TWI427516B - 影像輸入裝置，影像輸入－輸出裝置及電子單元 - Google Patents

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Description

影像輸入裝置，影像輸入-輸出裝置及電子單元
本發明關於一種影像輸入裝置、影像輸入-輸出(文後稱為I/O)裝置及電子單元，其容許一近接物件(例如一手指及一尖筆)之位置、形狀或尺寸藉由捕捉其一影像而做光學性偵測。
近年來，電子單元(例如一行動電話、個人數位助理(PDA)、數位相機、個人電腦(PC)監視器及電視機)都有使用一光感測器而具一觸控面板功能之趨勢。觸控面板備有一光感測器及一薄膜電晶體(TFT)，用於影像顯示驅動，並可利用光感測器透過光偵測而偵測出一物件(例如一手指及一尖筆)之位置。
在相關技術中，此位置偵測已藉由使用一由外部光產生之物件陰影，或藉由偵測一從背光發出且從一物件表面反射之顯示光的反射光而達成。惟，在黑暗中並無法取得陰影。同時，在黑色顯示中無法使用反射光之方法亦不可行，再者，來自光感測器之信號可能被埋於顯示雜訊中，因為顯示圖案影響到反射光之強度。
為了解決諸問題，日本專利申請案2006-301864(JP 2006-301864A)揭露一觸控面板，其中一發出紅外光以做為偵測光之光源係設於一液晶顯示器(LCD)之背光部分。在此觸控面板中，一光感測器利用一偏光板會在紅外光區中失去其偏光特徵及顯示器組件對於紅外光有一高透射比等現象，而偵測到從一物件表面反射之紅外光。據此，即使是在黑暗中或黑色顯示中仍可達成位置偵測，且信號不受雜訊顯示圖案影響。此外，日本專利申請案2006-276223(JP 2006-276223A)揭露一方法，其中一光源係利用分時驅動法驅動，且外部光與雜訊之影響可以藉由採取二影像之差異以取得較高訊噪比(S/N)而去除，影像則各在光源之一光接通(ON)期間及一光斷開(OFF)期間取得。
惟，上述揭露內容之問題在於，當外部光強度(外部光照明)強時，光感測器變得飽和或者光轉繞至待偵測物件之後側，且此光感測器飽和及外部光漏失會在偵測反射光時降低偵測準確度。
再者，在JP 2006-276223A之揭露內容中，因為在光接通期間與光斷開期間之間有一由分時控制引起之時滯，當一待偵測之物件移動時，一錯誤信號會因為時滯而產生，偵測之準確度也因而降低。特別是，錯誤信號所產生之效應在物件移動速度大時，或是物件之偵測表面尺寸小時，特別明顯。更有甚者，此錯誤信號也會在外部光強度因時滯而改變時產生。
吾人想要的是提供一種影像輸入裝置、影像輸入-輸出裝置及電子單元，其容許一近接物件之位置、形狀或尺寸上的資訊準確地取得，而無關於使用狀況。
一種影像輸入裝置包括：一光源；一光源驅動部分，係以接通(ON)期間較斷開(OFF)期間短之方式交替控制光源之接通-斷開驅動；一第一光偵測元件，具有一光敏性波長範圍且涵蓋光源發光之一波長範圍；一光偵測元件驅動部分，驅動第一光偵測元件，使得讀取操作是在各自的光接收期間之後執行，該光接收期間在接通(ON)期間與斷開(OFF)期間兩者之長度相等；及一影像處理部分，係基於來自第一光偵測元件之輸出信號而取得一物件位置、形狀及尺寸上之物件資訊。影像處理部分產生一第一差異影像以做為一接通(ON)影像與一斷開(OFF)影像之間之一差異，接通(ON)影像與斷開(OFF)影像則基於接通(ON)期間與斷開(OFF)期間第一光偵測元件之各自輸出信號而取得，及隨後影像處理部分基於第一差異影像而透過資料處理以取得物件資訊。
一種影像輸入-輸出裝置包括：一顯示面板；一顯示面板驅動部分，係以顯示面板發光之接通(ON)期間較短於顯示面板未發光之斷開(OFF)期間的方式控制顯示面板之接通-斷開驅動；一第一光偵測元件，具有一光敏性波長範圍且涵蓋光源發光之一波長範圍；一光偵測元件驅動部分，驅動第一光偵測元件，使得讀取操作是在各自的光接收期間之後執行，該光接收期間在接通(ON)期間與斷開(OFF)期間兩者之長度相等；及一影像處理部分，係基於來自第一光偵測元件之輸出信號而取得一物件位置、形狀及尺寸上之物件資訊。影像處理部分產生一第一差異影像以做為一接通(ON)影像與一斷開(OFF)影像之間之一差異，接通(ON)影像與斷開(OFF)影像則基於接通(ON)期間與斷開(OFF)期間第一光偵測元件之各自輸出信號而取得，及隨後影像處理部分基於第一差異影像而透過資料處理以取得物件資訊。
根據本發明之一實施例之一種電子單元包括：一光源；一光源驅動部分，係以接通(ON)期間較斷開(OFF)期間短之方式交替控制光源之接通-斷開驅動；一第一光偵測元件，具有一光敏性波長範圍且涵蓋光源發光之一波長範圍；一光偵測元件驅動部分，驅動第一光偵測元件，使得讀取操作是在各自的光接收期間之後執行，該光接收期間在接通(ON)期間與斷開(OFF)(OFF)期間兩者之長度相等；及一影像處理部分，係基於來自第一光偵測元件之輸出信號而取得一物件位置、形狀及尺寸上之物件資訊。影像處理部分產生一第一差異影像以做為一接通(ON)影像與一斷開(OFF)影像之間之一差異，接通(ON)影像與斷開(OFF)影像則基於接通(ON)期間與斷開(OFF)期間第一光偵測元件之各自輸出信號而取得，及隨後影像處理部分基於第一差異影像而透過資料處理以取得物件資訊。
在根據本發明之實施例之影像輸入裝置、影像輸入/輸出裝置及電子單元中，從光源或顯示面板發出之光係在接通期間從待偵測物件之表面反射，且反射光及外部光皆在第一光偵測元件中偵測。同時，在斷開期間則僅外部光在第一光偵測元件中偵測。影像處理部分基於這些輸出而從接通期間之一接通影像與斷開期間之一斷開影像產生一差異影像，以基於差異影像而偵測一物件之位置或類似者，及基於差異影像而偵測物件之位置等。在此，由於接通期間係設定為較短於斷開期間，且接通/斷開期間之各讀取操作是在經過一彼此相同之光接收時間後執行，相較於藉由分時驅動而驅動之接通/斷開期間彼此相等的情況，在接通期間與斷開期間之各光接收時間即減少。
根據影像輸入裝置、影像輸入/輸出裝置及電子單元，光源或顯示面板係在接通期間及斷開期間交替，使得接通期間係設定為較短於斷開期間，且第一光偵測元件是在經過一彼此相同之光接收時間後才在各期間執行。影像處理部分基於來自第一光偵測元件之這些輸出而從接通期間取得之一接通影像與斷開期間取得之一斷開影像產生一差異影像，及基於差異影像而實施影像處理。依此方式，第一光偵測元件較不易飽和，即使是外部光強時，且當一物件正在移動或外部光強度不固定時，一錯誤信號之產生也受到抑制。據此，一近接物件之位置、形狀或尺寸上的資訊即可準確取得，而無關於使用狀況。
本發明之實施例將參考圖式詳細說明於後。本發明之闡釋係依據下列順序進行。
(1)實施例：一影像輸入/輸出(I/O)裝置之範例，其中使用一液晶面板。
(2)第一變換型式：一影像輸入/輸出(I/O)裝置之範例，其中使用一有機電致發光(文後稱為EL)顯示器。
(3)應用範例1至5：一電子單元之範例，其中安裝上述影像輸入/輸出(I/O)裝置。
＜實施例＞ [影像輸入/輸出(I/O)裝置之整體組態]
圖1說明根據本發明之一實施例之一影像輸入/輸出裝置(影像I/O裝置1)之整體組態。影像輸入/輸出裝置1係一具有輸入功能之影像顯示裝置，其不僅有一顯示影像(例如在一顯示面板10上之一預定圖型形式及一字元)之顯示功能，也有一藉由捕捉一物件之影像而取得資訊(例如與一螢幕(輸入功能)接觸或接近之物件之位置或類似者)之輸入功能。影像輸入/輸出裝置1包括一顯示面板10、一背光15、一顯示器驅動電路12、一光接收驅動電路13、一影像處理部分14、及一應用程式執行部分11。
顯示面板10係組態以使用一液晶面板(LCD：液晶顯示器)，其中複數個像素完全配置成矩陣。背光15功能有如一光源，用於顯示一影像或偵測一物件。這些顯示面板10及背光15之組態將詳述於後。
顯示器驅動電路12係一執行顯示面板10之一線序影像顯示驅動及背光15之發光驅動的電路，使得一基於顯示資料之影像可以顯示在顯示面板10中。根據本實施例，顯示器驅動電路12控制一紅外光(IR)光源151B發光之接通(ON)及斷開(OFF)，該紅外光源根據一分時驅動而構成背光15(容後詳述)，使得接通期間及斷開期間可以根據一外光強度而最佳化。在此，顯示器驅動電路12相當於一根據本發明之光源驅動部分。
光接收驅動電路13係一執行一光感測器(即一主感測器111A及一子感測器111B，容後詳述)之一線序光接收驅動的電路，該光感測器設置於顯示面板10中。也就是說，光接收驅動電路13驅動主感測器111A及子感測器111B，使得光偵測可以根據接通期間及斷開期間適當地實施，而接通期間及斷開期間係由上述紅外光源151B之時分驅動控制。來自主感測器111A及子感測器111B之輸出(光偵測信號)則記錄在訊框記憶體13A上，做為一影像。在此，光接收驅動電路13相當於一根據本發明之光偵測元件驅動部分。
影像處理部分14係基於從光接收驅動電路13供給之影像而執行一預定影像程序及資料處理，以取得資料處理物件之位置、形狀或尺寸上之資訊。
應用程式執行部分11係基於與物件相關之資訊而根據一特定之應用程式執行一程序，該資訊已先由影像處理部分14取得。其中一程序例如用於將物件之位置座標納入欲顯示於顯示面板10上之顯示資料中。由應用程式執行部分11產生之顯示資料則供給至顯示器驅動電路12。
(顯示面板10之組態)
接著，顯示面板10之組態將詳述於後。圖2揭示顯示面板10及背光15之一截面組態。顯示面板10係組態以致使三原色R、G、B之顯示像素(影像顯示裝置)例如配置成矩陣。在顯示面板10中。一液晶層130被圍封於一對基板110、120之間，且背光15設置於基板110後面。一偏光板116附接於基板110之光入射側上(即靠近背光15之側上)，及一偏光板123附接於基板120之發光側上(即顯示側上)。偏光板116、123配置成一正交之Nicols稜鏡狀態，且其各選擇性透射一特定之偏光成分。
液晶層130根據一電場狀態而調制一通過此處之光，且其係由一橫向電場模式之液晶構成，例如邊緣電場切換(FFS)模式及平面切換(IPS)模式。惟，液晶元件並不限於這些橫向電場模式(例如邊緣電場切換(FFS)模式)，尚有許多液晶驅動模式可以使用。
基板110係驅動側上之一基板，且例如由水晶等構成。複數個用於驅動複數個像素之薄膜電晶體(TFT)110A、二類型之光感測器(主感測器111A與子感測器111B)、及一用於主感測器111A與子感測器111B之光接收器電路的薄膜電晶體(圖中未示)係週期性設置於基板110上。主感測器111A、子感測器111B、用於主感測器111A與子感測器111B之光接收器電路的薄膜電晶體、及用於驅動像素之薄膜電晶體110A例如可藉由同一矽薄膜形成過程而形成於基板110上。薄膜電晶體110A根據一主動式矩陣法驅動各顯示像素，且電氣連接於一像素電極115，容後詳述。
主感測器111A與子感測器111B係光偵測元件，可以在半導體之PN接面部分被照明時偵測出電流及電壓。主感測器111A與子感測器111B之接收器電路(容後詳述)包括例如三枚電晶體，以用於各感測器。主感測器111A與子感測器111B係由一PIN光二極體及一例如矽半導體製之光敏性摻雜層(PDN：P摻雜N)等構成。在此，主感測器111A相當於一根據本發明之一實施例的第一光偵測元件，及子感測器111B相當於一第二光偵測元件。
一平坦膜112形成於基板110上，以令薄膜電晶體110A、主感測器111A及子感測器111B之凹凸不平處變平坦。一共同電極113及複數個像素電極115形成於平坦膜112上，以面對於彼此且其間設有絕緣層114。其中，共同電極113做為所有顯示像素共用之電極，及像素電極115係針對各顯示像素而分隔設置。根據本實施例，像素電極115例如製圖成一梳形組態。藉由此組態，橫向電場模式(例如邊緣電場切換(FFS)模式及平面切換(IPS)模式)之影像顯示驅動即可與液晶層130倂合使用。
基板120係一彩色濾光片側上之一基板，且例如由一玻璃或類似者構成。一紅色濾光片121R、一綠色濾光片121G、及一藍色濾光片121B係在基板120之一側上設置做為彩色濾光片，以面向各自之像素電極。一紅外光透射型炭黑122係與這些紅色濾光片121R、綠色濾光片121G及藍色濾光片121B形成於同一層中。紅外光透射型炭黑122是一用於封阻可見光並透射出紅外光之濾光片。
紅外光透射型炭黑122係由一顏料分散之光阻劑構成，其藉由將一選擇性透射及封阻特定波長範圍光之顏料分散至一例如具有光敏性之光阻材料上而達成。光阻材料之範例包括例如丙烯酸系、聚醯亞胺系及酚醛樹脂系。顏料之範例包括在製造過程中具有耐熱性及光穩定性、用於彩色濾光片或類似者、及可透射近紅外光者。更明確地說，該顏料包括偶氮顏料、酞花青顏料及二噁嗪顏料等等其中至少一者。偶氮顏料呈現紅色、黃色及橘色。酞花青顏料呈現藍色及綠色，而二噁嗪顏料呈現鮮艶色。或者，可以使用黑色有機顏料。
在此組態中，主感測器111A設置於紅外光透射型炭黑122下方。子感測器111B設置於例如一綠色(G)像素與一藍色(B)像素之間之一區域中，且在本發明中綠色濾光片121G延伸至子感測器111B上方。如圖3A及3B中所示，主感測器111A與子感測器111B係以一對一之相等比率交替地配置於顯示區21中。
(背光15之組態)
背光15發出白光以做為顯示用之光源，同時發出近紅外光(波長780至1100奈米)以做為偵測用之光源。背光15之一範例為一發出白光之白色光源151A及一發出近紅外光之紅外光源151B兩者附接於一板狀導光板150之兩端的類型。白色光源151A及紅外光源151B之範例可包括一發光二極體(LED)。藉由此組態，從白色光源151A發出之白光及從紅外光源151B發出之近紅外光係各自傳播通過導光板150內側且從其表面離開。根據本實施例，如上所述，紅外光源151B之接通期間及斷開期間係由顯示器驅動電路12切換。
對於光之偵測，並不必要侷限於上述之近紅外光，而是波長範圍內肉眼無法反應之任意光皆可使用(例如不包括380至780奈米範圍)，即所謂之不可見光。例如，可以使用一波長較短於可見光者之紫外光，特別是一近紫外光(300至380奈米)。惟，由於偏光板116、123在近紫外光(UV)區及可見光區中具有一偏光特徵，當使用近紫外光時，光透射比會降低，因而減少光及被送到顯示影像之偵測量。另方面，由於偏光板116、123之偏光特徵係在使用近紅外光時喪失，可以抑制光之偵測量減少。為了這項原因，當需要一偏光板之液晶面板配合本實施例使用時，有必要使用一近紅外光做為一不可見光。
(主感測器111A與子感測器111B之光敏性波長範圍)
在此，各主感測器111A與子感測器111B之光敏性波長範圍將參考圖4A至4C說明於後。圖4A揭示紅外光源151B之發光波長範圍，及圖4B揭示主感測器111A之光敏性波長範圍，而圖4C揭示子感測器111B之光敏性波長範圍。
當紅外光源151B之發光波長範圍(近紅外光區段)被界定於圖4A中所示之Δλ23(從λ2到λ3之波長)時，主感測器111A之光敏性波長範圍即建立在一較波長λ1長之範圍內，如圖4B之G21所示。也就是說，由於主感測器111A所包括之波長範圍Δλ23是在其光敏性波長範圍內，如圖4A之參考編號G1所示，意指主感測器111A可以偵測到從一物件反射之光。
同時，子感測器111B之光敏性波長範圍是建立在一較波長λ2短之範圍內，如圖4C之G31所示。也就是說，在紅外光源151B之發光波長範圍Δλ23中，子感測器111B之光敏性較低於主感測器111A者(例如，在波長範圍Δλ23中之光敏性為零)。據此，不管紅外光源151B在接通期間或斷開期間，子感測器111B皆捕捉到物件之陰影。主感測器111A與子感測器111B之上述光敏性波長範圍可以藉由在光二極體之光接收平面上安裝一與各光敏性波長範圍相匹配之濾光片等達成。關於濾光片，可以使用一顏料分散之光阻劑，其藉由將一選擇性透射及封阻特定波長範圍光之顏料分散至一例如具有光敏性之光阻材料上而達成。
在此，波長範圍Δλ12(從Δλ1到Δλ2之波長範圍)相當於可見區，且主感測器111A與子感測器111B兩者皆包括可見區，如同光敏性波長範圍。應該注意的是，用於偵測之光之發光波長範圍及主感測器111A與子感測器111B之光敏性波長範圍之間的關係並不限於上述情況。惟，最好是偵測光之波長範圍中的主感測器111A之光敏性較高於子感測器111B者，且一波長範圍可與主感測器111A者相對應之外部光也可以由子感測器111B接收。那是因為子感測器111B具有一功能，可以偵測出一由主感測器111A接收到之外部光造成的錯誤信號，容後詳述。
在此，在本實施例中，外部光是指一並非由紅外光源151B發出且是從一物件表面反射之光。更明確地是指環境光，例如日光及內部照明，及可進一步包括已從背光15發出之白色光轉變成漫射光的光線。
接著，影像輸入/輸出裝置1之功能及效果將說明於後。
[影像輸入/輸出裝置1之顯示操作]
在影像輸入/輸出裝置1中，一用於影像顯示之驅動信號係基於從應用程式執行部分11供給之顯示資料而產生於顯示器驅動電路12中。線序影像顯示驅動隨後即基於該驅動信號而在顯示面板10中執行。此時，顯示器驅動電路12也執行背光15中之白色光源151A之發光驅動。在顯示面板10中，當一較大於一預定臨限電壓之驅動電壓係基於上述驅動信號而施加於共同電極113及像素電極115時，液晶層130中之液晶之定向即被調變。藉此，從背光15發出通過偏光板116而進入液晶層130之白色光係針對各顯示像素而調變，及隨後，通過對應之彩色濾光片121R、121G、121B而朝上發光通過偏光板123。依此方式，一影像即顯示於顯示面板10上。
[影像輸入/輸出裝置1之輸入操作]
同時，當一物件(例如，指尖2或類似者)接觸或接近於顯示面板10時，物件之一影像係根據光接收驅動電路13所執行之線序光接收驅動，而由設置於顯示面板10中之主感測器111A及子感測器111B捕捉。此時，顯示器驅動電路12執行背光15中之紅外光源151B之發光驅動。由於紅外光透射型炭黑122設於主感測器111A上方及綠色濾光片121G設於子感測器111B上方，有可能一近紅外光選擇性進入主感測器111A，及一可見光(在此例子為綠色光)選擇性進入子感測器111B。
從主感測器111A及子感測器111B產生之光偵測信號供給至光接收驅動電路13，並以一捕捉影像形式輸出至影像處理部分14。影像處理部分14藉由基於該捕捉影像而執行一預定影像程序及資料處理，以取得與物件位置或類似者有關之資料。
如上所述之輸入操作(光源驅動操作、光偵測操作、影像程序操作、及設定處理操作)將詳述於後。圖5A係每一訊框期間施加於紅外光源151B之分時驅動操作之時序表(接通期間與斷開期間之一範例)。圖5B揭示一來自於紅外光源151B之輸出，圖5C揭示一根據施加於紅外光源151B之分時驅動的外部光變化型式，圖5D揭示主感測器111A(子感測器111B)中之讀取時序，及圖5E揭示一來自於主感測器111A之輸出。
(1.　紅外光源151B之分時驅動操作)
根據本實施例，顯示器驅動電路12在捕捉到一物件影像時即執行背光15中之紅外光源151B之分時驅動操作，如上所述，使紅外光源151B之接通期間與斷開期間得以切換。因此，每一單位訊框期間之接通期間Ton可以設定成較短於Toff斷開期間(在此為1/60秒)，如圖5A中所示。
如圖5B中所示，來自於紅外光源151B之輸出係一具有峰值A之短長方形脈衝波。紅外光源151B發出之近紅外光之信號強度等於峰值A與接通期間Ton之間之一整數值。因此，儘管文後將另有詳述，接通期間Ton之峰值A係根據外部光之強度控制，以將近紅外光之輸出最佳化。峰值A相當於從紅外光源151B發出之光之強度，且其可藉由驅動電流控制。
依此方式從紅外光源151B輸出之近紅外光係在通過顯示面板10後反射到已接近顯示面板10之物件之表面，並且再次進入顯示面板10。
(2.　藉由主感測器111A及子感測器111B之光偵測操作)
當從物件反射且進入顯示面板10之光透射通過紅外光透射型炭黑122時，其係由設於子感測器111B上方之綠色濾光片121G封阻。據此，主感測器111A即根據由光接收驅動電路13執行之上述線序光接收驅動，其主要用於接收(偵測)從物件反射之光(近紅外光)。同時，外部光係在主感測器111A及子感測器111B內偵測。
此時，主感測器111A及子感測器111B之讀取時序係根據如圖5D中所示之接通期間Ton設定。更明確地說，操作上之重置先在接通期間開始之前實施，而偵測光之累積已從接通期間開端時即開始。接著，累積之光偵測信號在接通期間結尾時(光接收時間：Tr)讀取(接通)。同時，在斷開期間Toff，讀取(斷開)操作是在一光接收期間之後實施，光接收期間之長度等於已經過之接通期間Ton(光接收時間：Tr)。
主感測器111A及子感測器111B之此讀取(及重置)操作係透過線序掃描而藉由光接收驅動電路13之控制執行。更明確地說，光偵測係根據以下之掃描時序實施。在此，圖6係包括主感測器111A在內之等效電路概略圖，及圖7A至9B代表主感測器111A之一掃描時序及紅外光源151B之一發光時序。在此，儘管舉主感測器111A為例，其同樣適用於子感測器111B。
如圖6中所示，包括主感測器111A在內之光接收電路係除了主感測器111A外，其另組態用於包括例如三枚電晶體Tr1至Tr3。這些電晶體Tr1至Tr3例如各由一薄膜電晶體(TFT)等構成。在此光接收電路中，主感測器111A之陰極連接至電源VDD，及其陽極分別連接至電晶體Tr1之汲極與電晶體Tr2之閘極。電晶體Tr1之源極連接至接地端VSS，及其閘極連接至一重置信號線310。電晶體Tr2之源極連接至電源VDD，及其汲極分別連接至電晶體Tr3之汲極。電晶體Tr3之閘極連接至一讀取信號線320，及其源極連接至一光接收信號輸出線330。此光接收信號輸出線330連接至圖中未示之一定電流源。
藉由此組態，當重置信號線310變成「高(H)」狀態時，電晶體Tr1變成接通狀態。結果，在陽極側接收到且根據偵測光量而決定之主感測器111A之光電位係重置於接地端VSS。同時，當讀取信號線320變成「高(H)」狀態時，具有一源極隨耦器功能之電晶體Tr2、Tr3即根據在陽極側接收之主感測器111A之光電位而變成接通狀態，且接收到之光電位輸出至光接收信號輸出線330(讀出資料)。光偵測操作係線序性(從第一至第n線)施加於配置成矩陣之主感測器111A，使得上述讀取及重置操作根據接通期間Ton而以一預定時序(如文後之時序圖1至3中所示)實施。
(時序圖1)
更明確地說，主感測器111A及紅外光源151B可以基於如圖7A及7B中所示之時序圖而各自驅動。如圖7A中所示，在主感測器111A中，一光偵測信號係針對第一至第n線(圖7A之陰影區)而在各曝光時間L1至Ln(光接收時間)中取得。針對第一線之曝光時間L1是從第一線重置點(Reset(1))持續到第一線讀取點(Read(1))。相似地，針對第n線之曝光時間Ln是從第n線重置點(Reset(n))持續到第n線讀取點(Read(n))。此外，該線序掃描需要重置期間ΔReset，以供從第一至第n線依序實施重置操作，並需要讀取期間ΔRead，以供從第一至第n線依序實施重置操作。文後，這些重置期間ΔReset及讀取期間ΔRead即稱為掃描期間。
同時，如圖7B中所示，紅外光源151B之接通期間Ton等於從Reset(1)至Read(n)之上述掃描時序期間。亦即，紅外光源151B設置成使其接通期間Ton可以覆蓋主感測器111A之掃描期間。
當接通期間Ton之此光偵測操作結束時，主感測器111A即在斷開期間Toff開始掃描操作。更明確地說，其在主感測器111A中驅動以使得針對第一線之Reset(1)及紅外光源151B之斷開(OFF)可以在接通期間Ton針對第n線之讀取Read(n)之時序下同時實施。
(時序圖2)
或者，主感測器111A及紅外光源151B可以基於如圖8A及8B中所示之時序圖驅動。同樣在此例子中，在主感測器111A中，一光偵測信號係在各曝光時間L1至Ln(圖8A之陰影區)中取得，並且需要重置期間ΔReset及讀取期間ΔRead，如圖8A中所示。
惟，在此例子中，如圖8B中所示，紅外光源151B之接通期間Ton等於一在上述掃描時序期間中從Reset(n)至Read(1)之期間。亦即，紅外光源151B之接通期間Ton係經設定以避開主感測器111A之掃描期間。在此設定中，所有發光皆落在曝光時間(光接收時間)之範圍內，藉此切掉無用之發光輸出及造成電力消耗降低。在斷開期間Toff之掃描係如時序圖1中所述在接通期間Ton之Read(n)結尾處開始。
(時序圖3)
如果紅外光源151B係經設定使其接通期間Ton得以避開主感測器111A之掃描期間，如上所述，則同樣可以得到圖9A及9B中所示之驅動時序。也就是說，如圖9A中所示，接通期間Ton之Read(1)及斷開期間Toff之Reset(n)可以同時執行。由於接通期間Ton及斷開期間Toff之讀取之間的時滯可以藉此減少，一錯誤信號之產生即可受到有效抑制，同時輸出中之延遲也可獲改善。
亦即，根據本實施例，儘管每單位訊框期間之接通期間Ton較短於斷開期間Toff，在斷開期間Toff之讀取時序仍可基於接通期間Ton之長度而決定。據此，圖5E中所示之此一輸出例如可在主感測器111A中取得。
在此，上述光偵測操作(步驟S11及S12)及影像處理部分14中之影像程序操作(步驟S13至S16)的一流程圖係揭示於圖10中。例如，首先在接通期間Ton一光偵測信號Von1從主感測器111A讀出，及一光偵測信號Von2從子感測器111B讀出，以分別基於光偵測信號Von1取得一影像MA及基於光偵測信號Von2取得一影像SA(步驟S11)。隨後，在斷開期間Toff，一光偵測信號Voff1及一光偵測信號Voff2各自從主感測器111A及子感測器111B讀出，以基於光偵測信號Voff1取得一影像MB及基於光偵測信號Voff2取得一影像SB(步驟S12)。結果，接通期間Ton之影像MA及斷開期間Toff之影像MB即在主感測器111A中依序取得，且接通期間Ton之影像SA及斷開期間Toff之影像SB係在子感測器111B中依序取得。所得之影像MA、SA及影像MB、SB隨後一一輸出至影像處理部分14。
接通期間Ton之長度及光之強度係根據待偵測物件之狀態及外部光之強度等而最佳化(設定處理)。設定處理操作之細節將說明於後。
(3.　影像處理部分14之影像程序操作) (3-1.　差異影像產生程序)
首先，影像處理部分14產生一從主感測器111A取得之影像MA、MB的一差異影像MC，及產生一從子感測器111B取得之影像SA、SB的一差異影像SC(步驟S13)。在此，影像MA包括一反射光信號(文後稱為反射光信號)及一外部光信號(文後稱為外部光信號)，而影像MB僅包括外部光信號。據此，如同一雜訊之外部光信號即利用減法(MA減MB)去除，以取得反射光信號之一差異影像MC。
例如，當一物件(指尖2)與螢幕表面接觸時，如圖11A中所示，在接通期間Ton之主感測器111A之光偵測信號Von1指出由指尖2碰觸到之像素位置的一電壓值Vb，其相當於如圖11B中所示指尖2表面上之反射率。同時，其指出一與外部光強度相符之電壓值Va。另方面，儘管在斷開期間Toff之主感測器111A之光偵測信號Voff1同樣指出指尖碰觸處以外之部分中且與外部光強度相符的一電壓值Va，但是其指出由指尖碰觸之部分中的一極低電壓值Vc，因為外部光受到遮蔽。據此，藉由偵測接通期間與斷開期間之間之光接收電壓差異(藉由產生差異影像MC)，可以偵測出具有一特定或更大電壓差異之部分，且電壓值Vb與Vc之間者為指尖2接觸或接近於螢幕之部分。
(3-2.　合成影像產生處理)
接著，一合成影像MS係基於所產生之差異影像MC、SC而產生(步驟S14)。圖12至15揭示一用於產生合成影像MS之示範性程序。
在此，因為接通期間與斷開期間之間有一特定之時滯，如圖12中所示，當一物件移動時，錯位即出現在接通期間(MA)之光偵測信號Von1與斷開期間(MB)之光偵測信號Voff1之間，且在與物件相對應之部分中。基於此原因，一錯誤信號F101即產生於另一位置，不同於與這兩影像MA、MB之差異影像MC中之物件位置相對應的原始信號，而是在其光偵測信號V1中(相等於Von1減去Voff1)(請參閱圖12及13)。當偵測物件位置時，由於此錯誤信號F101成為偵測準確度降低之一項主要因素，因此盡可能去除為佳。
據此，影像處理部分14基於由主感測器111A取得之差異影像MC及由子感測器111B取得之差異影像SC而產生一合成影像。在此，當物件移動時，類似之錯誤信號F101也隨著差異影像MC而與差異影像SC相對應地產生，如圖14及15中所示。
光接收驅動電路13首先基於由子感測器111B取得之差異影像SC而產生一預定之遮蔽影像E，並取得遮蔽影像E與差異影像MC之間之一邏輯產物，以產生這些影像之一合成影像MS，如圖16中所示。此時，光接收驅動電路13例如藉由對差異影像SC實施二值化程序及影像倒置程序而產生遮罩影像E。二值化程序可以執行將光偵測信號界定成等於或大於差異影像SC中之一預定值(臨限值)，如同錯誤信號，及將錯誤信號的一部分轉換成一遮蔽影像。或者，除了使用上述遮蔽影像E產生合成影像MS之外，合成影像MS例如也可以藉由取得差異影像MC與差異影像SC之間之一差異影像而得到(相等於MC減去SC)。
(3-3.　位置偵測程序)
影像處理部分14藉由使用依此方式產生之合成影像MS執行資料處理，以計算出物件之一重心G及一面積S(步驟S15)，並決定物件之位置或類似者(步驟S16)。在此例子中，例如具有一值等於或大於一預定臨限值(容後詳述)之合成影像MS中的區域被二值化，並將雜訊由此去除。接著，中心座標(x，y)之平均值係經計算以取得物件之重心座標G及一面積S。因此物件之資訊係使用基於主感測器111A之差異影像MC及子感測器111B之差異影像SC的合成影像MS，而依此方式取得。結果，即使是物件在例如顯示面板10上移動時，仍可抑制合成影像MS中產生一錯誤信號。
(4.　設定程序)
接著，在一物件之上述位置或類似者的輸入操作之前，實施一設定程序以根據待偵測物件之狀態及外部光之強度等，將接通期間Ton之長度及光之強度最佳化。根據本實施例，在60赫茲訊框頻率及1/60秒期間下，接通期間Ton可在數百微秒至1/120秒(=1/60秒*0.5)之範圍內變化。光偵測信號則在AD轉換之後進行影像處理，且此AD轉換之輸入可行範圍即稱為動態範圍。圖17及18揭示設定程序之一流程圖範例。
首先，當一指尖或某物長時間壓在顯示面板10之一表面上時，系統即從一省電狀態轉變成主動狀態，且顯示器驅動電路12驅動，以利於每單位訊框期間在紅外光源151B之接通期間Ton與斷開期間Toff之間切換。
(4-1.　接通期間Ton之長度設定)
例如，如圖17中所示，光偵測信號Voff1、Voff2在斷開期間Toff分別由主感測器111A及子感測器111B讀出，以取得影像MB、SB(步驟S21)。此時，主感測器111A及子感測器111B之各讀取操作是在經過一等於接通期間Ton之光接收時間後實施。接著，接通期間Ton之長度係經設定以使得依此方式(MB及SB)取得之光偵測信號Voff1、Voff2可依需要而落在10%至90%的動態範圍內(步驟S22)。這是因為一超過動態範圍之信號輸入會導致AD輸出值飽和，且一固定值開始輸出。結果，其即難以偵測到一反射光信號之變化。最後，可以確定的是接通期間Ton之設定長度落在上述範圍內，並且完成設定程序。
(4-2.　接通期間Ton之光強度設定)
再者，如圖18中所示，首先影像MA、SA係隨著上述步驟S11及S12(圖10)而在接通期間Ton取得(步驟S31)，及影像MB、SB係在斷開期間Toff取得(步驟S32)。接著，隨著上述步驟S13產生差異影像MC、SC後，合成影像MS即隨著上述步驟S12產生。
因此接通期間Ton之光強度(接通狀態電流)係基於依此方式產生之合成影像MS而設定(步驟S35)。更明確地說，光強度(接通狀態電流)係經最佳化，使得合成影像MS中(除了不正常的點外)之反射光信號之最大值可依需要而落在5%至90%的動態範圍內。確認設定接通期間Ton之反射光信號最大值落在上述範圍內之後，大約一半之反射光信號最大值即設定做為物件之一二值化臨限值(步驟S36)。當此處之設定係指一指尖時，其可以藉由將一預定比率乘以依上述取得之臨限值，而同樣設定例如一尖筆或類似者之臨限值。接著，重心G及面積S係基於依上述設定之物件臨限值而在上述位置偵測程序中計算。
如果是因為外部光太過強烈等原因而不易將一反射光信號之最大值設定於上述範圍內，則紅外光源151B保持斷開且主感測器111A之電流源切斷(減少電力消耗之措施)。在此例子中，僅有子感測器111B執行光之偵測，且一物件之二值化臨限值係藉由一與物件位置相對應之信號(陰影信號)而設定於一影像(陰影影像)之最大值與最小值的中間。在此例子中，在子感測器111B所取得之陰影影像中產生一二值化影像，其包括設定二值化臨限值範圍內之值，且重心G及面積S是在雜訊去除後(例如一隔離點)才計算，以取得物件之資訊(例如其位置)。
由於反射光信號係由接通期間Ton之光強度之整數值與接通期間Ton之長度決定，當外部光無甚作用時，上述光強度之最佳化即不必要，且其足以控制光強度與接通期間Ton長度之至少其中一者。
如上所述，根據本實施例，影像處理部分14係基於主感測器111A與紅外光源151B之輸出，而分別從接通期間Ton之影像MA、SA及斷開期間Toff之影像MB、SB產生差異影像MC、SC。因此物件之資訊(例如其位置)係基於這些差異影像MC、SC而偵測。亦即，由於物件之反射光及外部光之運動皆從差異影像MC偵測而來，同時外部光是從差異影像SC偵測而來，因此可以藉由將差異影像MC、SC合成而僅將反射光分離於物件，且物件之位置等可以基於該分離資料而偵測出來。在此，顯示器驅動電路12係經驅動，使得接通期間Ton可以設定為比斷開期間Toff短，且各期間之讀取操作可在經過一彼此相同之光接收時間後執行。依此，相較於藉由分時驅動而驅動之接通期間Ton與斷開期間Toff彼此相等的情況，在接通期間Ton與斷開期間Toff之各光接收時間即減少。
在此，圖19A揭示一根據本實施例之比較性範例的時序圖，其中在每一單位訊框期間藉由分時驅動而驅動之紅外光源151B之一接通期間(T100 )與一斷開期間(T100 )係彼此相等。在此情況下，紅外光源151B之輸出形成一長方形波，如圖19B中所示。在此比較性範例中，資料從光感測器之讀取是在各期間之結尾處實施，如圖19D所示。
在此例子中，如圖20A中所示，當外部光強度比較低時，一外部光信號落在動態範圍DR內且一反射光信號偵測相當準確。同時，當外部光強度比較高時，如圖20B中所示，外部光信號超過動態範圍DR，而主感測器111A及子感測器111B則呈飽和。結果，反射光信號之偵測變得困難。再者，如果待偵測之物件具有一小偵測面，例如尖筆3，外部光即到達該偵測面，而干擾反射光信號之偵測。更有甚者，根據比較性範例之分時驅動，當外部光係如圖19C中所示隨著每一單位訊框期間之時間而改變時，輸出即如圖19E中所示呈現，且一錯誤信號更容易發生。此外，當物件正在移動時，錯誤信號也可能發生。
另方面，根據上述之本實施例，各接通期間Ton與斷開期間Toff之光接收時間係根據外部光強度，藉由控制接通期間Ton而減少。據此，相較於上述比較性範例，主感測器111A及子感測器111B較不易飽和，即使是外部光強時，且一錯誤信號之產生也受到抑制，即使是一物件正在移動或外部光強度不固定時。因此，一近接物件之位置、形狀或尺寸上的資訊即可準確取得，而無關於使用狀況。
接著，根據上述實施例之影像輸入/輸出裝置1之變換型式(變換型式1)將說明於後。文後，與上述實施例內者相似之組件將以相參考編號表示，而不予以贅述。
(變換型式1)
圖21揭示根據變換型式1之一顯示面板20之截面組態。顯示面板20係一有機電致發光顯示器，其中有機電致發光裝置被使用做為其顯示像素。在顯示面板20中，一形成於一基板110上之有機電致發光裝置係由一基板120圍封且其間設有一封閉層230。在此，應該注意的是根據本變換型式，並不需要上述實施例中所示之背光15。
一做為陽極之像素電極210係形成於驅動基板110上之一平坦膜112上，以用於各像素，及一紫外光發光層211形成於其上，其做為各像素電極210之共同層，以用於產生紫外光。一做為陰極之共同電極212形成於紫外光發光層211上。在共同電極212上，一紅色轉換層213R、一綠色轉換層213G及一藍色轉換層213B係對應於顯示像素R、G、B而產生。
一電洞注入層及一電洞傳輸層可設置於像素電極210與紫外光發光層211之間，以供各像素共用。或者，一電子注入層及一電子傳輸層可設置於共同電極212與紫外光發光層211之間，以供各像素共用。再者，像素電極210可以做為一陰極且共同電極212可以做為一陽極。
紫外光發光層211係組態以包括一具有螢光或磷光之發光材料。當電場施加於此處時，其將從像素電極210注入之正電洞之一部分與從共同電極212注入之電子之一部分重組，並產生一紫外光。一以***為主之介電質(TAZ)等例如可以使用做為紫外光發光層211之組件材料。在此例子中，吾人想要的是和一寬隙載體傳輸材料組合，例如BCP、B-phen、及Bu-PBD，因為其可避免能量傳輸至與紫外光發光層211接鄰之電洞注入層、電洞傳輸層、電子傳輸層及電子注入層(圖中皆未示)等時所致之發光效率或延長之發光波長減低。
紅色轉換層213R、綠色轉換層213G及藍色轉換層213B係將紫外光發光層211所產生之紫外光之一部分轉換成各色光(能量轉換)。這些紅色轉換層213R、綠色轉換層213G及藍色轉換層213B係組態以包括一例如具有螢光或磷光之發光材料，並且透過紫外光發光層211之能量傳輸或紫外光發光層211所發出光之再吸收，而產生各色光。這些紅色轉換層213R、綠色轉換層213G及藍色轉換層213B之材料及厚度可以考量這些像是影像顯示所需之各色光與偵測用之紫外光之間的比率等條件，而適當地選擇。
一紫外光透射型炭黑221設置於基板120上，且主感測器111A設置於一比紫外光透射型炭黑221低之部分中。紫外光透射型炭黑221係一濾光片，用於封阻可見光並選擇性透射出紫外光。在本變換型式中，主感測器111A例如在近紫外光區中具有一光敏性。一紫外光遮蔽濾光片222形成於基板120上，且子感測器111B設置於一比紫外光遮蔽濾光片222低之部分中。這些紫外光透射型炭黑221及紫外光遮蔽濾光片222係藉由基板120上之一平坦膜223而變平坦。
在此顯示面板20中，一線序影像顯示驅動是由顯示器驅動電路12實施，及線序光接收驅動是由光接收驅動電路13實施，如同上述實施例者。惟，在本變換型式中，紫外光發光層211之發光接通(ON)期間係經顯示器驅動電路12控制成較短於斷開(OFF)期間。此外，在經過一彼此相同之光接收時間後，主感測器111A及子感測器111B之讀取操作即在各接通期間與斷開期間實施，如同上述實施例者。其他影像程序操作係與上述第一實施例相似地實施。惟，在如同本變換型式之有機電致發光顯示器例子中，接通期間係基於各閘線之選擇時間而決定。關於此點，不同於上述實施例之一液晶顯示器例子的是，分時驅動係施加於背光15之全部表面，而得到一極短之接通期間(數微秒至一毫秒)。由於此原因，本變換型式會有外部光飽和及時滯導致錯誤信號產生等小問題。
在本變換型式中，一紫外光是在接通期間從紫外光發光層211產生，其中一特定驅動電壓施加於像素電極210與共同電極212之間。所產生紫外光之一部分則轉變成與紅色轉換層213R、綠色轉換層213G及藍色轉換層213B相對應之各色光。結果，影像即得以顯示。同時，從紫外光發光層211發出之其餘紫外光通過基板120之表面且由該處發光，及反射在接近到顯示面板20之物件之表面上。藉由上述實施例，各別基於反射光與外部光之影像的合成影像MS係產生於影像處理部分14中，且物件之位置等係基於合成影像MS而偵測。據此，可以取得一實質上與上述實施例相等之效果。
(模組與應用範例)
隨後，上述實施例及變換型式中所述之影像輸入/輸出裝置之應用範例(應用範例1至5)將參考圖22至26說明於後。上述實施例等之影像輸入/輸出裝置可以施加於任意類型之電子單元，例如電視裝置、數位相機、膝上型電腦、個人數位助理(例如行動電話)、及攝影機。換句話說，上述實施例之影像輸入/輸出裝置可以施加於將外部輸入或內部產生之影像信號顯示成一影像或一影片的任意類型電子單元。除了以下範例外，有鑑於本發明僅擷取偵測光之反射成分的特性，其同樣可以使用在像是一監控攝影機之事物上。
(應用範例1)
圖22說明根據應用範例1之一電視裝置之外觀。電視裝置例如包括一影像顯示幕510，具有一前面板511及一濾光玻璃512，且影像顯示幕510係由根據上述實施例等之影像輸入/輸出裝置構成。
(應用範例2)
圖23說明根據應用範例2之一數位相機之外觀。數位相機例如包括一閃光燈發光部分521、一顯示器522、一選單開關523、及一快門鈕524，且顯示器522係由根據上述實施例等之影像輸入/輸出裝置構成。
(應用範例3)
圖24說明根據應用範例3之一膝上型電腦之外觀。膝上型電腦例如包括一主體部分531、一用於輸入字元等之鍵盤532、及一用於顯示影像之顯示器533，且顯示器533係由根據上述實施例等之影像輸入/輸出裝置構成。
(應用範例4)
圖25說明根據應用範例4之一攝影機之外觀。攝影機例如包括一主體部分541、一設於主體部分541前側表面中以供捕捉一物件影像之鏡頭542、一使用在影像捕捉時之啟動/停止開關543、及一顯示器544。顯示器544係由根據上述實施例等之影像輸入/輸出裝置構成。
(應用範例5)
圖26說明根據應用範例5之一可攜式電話之外觀。可攜式電話係由一上殼體710及一下殼體720構成且兩者由一連接機構(鉸鏈葉)730連接，其例如包括一顯示器740、一子顯示器750、一閃光燈760及一照像機770。顯示器740及子顯示器750係由根據上述實施例等之影像輸入/輸出裝置構成。
如上所述，儘管本發明已參考一些實施例及變換型式說明於上，本發明並不限於上述實施例等，許多類型之變換型式仍可取得。例如，根據上述實施例，儘管所提供之說明中紅外光源151B係設置於背光15中，以利用近紅外光偵測一反射信號，但是用於偵測之光源並非一定限制於紅外光源。例如，一從背光發出做為顯示光線之白色光即可使用做為偵測光。在此例子中，例如顯示器驅動電路12根據顯示面板10之訊框期間，以驅動背光15中之白色光源151A交替地接通及斷開。
更明確地說，顯示器驅動電路12控制白色光源151A之驅動，使得白色光源151A之接通期間可以在每一單位訊框期間皆較短於斷開期間，並且在接通期間供給一顯示信號至各顯示像素，藉此顯示一影像。此外，即使是在此情況下，光接收驅動電路13仍驅動主感測器111A及子感測器111B，使得經過一彼此相同之光接收時間後，各讀取操作可在接通期間與斷開期間實施。惟，當一顯示光也被使用做為一偵測光時，反射信號之輸出即取決於顯示器之輸出，或者在黑色顯示時會不易偵測。據此，吾人需要其他系統以將一顯示影像所造成之雜訊去除。或者，白色光源151A可以由三原色(R、G、B)之發光二極體(LEDs)構成，且其至少一者可以交替地接通及斷開。
再者，根據上述實施例，儘管所示之例子為顯示面板10之顯示側上之偏光板123曝露，且一物件(例如一手指)接觸到偏光板123之表面，偏光板也可以由另一構件覆蓋，例如一防護板或類似者。更有甚者，由於本發明中之光學性位置偵測係藉由偵測一物件表面所反射之光而實施，因此一物件之位置偵測即使是在物件未接觸到一顯示幕或一模組表面時仍可達成，其不同於一以電阻為主之位置偵測法等。亦即，一物件之位置偵測不僅是在物件接觸到模組表面時可達成，其在接近時亦如同接觸到之情況。
此外，根據上述實施例等，儘管一具備液晶(LC)元件之液晶顯示器及一具備有機電致發光(EL)裝置之有機電致發光(EL)顯示器皆被引述為影像輸入/輸出裝置之一範例，本發明也可應用於其他顯示單元，例如利用電泳等之電子報。
本申請案包括在2009年2月27日向日本專利局申請的日本優先權專利申請案JP 2009-046019的相關標的，該案之全文以引用的方式倂入本文中。
習於此技者可以瞭解到，在文後之申請專利範圍或其等效技術內，仍可視設計要求及其他因素而想到許多修改、組合型態、次組合型態及替代型式。
1．．．影像輸入/輸出(I/O)裝置
2．．．指尖
3．．．尖筆
10、20．．．顯示面板
11．．．應用程式執行部分
12．．．顯示器驅動電路
13．．．光接收驅動電路
13A．．．訊框記憶體
14．．．影像處理部分
15．．．背光
21．．．顯示區
110、120．．．基板
110A．．．薄膜電晶體(TFT)
111A．．．主感測器
111B．．．子感測器
112、223．．．平坦膜
113、212．．．共同電極
114．．．絕緣層
115、210．．．像素電極
116、123．．．偏光板
121R．．．紅色濾光片
121G．．．綠色濾光片
121B．．．藍色濾光片
122．．．紅外光(IR)透射型炭黑
130．．．液晶層
150．．．導光板
151A．．．白色光源
151B．．．紅外光源
211．．．紫外光發光層
213R．．．紅色轉換層
213G．．．綠色轉換層
213B．．．藍色轉換層
221．．．紫外光透射型炭黑
222．．．紫外光遮蔽濾光片
230．．．封閉層
310．．．重置信號線
320．．．讀取信號線
330．．．光接收信號輸出線
510．．．影像顯示幕
511．．．前面板
512．．．濾光玻璃
521．．．閃光燈發光部分
522、533、544、740．．．顯示器
523．．．選單開關
524．．．快門鈕
531、541．．．主體部分
532．．．鍵盤
542．．．鏡頭
543．．．啟動/停止開關
710．．．上殼體
720．．．下殼體
730．．．連接機構
750．．．子顯示器
760．．．閃光燈
770．．．照像機
Tr．．．電晶體
Ton．．．接通期間
Toff．．．斷開期間
圖1係方塊圖，揭示根據本發明之一實施例之一影像輸入/輸出裝置之整體組態。
圖2係截面圖，揭示圖1中所示一顯示面板之概略組態。
圖3A及3B係圖案圖，指出圖2中所示一主感測器與一子感測器之配置組態。
圖4A至4C係波形圖，揭示圖2中所示主感測器與子感測器之光敏性波長範圍。
圖5A至5E係圖2中所示紅外光源之驅動時序表等。
圖6係主感測器與子感測器之等效電路示意圖。
圖7A及7B揭示感測器掃描之時序表及光源發光之一第一範例。
圖8A及8B揭示感測器掃描之時序表及光源發光之一第二範例。
圖9A及9B揭示感測器掃描之時序表及光源發光之一第三範例。
圖10係一光偵測程序及一影像程序之流程圖。
圖11A及11B係揭示主感測器之一輸出電壓之視圖。
圖12係揭示當一物件移動時主感測器在接通/斷開期間之輸出電壓，及其間之一差異電壓之視圖。
圖13係揭示當一物件移動時在接通/斷開期間從主感測器取得之影像，及其一差異影像之視圖。
圖14係揭示當一物件移動時子感測器在接通/斷開期間之輸出電壓，及其間之一差異電壓之視圖。
圖15係揭示當一物件移動時在接通/斷開期間從子感測器取得之影像，及其一差異影像之視圖。
圖16係用於說明在一影像處理部分中執行之合成程序之視圖。
圖17係流程圖，揭示在設定程序中設定接通期間(接通時間)之長度的方式。
圖18係流程圖，揭示在設定處理之接通期間設定接通狀態電流(接通期間之光強度)之方式。
圖19A至19E係根據一比較性範例之紅外光源之分時驅動時序表等。
圖20A及20B係用於說明因為外部光強度之差異所致之偵測準確度之差異的視圖。
圖21係截面圖，揭示根據第一變換型式1之顯示面板之概略組態。
圖22係透視圖，說明一第一應用範例之外觀。
圖23A係透視圖，說明從前側所見之一第二應用範例之外觀，及圖23B係從其後側所見之透視圖。
圖24係透視圖，說明一第三應用範例之外觀。
圖25係透視圖，說明一第四應用範例之外觀。
圖26A係一第五應用範例在一開啟狀態之前視圖，圖26B係圖26A之側視圖，圖26C係其在一關閉狀態之前視圖，圖26D係圖26C之左側視圖，圖26E係其右側視圖，圖26F係其平面圖，及圖26G係其仰視圖。
2．．．指尖
10．．．顯示面板
15．．．背光
110、120．．．基板
110A．．．薄膜電晶體
111A．．．主感測器
111B．．．子感測器
112．．．平坦膜
113．．．共同電極
114．．．絕緣層
115．．．像素電極
116、123．．．偏光板
121R．．．紅色濾光片
121G．．．綠色濾光片
121B．．．藍色濾光片
122．．．紅外光透射型炭黑
130．．．液晶層
151A．．．白色光源
151B．．．紅外光源

Claims (12)

  1. 一種影像輸入裝置，包含：一光源；一光源驅動部分，係以接通(ON)期間較斷開(OFF)期間短之方式交替控制光源之接通-斷開驅動；一第一光偵測元件，具有一光敏性波長範圍且涵蓋光源發光之一波長範圍；一光偵測元件驅動部分，驅動第一光偵測元件，使得讀取操作是在各自的光接收期間之後執行，該光接收期間在接通(ON)期間與斷開(OFF)期間兩者之長度相等；及一影像處理部分，係基於來自第一光偵測元件之輸出信號而取得一物件位置、形狀及尺寸上之物件資訊，其中影像處理部分產生一第一差異影像以做為一接通(ON)影像與一斷開(OFF)影像之間之一差異，接通(ON)影像與斷開(OFF)影像則基於接通(ON)期間與斷開(OFF)期間第一光偵測元件之各自輸出信號而取得，及隨後影像處理部分基於第一差異影像而透過資料處理以取得物件資訊。
  2. 如申請專利範圍第1項之影像輸入裝置，其中光源驅動部分控制光接收期間之長度，使得在斷開(OFF)期間從第一光偵測元件讀取到之輸出信號之最大值落在第一光偵測元件之一動態範圍內。
  3. 如申請專利範圍第1項之影像輸入裝置，其中光源驅動部分係基於第一差異影像而決定一因物件反射光所造成之信號成分，信號成分包括在接通(ON)期間第一光偵測元件之輸出信號內，及光源驅動部分控制光接收期間之長度或光源之光強度或兩者，使得因物件反射光所造成之信號成分之最大值落在第一光偵測元件之動態範圍內。
  4. 如申請專利範圍第1項之影像輸入裝置，進一步包含一第二光偵測元件，其在光源之一波長範圍內具有一較第一光偵測元件者低之光敏性，且在非光源者之一波長範圍內則較高，其中光偵測元件驅動部分進一步驅動第二光偵測元件，使得讀取操作是在各自的光接收期間之後執行，該光接收期間在接通(ON)期間與斷開(OFF)期間兩者之長度相等，及影像處理部分進一步產生一第二差異影像以做為一接通(ON)影像與一斷開(OFF)影像之間之一差異，接通(ON)影像與斷開(OFF)影像則基於接通(ON)期間與斷開(OFF)期間第二光偵測元件之各自輸出信號而取得，及隨後影像處理部分基於第一差異影像與第二差異影像之一合成影像而透過資料處理以取得物件資訊。
  5. 如申請專利範圍第4項之影像輸入裝置，其中第一光偵測元件與第二光偵測元件係以一對一之比率交替地配置。
  6. 如申請專利範圍第4項之影像輸入裝置，其中第一光偵測元件具有在不可見光之一波長範圍內的光敏性，及第二光偵測元件具有在可見光之一波長範圍內的光敏性。
  7. 如申請專利範圍第1項之影像輸入裝置，其中光源發出不可見光。
  8. 一種影像輸入-輸出裝置，包含：一顯示面板；一顯示面板驅動部分，係以顯示面板發光之接通(ON)期間較短於顯示面板未發光之斷開(OFF)期間的方式控制顯示面板之接通-斷開驅動；一第一光偵測元件，具有一光敏性波長範圍且涵蓋光源發光之一波長範圍；一光偵測元件驅動部分，驅動第一光偵測元件，使得讀取操作是在各自的光接收期間之後執行，該光接收期間在接通(ON)期間與斷開(OFF)期間兩者之長度相等；及一影像處理部分，係基於來自第一光偵測元件之輸出信號而取得一物件位置、形狀及尺寸上之物件資訊，其中影像處理部分產生一第一差異影像以做為一接通(ON)影像與一斷開(OFF)影像之間之一差異，接通(ON)影像與斷開(OFF)影像則基於接通(ON)期間與斷開(OFF)期間第一光偵測元件之各自輸出信號而取得，及隨後影像處理部分基於第一差異影像而透過資料處理以取得物件資訊。
  9. 如申請專利範圍第8項之影像輸入-輸出裝置，其中顯示面板具有液晶顯示元件。
  10. 如申請專利範圍第8項之影像輸入-輸出裝置，其中顯示面板具有有機電致發光(EL)元件。
  11. 如申請專利範圍第8項之影像輸入-輸出裝置，其中顯示面板發出可見光及不可見光，及第一光偵測元件具有在不可見光之一波長範圍內的光敏性。
  12. 一種電子單元，包含：一光源；一光源驅動部分，係以接通(ON)期間較斷開(OFF)期間短之方式交替控制光源之接通-斷開驅動；一第一光偵測元件，具有一光敏性波長範圍且涵蓋光源發光之一波長範圍；一光偵測元件驅動部分，驅動第一光偵測元件，使得讀取操作是在各自的光接收期間之後執行，該光接收期間在接通(ON)期間與斷開(OFF)(OFF)期間兩者之長度相等；及一影像處理部分，係基於來自第一光偵測元件之輸出信號而取得一物件位置、形狀及尺寸上之物件資訊，其中影像處理部分產生一第一差異影像以做為一接通(ON)影像與一斷開(OFF)影像之間之一差異，接通(ON)影像與斷開(OFF)影像則基於接通(ON)期間與斷開(OFF)期間第一光偵測元件之各自輸出信號而取得，及隨後影像處理部分基於第一差異影像而透過資料處理以取得物件資訊。
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