 결정한다. 현재 표시하고 있는 화면에는, 표시 장치의 전원 OFF 상태의 화면도 포함된다.
도 26에, 상기의 센서 회로(62)에 대한 광 검출 구동의 개시 동작을 신호 파형도로 나타낸다.
센서 주사 신호선 구동 회로(54)는, 미리 압압 검출 구동용의 리세트 펄스(Prst2) 및 판독 펄스(Prwn)를 출력하고 있다. 예를 들면 센싱 화상 처리 장치(57)는, 센서 출력 전압(Vom)이, 압압의 없을 때보다 D.R만큼 낮아지면 압압이 있는 것으로 인식하여, 센서 주사 신호선 구동 회로(54)에 광 검출 구동을 개시시키기 위한 모드 제어 신호(s1)를 공급한다. 이에 의해 센서 주사 신호선 구동 회로(54)는 광 검출 구동을 개시하고, 대상이 되는 센서 회로(62)는 광 검출 모드에서 동작한다.
도 28에, 도 26 및 도 27의 동작을 행하기 위한 흐름도를 도시한다.
우선 스텝 S21에서, 임의의 애플리케이션 소프트웨어를 기동시켰을 때에, 광 검출과 압압 검출 중 어느 하나가 필요한지의 여부를 판정한다. 필요하다고 판정한 경우에는 스텝 S22로 진행하고, 어떠한 것도 필요하지 않다고 판정한 경우에는 처리를 종료한다. 스텝 S22에서, 기동하고 있는 애플리케이션 소프트웨어는 스캐너 등의 광 검출 수단이 필요하지 않은지의 여부를 판정한다. 필요한 경우에는 광 검출 구동용의 모드 제어 신호(s1)를 출력하고, 도 25의 스텝 S14~S17의 처리를 행하고 처리를 종료한다. 필요하지 않은 경우에는 압압 검출용의 모드 제어 신호(s1)를 출력하고, 스텝 S23으로 진행한다.
스텝 S23에서는 센서 판독 회로(55)에 용량 변동에 대응하는 센싱 데이터를 취득시켜, 센싱 화상 처리 장치(57)가 센서 판독 회로(55)로부터 취득한 검출 결과로부터, 화면에 대한 입력 점이 존재하는지의 여부를 판정하기 위한 연산을 행한다. 다음 스텝 S24에서는, 상기 연산 결과로부터 화면에 대한 입력 점이 존재하는지의 여부를 판정한다. 입력 점이 존재하면 스텝 S25로 진행하고, 입력 점이 존재하지 않으면 스텝 S23으로 돌아간다.
스텝 S25에서는 광에 의한 센싱 화상을 센서 판독 회로(55)에 취득시켜, 센싱 화상 처리 장치(57)가 센서 판독 회로(55)로부터 취득한 검출 결과로부터 입력 위치 좌표를 연산한다. 다음 스텝 S26에서는, 스텝 S25에서 얻어진 결과로부터, 센싱 화상에 따른 각 처리를 행한다.
스텝 S26이 종료하면, 최초의 스텝으로 돌아가서, 애플리케이션 소프트웨어가 종료되면 전체의 처리를 종료한다.
이상, 본 실시 형태에 대해서 설명했다. 또한, 포토 다이오드로는 제1~제4 패턴 배치예의 설명에서 예를 든 다이오드 접속의 전계 효과 트랜지스터나 바이폴라 트랜지스터(포토 트랜지스터를 포함함) 등의 각종 트랜지스터를 이용할 수 있는 것 외에, pin 포토 다이오드 등의 통상적인 다이오드 적층 구조를 갖는 포토 다이오드를 이용하는 것이 가능하다. 즉, 전류-전압 특성이 다이오드 특성을 갖고, 광 조사에 의해 내부 도전율이 변화하는 소자는 모두 본 발명에서의 포토 다이오드로서 사용 가능하다.
본 발명의 표시 장치는, 상기 과제를 해결하기 위해서, 표시 영역에, 포토 다이오드와 제1 용량과 제2 용량과 출력 앰프를 포함하는 제1 회로이며, 상기 포토 다이오드의 캐소드와, 상기 제1 용량의 일단과, 상기 제2 용량의 일단과, 상기 출력 앰프의 입력이 서로 제1 노드에서 접속되어 있고, 상기 제2 용량의 타단측의 전극이 표시 패널의 표시면을 갖는 기판에 형성되어 있음과 함께, 상기 제2 용량의 일단측의 전극이 상기 제2 용량의 타단측의 전극에 대하여, 상기 표시 패널의 두께 방향의, 상기 표시면으로부터 멀어지는 측에서 대향하고 있는 제1 회로를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기의 발명에 따르면, 제2 용량은, 표시면에 압압을 행함으로써 타단측의 전극에 변위가 발생하고, 일단측의 전극과 타단측의 전극의 사이의 거리가 변화함에 따른 용량값의 변화를 발생하므로, 터치 센서의 검출 소자가 되어, 제1 회로는 터치 센서로서 기능한다. 제1 회로를 광 센서로서 이용할 때에는 포토 다이오드의 광 조사 강도에 따른 리크를 검출하면 되고, 제1 회로를 터치 센서로서 이용할 때에는, 포토 다이오드를 순방향으로 도통시킨 후에 제1 용량의 타단측의 전극에, 포토 다이오드에 역바이어스 전압이 인가되는 전압을 인가하여, 포토 다이오드의 광 조사 강도에 따른 리크가 발생하지 않을 정도의 짧은 시간에 제1 노드의 전압에 따른 출력을 출력 앰프로부터 취출하면 된다.
이상에 의해, 표시 성능을 손상시키지 않고도 저가격화하는 동시에 소형화가 가능한 높은 신뢰성의 터치 패널 기능을 구비할 수 있는 표시 장치를 실현할 수 있다는 효과를 발휘한다.
본 발명의 표시 장치는, 상기 과제를 해결하기 위해서, 표시 영역에, 포토 다이오드와 제1 용량과 제2 용량과 출력 앰프를 포함하는 제1 회로이며, 상기 포토 다이오드의 캐소드와, 상기 제1 용량의 일단과, 상기 제2 용량의 일단과, 상기 출력 앰프의 입력이 서로 제1 노드에서 접속되어 있고, 상기 제2 용량의 타단측의 전극이 표시 패널의 표시면을 갖는 기판에 형성되어 있음과 함께, 상기 제2 용량의 일단측의 전극이 상기 제2 용량의 타단측의 전극에 대하여, 상기 표시 패널의 두께 방향의, 상기 표시면으로부터 멀어지는 측에서 대향하고 있는 제1 회로를 구비하고 있고, 상기 포토 다이오드의 애노드에 제1 직류 전압이 인가되고, 제1 기간에 상기 애노드에 상기 제1 직류 전압이 인가됨으로써 상기 포토 다이오드를 순방향으로 도통시키고, 상기 제1 기간에 계속되는 제2 기간에 상기 애노드에 상기 제1 직류 전압이 인가된 상태에서 상기 제1 용량의 타단에 제2 펄스를 인가해서 상기 제1 노드의 전압을 상기 포토 다이오드에 역바이어스 전압이 인가되는 상태가 되도록 변화시키고, 상기 제2 펄스가 인가되어 있는 기간에 상기 출력 앰프로부터의 출력을 취출하는 것을 특징으로 한다.
상기의 발명에 따르면, 제2 용량은, 표시면에 압압을 행함으로써 타단측의 전극에 변위가 발생하고, 일단측의 전극과 타단측의 전극의 사이의 거리가 변화함에 따른 용량값의 변화를 발생하므로, 터치 센서의 검출 소자가 되어, 제1 회로는 터치 센서로서 기능한다. 포토 다이오드의 애노드에는 제1 직류 전압이 인가되고, 제1 기간에는 이에 의해 포토 다이오드가 순방향으로 도통해서 제1 노드가 대략 제1 직류 전압이 된다.
또한, 제2 기간에는, 애노드에 제1 직류 전압이 인가되어 있는 상태에서 제1 용량의 타단에 제2 펄스가 인가되고, 제1 노드의 전압은 포토 다이오드에 역바이어스 전압이 인가되는 상태가 되도록 변화하는데, 그때의 제1 노드의 전압은, 제1 용량 및 제2 용량의 각 용량값의 비율로 정해지는 전압이 된다. 상기 제1 용량은, 압압에 의해 변화하지 않지만, 상기 제2 용량이 변화하기 때문에, 결국 상기 제2 용량에 따라서 출력 전압이 변화하게 된다. 그리고, 제2 펄스가 인가되어 있는 기간에 출력 앰프의 출력을 취출하므로, 표시면에 대한 압압의 유무를 검출할 수 있다.
압압의 검출을 제2 펄스가 인가되어 있는 기간에 행하기 때문에, 포토 다이오드에 대한 광 조사가 있어도, 역바이어스 상태가 되는 포토 다이오드의 리크에 의해 제1 노드의 전압이 변동될 우려가 적어, 광 조사가 압압의 검출 동작에 있어서 제1 노드를 변동시키는 노이즈가 되는 것을 회피할 수 있다.
이상에 의해, 표시 성능을 손상시키지 않고도 저가격화하는 동시에 소형화가 가능한 높은 신뢰성의 터치 패널 기능을 구비할 수 있는 표시 장치를 실현할 수 있다는 효과를 발휘한다. 또한, 제1 직류 전압은, 펄스가 아니라 DC 전압이기 때문에 타이밍을 규정할 필요가 없어, 타이밍 설정이 더욱 용이해진다는 효과를 발휘한다.
본 발명의 표시 장치는, 상기 과제를 해결하기 위해서, 표시 영역에, 포토 다이오드와 제1 용량과 제2 용량과 출력 앰프를 포함하는 제1 회로이며, 상기 포토 다이오드의 캐소드와, 상기 제1 용량의 일단과, 상기 제2 용량의 일단과, 상기 출력 앰프의 입력이 서로 제1 노드에서 접속되어 있고, 상기 제2 용량의 타단측의 전극이 표시 패널의 표시면을 갖는 기판에 형성되어 있음과 함께, 상기 제2 용량의 일단측의 전극이 상기 제2 용량의 타단측의 전극에 대하여, 상기 표시 패널의 두께 방향의, 상기 표시면으로부터 멀어지는 측에서 대향하고 있는 제1 회로를 구비하고 있어, 상기 포토 다이오드의 애노드에 상기 포토 다이오드를 순방향으로 도통시키는 제1 펄스를 인가하고, 상기 제1 펄스가 인가되어 있는 기간 내에 상기 제1 용량의 타단에 제2 펄스를 인가해서 상기 제1 노드의 전압을 상기 포토 다이오드에 역바이어스 전압이 인가되는 상태가 되도록 변화시키고, 상기 제2 펄스가 인가되어 있는 기간에 상기 출력 앰프로부터의 출력을 취출하는 것을 특징으로 한다.
상기의 발명에 따르면, 제2 용량은, 표시면에 압압을 행함으로써 타단측의 전극에 변위가 발생하고, 일단측의 전극과 타단측의 전극의 사이의 거리가 변화함에 따른 용량값의 변화를 발생하므로, 터치 센서의 검출 소자가 되어, 제1 회로는 터치 센서로서 기능한다. 제1 펄스가 포토 다이오드의 애노드에 인가되면 포토 다이오드가 순방향으로 도통하여, 제1 노드는 대략 제1 펄스의 하이 레벨의 전압이 된다.
또한, 그 상태에서 제1 용량의 타단에 제2 펄스가 인가되고, 제1 노드의 전압은 포토 다이오드에 역바이어스 전압이 인가되는 상태가 되도록 변화하는데, 그때의 제1 노드의 전압은, 제1 용량 및 제2 용량의 각 용량값의 비율로 정해지는 전압이 된다. 상기 제1 용량은 압압에 의해 변화하지 않지만, 상기 제2 용량이 변화하기 때문에, 결국 상기 제2 용량에 따라서 출력 전압이 변화하게 된다. 그리고, 제2 펄스가 인가되어 있는 기간에 출력 앰프의 출력을 취출하므로, 표시면에 대한 압압의 유무를 검출할 수 있다.
압압의 검출을 제2 펄스가 인가되어 있는 기간에 행하기 때문에, 포토 다이오드에 대한 광 조사가 있어도, 역바이어스 상태가 되는 포토 다이오드의 리크에 의해 제1 노드의 전압이 변동될 우려가 적어, 광 조사가 압압의 검출 동작에 있어서 제1 노드를 변동시키는 노이즈가 되는 것을 회피할 수 있다.
이상에 의해, 표시 성능을 손상시키지 않고도 저가격화하는 동시에 소형화가 가능한 높은 신뢰성의 터치 패널 기능을 구비할 수 있는 표시 장치를 실현할 수 있다는 효과를 발휘한다.
또한, 제2 펄스가 인가되어 있는 기간에 포토 다이오드에 인가되는 역바이어스 전압은 비교적 작으므로, 포토 다이오드의 광 조사의 강약에 의한 내부 도전율의 차가 작다. 따라서, 압압의 검출 동작에 있어서 광 조사에 의한 노이즈는 극소하게 억제되어, 압압의 검출 정밀도는 매우 높다는 효과를 발휘한다.
본 발명의 표시 장치는, 상기 과제를 해결하기 위해서, 표시 영역에, 포토 다이오드와 제1 용량과 제2 용량과 출력 앰프를 포함하는 제1 회로이며, 상기 포토 다이오드의 캐소드와, 상기 제1 용량의 일단과, 상기 제2 용량의 일단과, 상기 출력 앰프의 입력이 서로 제1 노드에서 접속되어 있고, 상기 제2 용량의 타단측의 전극이 표시 패널의 표시면을 갖는 기판에 형성되어 있음과 함께, 상기 제2 용량의 일단측의 전극이 상기 제2 용량의 타단측의 전극에 대하여, 상기 표시 패널의 두께 방향의, 상기 표시면으로부터 멀어지는 측에서 대향하고 있는 제1 회로를 구비하고 있고, 상기 포토 다이오드의 애노드에 상기 포토 다이오드를 순방향으로 도통시키는 제1 펄스를 인가하고, 상기 제1 펄스가 인가되는 기간에 계속해서 상기 제1 용량의 타단에 제2 펄스를 인가하여 상기 제1 노드의 전압을 상기 포토 다이오드에 역바이어스 전압이 인가되는 상태가 되도록 변화시키고, 상기 제2 펄스가 인가되어 있는 기간에 상기 출력 앰프로부터의 출력을 취출하는 것을 특징으로 한다.
상기의 발명에 따르면, 제2 용량은, 표시면에 압압을 행함으로써 타단측의 전극에 변위가 발생하고, 일단측의 전극과 타단측의 전극의 사이의 거리가 변화함에 따른 용량값의 변화를 발생하므로, 터치 센서의 검출 소자가 되어, 제1 회로는 터치 센서로서 기능한다. 제1 펄스가 포토 다이오드의 애노드에 인가되면 포토 다이오드가 순방향으로 도통하여, 제1 노드는 대략 제1 펄스의 하이 레벨의 전압이 된다.
또한, 그 상태에서 제1 용량의 타단에 제2 펄스가 인가되고, 제1 노드의 전압은 포토 다이오드에 역바이어스 전압이 인가되는 상태가 되도록 변화하는데, 그때의 제1 노드의 전압은, 제1 용량 및 제2 용량의 각 용량값의 비율로 정해지는 전압이 된다. 상기 제1 용량은 압압에 의해 변화하지 않지만, 상기 제2 용량이 변화하기 때문에, 결국 상기 제2 용량에 따라서 출력 전압이 변화하게 된다. 그리고, 제2 펄스가 인가되어 있는 기간에 출력 앰프의 출력을 취출하므로, 표시면에 대한 압압의 유무를 검출할 수 있다.
압압의 검출을 제2 펄스가 인가되어 있는 기간에 행하기 때문에, 포토 다이오드에 대한 광 조사가 있어도, 역바이어스 상태가 되는 포토 다이오드의 리크에 의해 제1 노드의 전압이 변동될 우려가 적어, 광 조사가 압압의 검출 동작에 있어서 제1 노드를 변동시키는 노이즈가 되는 것을 회피할 수 있다.
이상에 의해, 표시 성능을 손상시키지 않고도 저가격화하는 동시에 소형화가 가능한 높은 신뢰성의 터치 패널 기능을 구비할 수 있는 표시 장치를 실현할 수 있다는 효과를 발휘한다.
또한, 제2 펄스의 인가 타이밍을 제1 펄스의 종료 타이밍을 이용해서 용이하게 설정할 수 있다는 효과를 발휘한다.
또한, 제1 펄스의 기간을 짧게 할 수 있으므로, 제1 펄스의 기간에서의 포토 다이오드의 순방향 도통 상태에 대한 광 조사에 의한 노이즈를 극소하게 억제할 수 있다. 따라서, 압압의 검출 정밀도를 더욱 높일 수 있다는 효과를 발휘한다.
본 발명의 표시 장치는, 상기 과제를 해결하기 위해서, 액정 표시 장치이며, 상기 제2 용량의 타단측의 전극은 공통 전극인 것을 특징으로 한다.
상기의 발명에 따르면, 공통 전극을 터치 센서에 이용할 수 있으므로, 제2 용량의 타단측의 전극을 별도로 설치할 필요가 없다는 효과를 발휘한다.
본 발명의 표시 장치는, 상기 과제를 해결하기 위해서, 상기 제2 용량의 일단측의 전극이, 매트릭스 기판의 패시베이션막보다 상기 제2 용량의 타단측의 전극에 가까운 층으로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기의 발명에 따르면, 제2 용량의 일단측의 전극과 타단측의 전극의 사이의 거리가 작아지므로, 제2 용량을 크게 할 수 있다. 따라서, 압압의 검출 감도를 높일 수 있는 동시에 광 조사에 의한 노이즈에 대한 내성을 높일 수 있는, 즉, 압압의 검출 정밀도를 높일 수 있다는 효과를 발휘한다.
또한, 제2 용량의 전극간 거리가 작으므로, 제2 용량의 전극 면적이 작아도 용량값을 크게 할 수 있다. 따라서, 제1 회로의 점유 면적이 작을 때에도, 압압의 검출 감도를 크게 할 수가 있어, 제1 회로의 고밀도화나 표시 영역의 개구율의 향상을 도모할 수 있다는 효과를 발휘한다.
본 발명의 표시 장치는, 상기 과제를 해결하기 위해서, 상기 제2 용량의 일단측의 전극은 회소 전극과 동일한 층의 투명 전극이며, 상기 제2 용량의 일단측의 전극과 상기 제2 용량의 타단측의 전극의 사이에 액정층이 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기의 발명에 따르면, 액정 표시 장치의 회소 전극을 구성하는 투명 전극의 층을 제2 용량의 일단측의 전극으로 하고, 액정층을 용량의 주된 유전체에 이용하기 때문에, 제2 용량을 용이하게 형성할 수 있다는 효과를 발휘한다.
본 발명의 표시 장치는, 상기 과제를 해결하기 위해서, 상기 제2 용량의 일단측의 전극이, 매트릭스 기판의 패시베이션막에 대하여 상기 제2 용량의 타단측의 전극으로부터 멀어지는 측의 층으로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기의 발명에 따르면, 제2 용량의 일단측의 전극을, 매트릭스 기판의 기존의 층을 이용해서 용이하게 형성할 수 있다는 효과를 발휘한다.
본 발명의 표시 장치는, 상기 과제를 해결하기 위해서, 상기 제2 용량의 일단측의 전극은 게이트 메탈로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기의 발명에 따르면, 제2 용량의 일단측의 전극을, 매트릭스 기판의 기존의 게이트 메탈을 이용해서 용이하게 형성할 수 있다는 효과를 발휘한다.
본 발명의 표시 장치는, 상기 과제를 해결하기 위해서, 상기 제2 용량의 일단측의 전극은 소스 메탈로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기의 발명에 따르면, 제2 용량의 일단측의 전극을, 매트릭스 기판의 기존의 소스 메탈을 이용해서 용이하게 형성할 수 있다는 효과를 발휘한다.
본 발명의 표시 장치는, 상기 과제를 해결하기 위해서, 상기 제1 노드는 게이트 메탈로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기의 발명에 따르면, 제1 노드가 게이트 메탈로 형성되어 있으므로, 제1 노드와, 출력 앰프에 전계 효과 트랜지스터를 이용하는 경우의 게이트 전극과의 접속이 용이하다는 효과를 발휘한다.
본 발명의 표시 장치는, 상기 과제를 해결하기 위해서, 상기 제1 노드는 소스 메탈로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기의 발명에 따르면, 제1 노드가 소스 메탈로 형성되어 있으므로, 제1 노드와, 제2 용량의 일단측의 전극이나, 포토 다이오드를 전계 효과 트랜지스터의 다이오드 접속으로 구성할 때의 소스 전극과의 접속이 용이하다는 효과를 발휘한다.
본 발명의 표시 장치의 구동 방법은, 상기 과제를 해결하기 위해서, 표시 영역에, 포토 다이오드와 제1 용량과 제2 용량과 출력 앰프를 포함하는 제1 회로이며, 상기 포토 다이오드의 캐소드와, 상기 제1 용량의 일단과, 상기 제2 용량의 일단과, 상기 출력 앰프의 입력이 서로 제1 노드에서 접속되어 있고, 상기 제2 용량의 타단측의 전극이 표시 패널의 표시면을 갖는 기판에 형성되어 있음과 함께, 상기 제2 용량의 일단측의 전극이 상기 제2 용량의 타단측의 전극에 대하여, 상기 표시 패널의 두께 방향의, 상기 표시면으로부터 멀어지는 측에서 대향하고 있는 제1 회로를 구비하고 있는 표시 장치를 구동하는 표시 장치의 구동 방법이며, 상기 포토 다이오드의 애노드에 제1 직류 전압을 인가하고, 제1 기간에 상기 애노드에 상기 제1 직류 전압을 인가함으로써 상기 포토 다이오드를 순방향으로 도통시키고, 상기 제1 기간에 계속되는 제2 기간에 상기 애노드에 상기 제1 직류 전압이 인가된 상태에서 상기 제1 용량의 타단에 제2 펄스를 인가해서 상기 제1 노드의 전압을 상기 포토 다이오드에 역바이어스 전압이 인가되는 상태가 되도록 변화시키고, 상기 제2 펄스가 인가되어 있는 기간에 상기 출력 앰프로부터의 출력을 취출하는 제1 동작을 행하게 하는 것을 특징으로 한다.
상기의 발명에 따르면, 포토 다이오드의 애노드에 제1 직류 전압을 인가하고, 제1 기간에는 이에 의해 포토 다이오드가 순방향으로 도통해서 제1 노드가 대략 제1 직류 전압이 된다.
또한, 제2 기간에는, 애노드에 제1 직류 전압이 인가되어 있는 상태에서 제1 용량의 타단에 제2 펄스가 인가되어, 제1 노드의 전압은 포토 다이오드에 역바이어스 전압이 인가되는 상태가 되도록 변화하는데, 그때의 제1 노드의 전압은, 제1 용량 및 제2 용량의 각 용량값의 비율로 정해지는 전압이 된다. 상기 제1 용량은 압압에 의해 변화하지 않지만, 상기 제2 용량이 변화하기 때문에, 결국 상기 제2 용량에 따라서 출력 전압이 변화하게 된다. 그리고, 제2 펄스가 인가되어 있는 기간에 출력 앰프의 출력을 취출하므로, 표시면에 대한 압압의 유무를 검출할 수 있다.
압압의 검출을 제2 펄스가 인가되어 있는 기간에 행하기 때문에, 포토 다이오드에 대한 광 조사가 있어도, 역바이어스 상태가 되는 포토 다이오드의 리크에 의해 제1 노드의 전압이 변동될 우려가 적어, 광 조사가 압압의 검출 동작에 있어서 제1 노드를 변동시키는 노이즈가 되는 것을 회피할 수 있다.
이상에 의해, 표시 성능을 손상시키지 않고도 저가격화하는 동시에 소형화가 가능한 높은 신뢰성의 터치 패널 기능을 구비할 수 있는 표시 장치의 구동 방법을 실현할 수 있다는 효과를 발휘한다. 또한, 제1 직류 전압은, 펄스가 아니라 DC 전압이기 때문에 타이밍을 규정할 필요가 없어, 타이밍 설정이 더욱 용이해진다는 효과를 발휘한다.
본 발명의 표시 장치의 구동 방법은, 상기 과제를 해결하기 위해서, 표시 영역에, 포토 다이오드와 제1 용량과 제2 용량과 출력 앰프를 포함하는 제1 회로이며, 상기 포토 다이오드의 캐소드와, 상기 제1 용량의 일단과, 상기 제2 용량의 일단과, 상기 출력 앰프의 입력이 서로 제1 노드에서 접속되어 있고, 상기 제2 용량의 타단측의 전극이 표시 패널의 표시면을 갖는 기판에 형성되어 있음과 함께, 상기 제2 용량의 일단측의 전극이 상기 제2 용량의 타단측의 전극에 대하여, 상기 표시 패널의 두께 방향의, 상기 표시면으로부터 멀어지는 측에서 대향하고 있는 제1 회로를 구비하고 있는 표시 장치를 구동하는 표시 장치의 구동 방법이며, 상기 포토 다이오드의 애노드에 상기 포토 다이오드를 순방향으로 도통시키는 제1 펄스를 인가하고, 상기 제1 펄스가 인가되어 있는 기간 내에 상기 제1 용량의 타단에 제2 펄스를 인가해서 상기 제1 노드의 전압을 상기 포토 다이오드에 역바이어스 전압이 인가되는 상태가 되도록 변화시키고, 상기 제2 펄스가 인가되어 있는 기간에 상기 출력 앰프로부터의 출력을 취출하는 제1 동작을 행하게 하는 것을 특징으로 한다.
상기의 발명에 따르면, 제1 펄스가 포토 다이오드의 애노드에 인가되면 포토 다이오드가 순방향으로 도통하여, 제1 노드는 대략 제1 펄스의 하이 레벨의 전압이 된다. 또한, 그 상태에서 제1 용량의 타단에 제2 펄스가 인가되고, 제1 노드의 전압은 포토 다이오드에 역바이어스 전압이 인가되는 상태가 되도록 변화하는데, 그때의 제1 노드의 전압은, 제1 용량 및 제2 용량의 각 용량값의 비율로 정해지는 전압이 된다. 상기 제1 용량은 압압에 의해 변화하지 않지만, 상기 제2 용량이 변화하기 때문에, 결국 상기 제2 용량에 따라서 출력 전압이 변화하게 된다. 그리고, 제2 펄스가 인가되어 있는 기간에 출력 앰프의 출력을 취출하므로, 표시면에 대한 압압의 유무를 검출할 수 있다.
압압의 검출을 제2 펄스가 인가되어 있는 기간에 행하기 때문에, 포토 다이오드에 대한 광 조사가 있어도, 역바이어스 상태가 되는 포토 다이오드의 리크에 의해 제1 노드의 전압이 변동될 우려가 적어, 광 조사가 압압의 검출 동작에 있어서 제1 노드를 변동시키는 노이즈가 되는 것을 회피할 수 있다.
이상에 의해, 표시 성능을 손상시키지 않고도 저가격화하는 동시에 소형화가 가능한 높은 신뢰성의 터치 패널 기능을 구비할 수 있는 표시 장치의 구동 방법을 실현할 수 있다는 효과를 발휘한다.
본 발명의 표시 장치의 구동 방법은, 상기 과제를 해결하기 위해서, 표시 영역에, 포토 다이오드와 제1 용량과 제2 용량과 출력 앰프를 포함하는 제1 회로이며, 상기 포토 다이오드의 캐소드와, 상기 제1 용량의 일단과, 상기 제2 용량의 일단과, 상기 출력 앰프의 입력이 서로 제1 노드에서 접속되어 있고, 상기 제2 용량의 타단측의 전극이 표시 패널의 표시면을 갖는 기판에 형성되어 있음과 함께, 상기 제2 용량의 일단측의 전극이 상기 제2 용량의 타단측의 전극에 대하여, 상기 표시 패널의 두께 방향의, 상기 표시면으로부터 멀어지는 측에서 대향하고 있는 제1 회로를 구비하고 있는 표시 장치를 구동하는 표시 장치의 구동 방법이며, 상기 포토 다이오드의 애노드에 상기 포토 다이오드를 순방향으로 도통시키는 제1 펄스를 인가하고, 상기 제1 펄스가 인가되는 기간에 계속해서 상기 제1 용량의 타단에 제2 펄스를 인가하여 상기 제1 노드의 전압을 상기 포토 다이오드에 역바이어스 전압이 인가되는 상태가 되도록 변화시키고, 상기 제2 펄스가 인가되어 있는 기간에 상기 출력 앰프로부터의 출력을 취출하는 제1 동작을 행하게 하는 것을 특징으로 한다.
상기의 발명에 따르면, 제1 펄스가 포토 다이오드의 애노드에 인가되면 포토 다이오드가 순방향으로 도통하여, 제1 노드는 대략 제1 펄스의 하이 레벨의 전압이 된다. 또한, 그 상태에서 제1 용량의 타단에 제2 펄스가 인가되고, 제1 노드의 전압은 포토 다이오드에 역바이어스 전압이 인가되는 상태가 되도록 변화하는데, 그때의 제1 노드의 전압은, 제1 용량 및 제2 용량의 각 용량값의 비율로 정해지는 전압이 된다. 상기 제1 용량은 압압에 의해 변화하지 않지만, 상기 제2 용량이 변화하기 때문에, 결과적으로 상기 제2 용량에 따라서 출력 전압이 변화하게 된다. 그리고, 제2 펄스가 인가되어 있는 기간에 출력 앰프의 출력을 취출하므로, 표시면에 대한 압압의 유무를 검출할 수 있다.
압압의 검출을 제2 펄스가 인가되어 있는 기간에 행하기 때문에, 포토 다이오드에 대한 광 조사가 있어도, 역바이어스 상태가 되는 포토 다이오드의 리크에 의해 제1 노드의 전압이 변동될 우려가 적어, 광 조사가 압압의 검출 동작에 있어서 제1 노드를 변동시키는 노이즈가 되는 것을 회피할 수 있다.
이상에 의해, 표시 성능을 손상시키지 않고도 저가격화하는 동시에 소형화가 가능한 높은 신뢰성의 터치 패널 기능을 구비할 수 있는 표시 장치를 실현할 수 있다는 효과를 발휘한다.
또한, 제2 펄스의 인가 타이밍을 제1 펄스의 종료 타이밍을 이용해서 용이하게 설정할 수 있다는 효과를 발휘한다.
또한, 제1 펄스의 기간을 짧게 할 수 있으므로, 제1 펄스의 기간에서의 포토 다이오드의 순방향 도통 상태에 대한 광 조사에 의한 노이즈를 극소하게 억제할 수 있다. 따라서, 압압의 검출 정밀도를 더욱 높일 수 있다는 효과를 발휘한다.
본 발명의 표시 장치의 구동 방법은, 상기 과제를 해결하기 위해서, 상기 표시 장치는, 상기 표시 영역에, 수광 소자를 갖고 상기 수광 소자에 대한 광 조사 강도를 검출하는 광 센서 회로를 구비하고 있고, 상기 광 센서 회로를 동작시키는 제1 제어 신호와, 상기 제1 회로에 상기 제1 동작을 행하게 하는 제2 제어 신호를 선택적으로 상기 표시 장치의 구동 회로에 공급하고, 현재 표시하고 있는 화면의 다음에 표시하는 화면에 대해서, 상기 제1 제어 신호와 상기 제2 제어 신호 중 어느 것을 상기 구동 회로에 공급할 것인지를, 상기 다음에 표시하는 화면의 데이터에 기초해서 결정하는 것을 특징으로 한다.
상기의 발명에 따르면, 다음에 표시하는 화면의 데이터에 기초하여, 제1 제어 신호와 제2 제어 신호 중 어느 것을 구동 회로에 공급할 것인지를 용이하게 결정할 수 있다는 효과를 발휘한다.
본 발명의 표시 장치의 구동 방법은, 상기 과제를 해결하기 위해서, 상기 표시 장치는, 상기 표시 영역에, 수광 소자를 갖고 상기 수광 소자에 대한 광 조사 강도를 검출하는 광 센서 회로를 구비하고 있고, 상기 광 센서 회로를 동작시키는 제1 제어 신호와, 상기 제1 회로에 상기 제1 동작을 행하게 하는 제2 제어 신호를 선택적으로 상기 표시 장치의 구동 회로에 공급하고, 현재 표시하고 있는 화면의 다음에 표시하는 화면에 대해서, 상기 제1 제어 신호와 상기 제2 제어 신호 중 어느 것을 상기 구동 회로에 공급할 것인지를, 상기 현재 표시하고 있는 화면에 있어서 상기 제1 회로가 상기 제1 동작을 행하고 있는 상기 표시면의 소정 영역에 대한 압압의 유무를, 상기 제1 동작에 의해 취출한 상기 출력 앰프의 출력으로부터 검출한 결과를 이용해서 결정하는 것을 특징으로 한다.
상기의 발명에 따르면, 제1 회로가 제1 동작을 행하고 있는 표시면의 소정 영역에 대한 압압의 유무에 의해, 제1 제어 신호와 제2 제어 신호 중 어느 것을 구동 회로에 공급할 것인지를 용이하게 결정하므로, 사용자의 의사에 따른 검출 동작의 선택을 용이하게 행할 수 있다는 효과를 발휘한다.
본 발명의 표시 장치의 구동 방법은, 상기 과제를 해결하기 위해서, 상기 제1 회로를 압압 검출 회로로서 동작시키기 위해 상기 제1 동작을 행하게 하고, 상기 제1 회로를 광 센서 회로로서 동작시키기 위해 상기 포토 다이오드의 애노드에 상기 포토 다이오드를 순방향으로 도통시키는 제3 펄스를 인가하고, 상기 제3 펄스가 인가된 기간의 종료에 의해 상기 포토 다이오드에 역바이어스 전압이 인가된 상태가 되도록 해서 상기 종료에서부터 소정 기간이 경과한 시점에서 상기 제1 용량의 타단에 제4 펄스를 인가하여 상기 제1 노드의 전압을 상기 출력 앰프로부터의 출력이 가능한 상태가 되도록 변화시키고, 상기 제4 펄스가 인가되어 있는 기간에 상기 출력 앰프로부터의 출력을 취출하는 제2 동작을 행하게 하는 것을 특징으로 한다.
상기의 발명에 따르면, 광 센서 회로와 압압 검출 회로를 제1 회로에서 겸하기 때문에, 광 센서 회로와 압압 검출 회로를 개별적으로 설치할 필요가 없어, 표시 장치의 구성을 간략화하거나 회소의 개구율을 향상시킬 수 있다는 효과를 발휘한다.
본 발명은 상술한 각 실시 형태에 한정되는 것이 아니라, 각 실시 형태를 조합해도 되며, 청구항에 나타낸 범위에서 다양한 변경이 가능하다. 즉, 청구항에 나타낸 범위에서 적절히 변경한 기술적 수단을 조합해서 얻어지는 실시 형태에 대해서도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.
본 발명은, 액정 표시 장치를 비롯한 각종 표시 장치에 적절히 사용할 수 있다.
2 : 게이트 메탈 6 : 소스 메탈
50 : 액정 표시 장치(표시 장치) 51 : 표시 패널
62 : 센서 회로(제1 회로) 62' : 센서 회로(제1 회로)
62a : TFT(출력 앰프) 62b : 포토 다이오드
62c : 용량(제1 용량, 제2 용량의 일단측의 전극)
62d : 용량(제2 용량) 62d' : 용량(제2 용량)
64 : 전극(제2 용량의 일단측의 전극)　
Com : 공통 전극(제2 용량의 타단측의 전극)　
netA : 노드(제1 노드)　
Prst, Prstn : 리세트 펄스(제1 펄스, 제3 펄스)　
Prw, Prwn : 판독 펄스(제2 펄스, 제4 펄스)

Claims (18)

  1. 표시 영역에, 포토 다이오드와 제1 용량과 제2 용량과 출력 앰프를 포함하는 제1 회로로서,
    상기 포토 다이오드의 캐소드와, 상기 제1 용량의 일단과, 상기 제2 용량의 일단과, 상기 출력 앰프의 입력이 서로 제1 노드에서 접속되어 있고,
    상기 제2 용량의 타단측의 전극이 표시 패널의 표시면을 갖는 기판에 형성되어 있음과 함께, 상기 제2 용량의 일단측의 전극이 상기 제2 용량의 타단측의 전극에 대하여, 상기 표시 패널의 두께 방향의, 상기 표시면으로부터 멀어지는 측에서 대향하고 있는 제1 회로를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  2. 표시 영역에, 포토 다이오드와 제1 용량과 제2 용량과 출력 앰프를 포함하는 제1 회로로서,
    상기 포토 다이오드의 캐소드와, 상기 제1 용량의 일단과, 상기 제2 용량의 일단과, 상기 출력 앰프의 입력이 서로 제1 노드에서 접속되어 있고,
    상기 제2 용량의 타단측의 전극이 표시 패널의 표시면을 갖는 기판에 형성되어 있음과 함께, 상기 제2 용량의 일단측의 전극이 상기 제2 용량의 타단측의 전극에 대하여, 상기 표시 패널의 두께 방향의, 상기 표시면으로부터 멀어지는 측에서 대향하고 있는 제1 회로를 구비하고 있고,
    상기 포토 다이오드의 애노드에 제1 직류 전압이 인가되고, 제1 기간에 상기 애노드에 상기 제1 직류 전압이 인가됨으로써 상기 포토 다이오드를 순방향으로 도통시키고, 상기 제1 기간에 계속되는 제2 기간에 상기 애노드에 상기 제1 직류 전압이 인가된 상태에서 상기 제1 용량의 타단에 제2 펄스를 인가해서 상기 제1 노드의 전압을 상기 포토 다이오드에 역바이어스 전압이 인가되는 상태가 되도록 변화시키고, 상기 제2 펄스가 인가되어 있는 기간에 상기 출력 앰프로부터의 출력을 취출하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  3. 표시 영역에, 포토 다이오드와 제1 용량과 제2 용량과 출력 앰프를 포함하는 제1 회로로서,
    상기 포토 다이오드의 캐소드와, 상기 제1 용량의 일단과, 상기 제2 용량의 일단과, 상기 출력 앰프의 입력이 서로 제1 노드에서 접속되어 있고,
    상기 제2 용량의 타단측의 전극이 표시 패널의 표시면을 갖는 기판에 형성되어 있음과 함께, 상기 제2 용량의 일단측의 전극이 상기 제2 용량의 타단측의 전극에 대하여, 상기 표시 패널의 두께 방향의, 상기 표시면으로부터 멀어지는 측에서 대향하고 있는 제1 회로를 구비하고 있고,
    상기 포토 다이오드의 애노드에 상기 포토 다이오드를 순방향으로 도통시키는 제1 펄스를 인가하고, 상기 제1 펄스가 인가되어 있는 기간 내에 상기 제1 용량의 타단에 제2 펄스를 인가해서 상기 제1 노드의 전압을 상기 포토 다이오드에 역바이어스 전압이 인가되는 상태가 되도록 변화시키고, 상기 제2 펄스가 인가되어 있는 기간에 상기 출력 앰프로부터의 출력을 취출하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  4. 표시 영역에, 포토 다이오드와 제1 용량과 제2 용량과 출력 앰프를 포함하는 제1 회로로서,
    상기 포토 다이오드의 캐소드와, 상기 제1 용량의 일단과, 상기 제2 용량의 일단과, 상기 출력 앰프의 입력이 서로 제1 노드에서 접속되어 있고,
    상기 제2 용량의 타단측의 전극이 표시 패널의 표시면을 갖는 기판에 형성되어 있음과 함께, 상기 제2 용량의 일단측의 전극이 상기 제2 용량의 타단측의 전극에 대하여, 상기 표시 패널의 두께 방향의, 상기 표시면으로부터 멀어지는 측에서 대향하고 있는 제1 회로를 구비하고 있고,
    상기 포토 다이오드의 애노드에 상기 포토 다이오드를 순방향으로 도통시키는 제1 펄스를 인가하고, 상기 제1 펄스가 인가되는 기간에 계속해서 상기 제1 용량의 타단에 제2 펄스를 인가하여 상기 제1 노드의 전압을 상기 포토 다이오드에 역바이어스 전압이 인가되는 상태가 되도록 변화시키고, 상기 제2 펄스가 인가되어 있는 기간에 상기 출력 앰프로부터의 출력을 취출하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 액정 표시 장치이며, 상기 제2 용량의 타단측의 전극은 공통 전극인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제2 용량의 일단측의 전극이, 매트릭스 기판의 패시베이션막보다 상기 제2 용량의 타단측의 전극에 가까운 층으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제2 용량의 일단측의 전극은 회소 전극과 동일한 층의 투명 전극이며, 상기 제2 용량의 일단측의 전극과 상기 제2 용량의 타단측의 전극의 사이에 액정층이 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  8. 제5항에 있어서, 상기 제2 용량의 일단측의 전극이, 매트릭스 기판의 패시베이션막에 대하여 상기 제2 용량의 타단측의 전극으로부터 멀어지는 측의 층으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제2 용량의 일단측의 전극은 게이트 메탈로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  10. 제8항에 있어서, 상기 제2 용량의 일단측의 전극은 소스 메탈로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  11. 제4항에 있어서, 상기 제1 노드는 게이트 메탈로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  12. 제4항에 있어서, 상기 제1 노드는 소스 메탈로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  13. 표시 영역에, 포토 다이오드와 제1 용량과 제2 용량과 출력 앰프를 포함하는 제1 회로로서, 상기 포토 다이오드의 캐소드와, 상기 제1 용량의 일단과, 상기 제2 용량의 일단과, 상기 출력 앰프의 입력이 서로 제1 노드에서 접속되어 있고, 상기 제2 용량의 타단측의 전극이 표시 패널의 표시면을 갖는 기판에 형성되어 있음과 함께, 상기 제2 용량의 일단측의 전극이 상기 제2 용량의 타단측의 전극에 대하여, 상기 표시 패널의 두께 방향의, 상기 표시면으로부터 멀어지는 측에서 대향하고 있는 제1 회로를 구비하고 있는 표시 장치를 구동하는 표시 장치의 구동 방법이며,
    상기 포토 다이오드의 애노드에 제1 직류 전압을 인가하고, 제1 기간에 상기 애노드에 상기 제1 직류 전압을 인가함으로써 상기 포토 다이오드를 순방향으로 도통시키고, 상기 제1 기간에 계속되는 제2 기간에 상기 애노드에 상기 제1 직류 전압이 인가된 상태에서 상기 제1 용량의 타단에 제2 펄스를 인가해서 상기 제1 노드의 전압을 상기 포토 다이오드에 역바이어스 전압이 인가되는 상태가 되도록 변화시키고, 상기 제2 펄스가 인가되어 있는 기간에 상기 출력 앰프로부터의 출력을 취출하는 제1 동작을 행하게 하는 것을 특징으로 하는 표시 장치의 구동 방법.
  14. 표시 영역에, 포토 다이오드와 제1 용량과 제2 용량과 출력 앰프를 포함하는 제1 회로로서, 상기 포토 다이오드의 캐소드와, 상기 제1 용량의 일단과, 상기 제2 용량의 일단과, 상기 출력 앰프의 입력이 서로 제1 노드에서 접속되어 있고, 상기 제2 용량의 타단측의 전극이 표시 패널의 표시면을 갖는 기판에 형성되어 있음과 함께, 상기 제2 용량의 일단측의 전극이 상기 제2 용량의 타단측의 전극에 대하여, 상기 표시 패널의 두께 방향의, 상기 표시면으로부터 멀어지는 측에서 대향하고 있는 제1 회로를 구비하고 있는 표시 장치를 구동하는 표시 장치의 구동 방법으로서,
    상기 포토 다이오드의 애노드에 상기 포토 다이오드를 순방향으로 도통시키는 제1 펄스를 인가하고, 상기 제1 펄스가 인가되어 있는 기간 내에 상기 제1 용량의 타단에 제2 펄스를 인가해서 상기 제1 노드의 전압을 상기 포토 다이오드에 역바이어스 전압이 인가되는 상태가 되도록 변화시키고, 상기 제2 펄스가 인가되어 있는 기간에 상기 출력 앰프로부터의 출력을 취출하는 제1 동작을 행하게 하는 것을 특징으로 하는 표시 장치의 구동 방법.
  15. 표시 영역에, 포토 다이오드와 제1 용량과 제2 용량과 출력 앰프를 포함하는 제1 회로로서, 상기 포토 다이오드의 캐소드와, 상기 제1 용량의 일단과, 상기 제2 용량의 일단과, 상기 출력 앰프의 입력이 서로 제1 노드에서 접속되어 있고, 상기 제2 용량의 타단측의 전극이 표시 패널의 표시면을 갖는 기판에 형성되어 있음과 함께, 상기 제2 용량의 일단측의 전극이 상기 제2 용량의 타단측의 전극에 대하여, 상기 표시 패널의 두께 방향의, 상기 표시면으로부터 멀어지는 측에서 대향하고 있는 제1 회로를 구비하고 있는 표시 장치를 구동하는 표시 장치의 구동 방법으로서,
    상기 포토 다이오드의 애노드에 상기 포토 다이오드를 순방향으로 도통시키는 제1 펄스를 인가하고, 상기 제1 펄스가 인가되는 기간에 계속해서 상기 제1 용량의 타단에 제2 펄스를 인가해서 상기 제1 노드의 전압을 상기 포토 다이오드에 역바이어스 전압이 인가되는 상태가 되도록 변화시키고, 상기 제2 펄스가 인가되어 있는 기간에 상기 출력 앰프로부터의 출력을 취출하는 제1 동작을 행하게 하는 것을 특징으로 하는 표시 장치의 구동 방법.
  16. 제13항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 표시 장치는, 상기 표시 영역에, 수광 소자를 갖고 상기 수광 소자에 대한 광 조사 강도를 검출하는 광 센서 회로를 구비하고 있고, 상기 광 센서 회로를 동작시키는 제1 제어 신호와, 상기 제1 회로에 상기 제1 동작을 행하게 하는 제2 제어 신호를 선택적으로 상기 표시 장치의 구동 회로에 공급하고, 현재 표시하고 있는 화면의 다음에 표시하는 화면에 대해서, 상기 제1 제어 신호와 상기 제2 제어 신호 중 어느 것을 상기 구동 회로에 공급할 것인지를, 상기 다음에 표시하는 화면의 데이터에 기초해서 결정하는 것을 특징으로 하는 표시 장치의 구동 방법.
  17. 제13항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 표시 장치는, 상기 표시 영역에, 수광 소자를 갖고 상기 수광 소자에 대한 광 조사 강도를 검출하는 광 센서 회로를 구비하고 있고, 상기 광 센서 회로를 동작시키는 제1 제어 신호와, 상기 제1 회로에 상기 제1 동작을 행하게 하는 제2 제어 신호를 선택적으로 상기 표시 장치의 구동 회로에 공급하고, 현재 표시하고 있는 화면의 다음에 표시하는 화면에 대해서, 상기 제1 제어 신호와 상기 제2 제어 신호 중 어느 것을 상기 구동 회로에 공급할 것인지를, 상기 현재 표시하고 있는 화면에 있어서 상기 제1 회로가 상기 제1 동작을 행하고 있는 상기 표시면의 소정 영역에 대한 압압의 유무를, 상기 제1 동작에 의해 취출한 상기 출력 앰프의 출력으로부터 검출한 결과를 이용해서 결정하는 것을 특징으로 하는 표시 장치의 구동 방법.
  18. 제13항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 회로를 압압 검출 회로로서 동작시키기 위해 상기 제1 동작을 행하게 하고, 상기 제1 회로를 광 센서 회로로서 동작시키기 위해 상기 포토 다이오드의 애노드에 상기 포토 다이오드를 순방향으로 도통시키는 제3 펄스를 인가하고, 상기 제3 펄스가 인가된 기간의 종료에 의해 상기 포토 다이오드에 역바이어스 전압이 인가된 상태가 되도록 해서 상기종료에서부터 소정 기간이 경과한 시점에서 상기 제1 용량의 타단에 제4 펄스를 인가하여 상기 제1 노드의 전압을 상기 출력 앰프로부터의 출력이 가능한 상태가 되도록 변화시키고, 상기 제4 펄스가 인가되어 있는 기간에 상기 출력 앰프로부터의 출력을 취출하는 제2 동작을 행하게 하는 것을 특징으로 하는 표시 장치의 구동 방법.
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