專利名稱：顯示裝置以及電子裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明是有關于 一種顯示裝置，特別是具有適于實現(xiàn)指紋認證功能的圖 像傳感器的顯示裝置。
背景技術：
基于安全上的需要而在畫面上實現(xiàn)指紋認證等圖像擷取功能的顯示裝
置，目前被大量使用在移動電話、個人數(shù)字助理(personal digital agent, PDA)和計算機等等應用上。
此類已知的顯示裝置，是在其中通過晶體管開關而設置的液晶電容以矩 陣狀配置的一般液晶顯示裝置上，附加在顯示裝置表面層上形成圖像傳感器 的混合(hybrid)模式所構成(參考專利文獻1),此圖像傳感器包含在液晶顯 示裝置中全部或部分的個別像素上用來檢測指紋等反射光的光傳感器、對應 于光傳感器所檢測的光量維持電壓的電容器、以及將此電容器所儲存的電壓 轉換成單一位數(shù)據(jù)的模擬/數(shù)字轉換器(A/D)。
圖1表示專利文獻1所揭露具有指紋認證功能的已知顯示裝置基本結構 的電路圖，所示者則為單一像素部分。
在源極線Sk和柵極線G的交會點上，設有晶體管10，其柵極與柵極線 連接而其源極與源極線連接。晶體管10的漏極和接地端之間連接著以電容 C1 c表示的液晶元件，其結構與 一般液晶顯示裝置相同。
此外，尚設有指紋數(shù)據(jù)擷取部20。光二極管11的陰極連接到電源Vdd， 陽極則連接到取樣開關(sample switch) 12。另外取樣開關12的另一端連接 到維持電容器(hold condenser) 13的一端，此維持電容器13蓄積著相應于 光二極管的受光量所產(chǎn)生的電荷。維持電容器13的另一端則接地。
在取樣開關12和維持電容器13間的接點Nl與源極線Sk之間，則連接 著刷新(refresh)裝置18和讀取開關19。
刷新裝置18具有第一刷新開關14、刷新緩沖器15、以及第二和第三刷 新開關16和17。這些元件以循環(huán)狀連接。刷新緩沖器15是由串聯(lián)于電源Vdd
和Vss之間的第一反相器151和第二反相器152的兩段結構所構成，個別反 相器則是由柵極互連的互補型晶體管所組成。
若讀取開關19為不導通狀態(tài)時，此已知顯示裝置即為一般液晶顯示裝 置。此時，取樣開關12在既定期間內呈導通狀態(tài)，對光二極管11所產(chǎn)生的 電荷進行取樣，再將此電荷蓄積于維持電容器13。在此，所蓄積者是與電荷 量成比例的模擬值。此模擬值通過開關14導入刷新緩沖器15，而刷新緩沖 器15則為一種靜態(tài)存儲器，將晶體管的臨界值與維持電容器13所蓄積的模 擬值進行比較，得到相當于黑白色的0或1的二元數(shù)字數(shù)據(jù)。由于晶體管19 為不導通狀態(tài)，若晶體管14亦為不導通狀態(tài)時，則此數(shù)字數(shù)據(jù)會通過晶體管 16、 17再次蓄積于維持電容器13。
要讀出蓄積于維持電容器13的數(shù)據(jù)時，則將晶體管12、 14、 16不導通， 晶體管17、 19導通，再由源極線Sk讀出。另外，源極線Sk可以用來供給液 晶顯示用的數(shù)據(jù)以及輸出來自光二極管的數(shù)據(jù)，兩者一般可以利用分時處理 來實現(xiàn)。
藉此，在已知具有圖像傳感器的液晶顯示裝置中，不僅可以進行一般的 顯示，也可以將檢測指紋等等反射光的結果在像素內部進行轉換，輸出數(shù)字 的一位^:據(jù)，亦即黑白兩色的二元凄t據(jù)。
專利文獻1日本特開2006-121452號公報(對應于國際專利公開 WO2006/043216號公報)。

發(fā)明內容
然而，在此具有圖像傳感器的液晶顯示裝置中，有時不一定能完美地實 現(xiàn)做為主要用途的指紋認證功能。亦即，存在污點或濃淡差異比較大的情況 下，與儲存的基準數(shù)據(jù)進行比較的過程中，并不能夠以一位數(shù)據(jù)得到足夠信 息，可能會導致認證精確度的下降。
另外，在光傳感器的特性上，由于在白色黑色的判定基準上會因為黑或 白飽和的問題，而產(chǎn)生所謂黑色缺陷或白色缺陷的現(xiàn)象，所以會有無法正常 辨識的情況出現(xiàn)。
為了處理上述的問題，雖然可以考慮將指紋傳感器以多個位進行取樣， 再利用多位化來處理中間值，但是受限于指紋傳感器在顯示裝置上形成所容 許的面積，所以沒有辦法對每個像素設計出多個字元處理的結構。
為了解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種顯示裝置，通過合并設 置的圖像傳感器，能夠處理中間值。
本發(fā)明所提供的顯示裝置，其包括多個顯示像素部，分別包含液晶元
配置，包含光檢測裝置，用以檢測入射光；維持裝置，用以維持模擬的第一 數(shù)據(jù)，其對應于上述光檢測裝置所檢測的入射光亮度；以及數(shù)據(jù)決定裝置， 根據(jù)上述維持裝置所維持的上述第一數(shù)據(jù)，產(chǎn)生第二數(shù)據(jù)；柵極線驅動裝置， 用以選擇性地致能上述柵極線；源極線驅動裝置，用以提供顯示數(shù)據(jù)至上述 源極線；輸出裝置，用以通過上述源極線將上述數(shù)據(jù)決定裝置所輸出的上述 第二數(shù)據(jù)取出，產(chǎn)生檢測輸出數(shù)據(jù)；以及檢測感度控制裝置，用以相對于上 述入射光強度而改變上述檢測輸出數(shù)據(jù)的判定基準。
在本發(fā)明中，能夠利用與已知技術相同的原本單一位結構，處理中間數(shù) 據(jù)并且以較高準確度執(zhí)行認證數(shù)據(jù)的比較。


圖1表示已知能夠進行指紋認證的顯示裝置基本結構的電路圖。 圖2表示本發(fā)明實施例的液晶顯示裝置IOO概略結構的方塊圖。 圖3表示可以改變取樣間隔的本發(fā)明第一實施例的概略結構的模式電路圖。
圖4A、 4B表示圖3結構的操作的時序圖。
圖5表示本發(fā)明第二實施例的概略結構的模式電路圖。
圖6A、 6B表示圖5結構的操作的時序圖。
圖7表示本發(fā)明第三實施例的概略結構的模式電路圖。
圖8A、 8B表示圖7結構的操作的時序圖。
圖9表示本發(fā)明第四實施例的概略結構的模式電路圖。
圖IOA、 IOB表示圖9結構的操作的時序圖。
圖11表示本發(fā)明第五和第六實施例的概略結構的模式電路圖。
圖12A、 12B表示第六實施例情況下的操作的時序圖。
圖13表示改變圖像傳感器的感測電平而得到圖像數(shù)據(jù)的方法的時序圖。
圖14是在圖13中，表示各電平的檢測數(shù)據(jù)獲得形態(tài)的說明。
圖15表示搭載本發(fā)明顯示裝置的移動電話裝置范例的斜視圖。[主要元件標號說明]
100~液晶顯示裝置；110~顯示像素；lll-晶體管；112~液晶元件； 113-儲存電容；114 光傳感器；115~維持裝置；116-感度控制裝置；120~ 液晶陣列；121 取樣脈沖寬度變更電路；122~比較器/刷新電路；130-時 序控制器；131~開關；132 開關控制器；140 源極驅動器；141~參考電 壓i史定器；150 源極驅動器；151、 152、 153、 154~電容；160~4冊極驅動 器；161~液晶層；162~背光；163 背光控制器；164~指紋；170~模擬數(shù) 字轉換器；180~編碼器。
具體實施例方式
以下參考實施例的圖式，詳細說明本發(fā)明及其實施例。 圖2表示可以適用于本案發(fā)明的液晶顯示裝置100的實施例概略結構的 方塊圖。
在液晶陣列120中，相當于1個像素的顯示像素IIO是以矩陣狀配置。 各像素單元110中，柵極連接柵極線GL且源極連接源極線SL的晶體管111, 則通過被標示為電容的液晶元件112與接地端連接。另設有輔助用蓄積電容 113,與此液晶元件112并聯(lián)，能夠用來控制電荷蓄積量。
源極線SL是通過數(shù)字結構的源極驅動器140和模擬結構的源極驅動器 150所驅動，數(shù)字結構的源極驅動器140是根據(jù)時序控制器130的控制，輸 出相當于從輸入數(shù)據(jù)ID向源極線所施加電壓的信號；模擬結構的源極驅動器 150則通過源極驅動器140的輸出信號，產(chǎn)生施加電壓。
另外，柵極線GL則通過時序控制器130所控制的柵極驅動器160，依序 致能每條掃描線。
通過源極驅動器150所驅動的源極線SL與柵極驅動器160所驅動的柵極 線GL間交會點上的晶體管111,控制液晶元件112的電荷蓄積狀態(tài)，以改變 液晶穿透率而使得顯示內容改變。
在此實施例中，實行指紋認證的圖像傳感器則具有以下所述的結構。
在各像素單元110內設有檢測輸入光LI的光傳感器114以及儲存此光傳 感器114輸出的儲存裝置115。
另外，做為本案發(fā)明特征的感度控制裝置116則設置成對各像素單元110 進行操作。此感度控制裝置116是由時序控制器130所控制，但其操作方式
則可以是后述的幾種方案。
光傳感器114檢測來自指紋的反射光，由于所產(chǎn)生的電流值會隨著光量 而改變，使得在既定時間內電容器內所蓄積的電荷量也會改變，將其除以電
容值C后可以得到電壓。此電壓值是記錄在儲存裝置115,在源極線上不提 供對應于顯示數(shù)據(jù)的信號期間，便可以通過源極線取出，再以模擬數(shù)字轉換 器170轉換成數(shù)字數(shù)據(jù)，并通過編碼器180將此數(shù)據(jù)進行編碼，便可以得到 輸出數(shù)據(jù)OD，其為對應于指紋圖像的明暗數(shù)據(jù)。同時，感度控制裝置116調 整感度的分析并決定最適合取得對應于指紋圖像的數(shù)據(jù)的方式。
接下來說明利用此結構控制圖像傳感器的感度的裝置。
以下實施例具體說明感度控制裝置116的例子。
圖3表示本發(fā)明第一實施例的概略結構的模式電路圖，其中取樣間隔會 變更。圖4A、 4B表示其操作的時序圖。
光傳感器114以某個取樣時間檢測光線。因此，在圖3中，設有取樣脈 沖寬度變更電路121,可以將取樣脈沖的脈沖寬度在Wl和W2之間變更。在 此，取樣脈沖寬度變更電路121即為一般執(zhí)行脈沖寬度控制的電路，此為本 領域技術人員所熟知的電路。
參考圖4說明本實施例的操作。圖4是表示取樣(S)時間的改變，圖4A 表示取樣時間長的范例，圖4B表示取樣時間短的范例。另外，由于取樣維持 時間一般是定值，所以從上述圖式可以看出，當取樣脈沖寬度較長時，與其 對應的維持(H)時間會變短；當取樣脈沖寬度較短時，與其對應的維持時間則 變長。
由圖4A可以看出，取樣時間長則電荷的產(chǎn)生量較多，作為維持裝置115 的電容器上所蓄積的電容電壓Vc則上升。由于利用比較器122將其與既定臨 界值比較，會超過虛線所示的臨界值電壓，所以判定為電平1。另一方面， 在圖4B所示的情況下，由于對于相同入射光量取樣時間較短，所以電壓不會 上升，因為沒有達到臨界值，所以判定為電平O。
因此，改變取樣時間數(shù)次并且反復以相同方式進行檢測，便能夠決定出 在某個光量下，得到最適合電平0和1的變化的取樣時間。
在此實施例中，雖然是將超過臨界值的情況決定為電平1，但是也可以 判定為電平0。
另外，將取樣脈沖的脈沖寬度設為至少為4階變化的2的冪次方，最好
可以為16階以上的變化，便可以得到較佳的樣式判定。
圖5表示本發(fā)明第二實施例的概略結構的模式電路圖。在此實施例中雖
然也改變取樣時間，但是方式與第一實施例不同，用來讓光傳感器114操作 的電源電壓為固定，電源供給時間則能夠利用設置于各像素的取樣開關131 及控制此取樣開關的導通與否狀態(tài)的開關控制器132來改變。
在此實施例中，由于采用只有控制光傳感器的電源接續(xù)狀態(tài)的簡單結構， 因此只會犧牲少許的顯示區(qū)域，具有提高開口率的優(yōu)點。另外，由于能夠執(zhí) 行非常準確的時序控制，因此能夠在不考慮時間常數(shù)的情況下，準確地控制 取樣時間。
圖6表示圖5結構的操作的時序圖，其中是將圖4情況中改變取樣脈沖 寬度的方式，換成改變取樣開關的導通時間。
通過改變取樣開關的導通時間，對于相同光強度也可以得到電平1和0, 此點與第4圖的情況完全相同。
圖7表示本發(fā)明第三實施例的概略結構的模式電路圖。在此實施例中， 取樣時間保持一定的狀態(tài)，而用來判定電平的臨界值則會改變。換言之，其 中設有參考電壓設定器141,可以對于做為模擬數(shù)字轉換器的比較器/刷新電 路122,設定并提供做為電平判定基準的參考電壓Vref。此參考電壓Vref可 以改變輸出為例如2冪次方的至少4階，最好則是16階以上。要取得此種多 值電壓，已知的方式可以利用電阻分壓來取出，便能夠非常準確地設定參考 電平。
此結構的操作如圖8A、 8B所示，即使在釆用相同取樣脈沖下的相同取樣 時間的情況，當設定成如圖8A所示較低的參考電平Vrefl時，可以檢測出電 平l;當設定成如圖8B所示較高的參考電平Vref2時，可以檢測出電平0。
圖9表示本發(fā)明第四實施例的概略結構的模式電路圖。在此實施例中， 雖然取樣脈沖和取樣時間為固定，但是作為維持裝置的電容則為可變。在圖 9的情況下，以開關Sl、 S2、 S3、 S4所連接的電容151、 152、 153、 154的 電容值，分別為8C、 4C、 2C、 1C的關系，個別電容所產(chǎn)生的電容電壓則分別 為Vcl、 Vc2、 Vc3、 Vc4。
若光傳感器114所產(chǎn)生的電荷量為固定時，電容愈大則產(chǎn)生電壓愈低。 圖10則表示其操作。在圖10A的情況下，通過開關Sl呈導通狀態(tài)(0N),使 得只有電容151蓄積電荷，電位急速上升超過臨界值Vth，檢測出電平l。相
對地，在圖10B的情況下，由開關S1、 S2、 S3、 S4全部為導通狀態(tài)，所以電 荷分散蓄積在電容151、 152、 153、 154，電位上升變得緩慢，在維持期間也 無法超過臨界值Vth，檢測出電平0。
圖ll表示本發(fā)明第五及第六實施例的概略結構的模式概念圖。在此，光 傳感器114、維持裝置115、比較器/刷新電路122等結構為原來的形態(tài)，而 重點則是在應^皮^r測出的光。
首先在第五實施例中，液晶層161的下側設有背光162,其光量是由改 變背光控制器16 3所輸出的電壓來變更。
藉此，若增加背光的光量，則由指紋164反射并射入光傳感器114的光 量亦會增加，所以電容電壓的上升趨勢則會不同。
在第六實施例中背光光量則為固定，而在光檢測時改變液晶層161的透 光率。液晶的透光率是利用改變通過源極線SL提供至液晶的施加電壓而變 更。
圖12表示第六實施例情況下的操作。圖12A中，由于液晶層透過率是最 大的白色電平，所以指紋164所反射的光也比較多，電容電壓的上升率會較 高，因此會超過臨界值Vth檢測出電平1。相對地，在圖12B的情況下，由 于液晶為透光率較低的灰色電平，所以指紋164所反射的光比較少，電容電 壓會緩慢地上升，在取樣時間內無法超過臨界值Vth，檢測出電平0。
另外在實施上，也可以一并改變背光本身的光量以及液晶層的透光率。 圖13表示利用上述數(shù)種方式控制圖像傳感器感度的方法的時序圖。在 此，可以選擇二進制4位所指定的15階感測電平，液晶顯示元件則具有320 列。
如圖13所示的范例，是在感測電平3(二進制數(shù)0011)、感測電平8(二 進制數(shù)IOOO)、感測電平15(二進制數(shù)(1111)三個電平執(zhí)行圖像檢測。
在各電平的檢測程序是相同的，首先進行入射光的檢測，進行模擬數(shù)字 轉換后設定臨界值電平，據(jù)此依序讀出320列各列的檢測數(shù)據(jù)。
圖14表示取得圖13中電平3、 8、 15的檢測數(shù)據(jù)的狀態(tài)。觀察此檢測數(shù) 據(jù)，可以從這三種電平中決定出那種電平能夠良好觀察到?jīng)]有白色缺陷或黑 色缺陷(聚光燈效應或逆光效應)的指紋。舉例來說，當電平8是良好的情況 下，則對其上下電平再次進行相同的檢測，決定出最佳的電平。
在決定電平上，也可以從電平1依序處理全部的數(shù)據(jù)后決定出最佳的電 平。
在上述實施例中，可變更的感測電平數(shù)量是2的冪次方，而能夠對應于 顯示裝置中追加電路的配置面積量，自由地設定。
如上所述，本發(fā)明的顯示裝置是采用與已知技術相同的原本單一位結構， 但能夠進行中間數(shù)據(jù)的處理，所以能夠以較高精確度進行認證數(shù)據(jù)的比較。
另外，如上所述的液晶顯示裝置適合于如圖15所示的移動電話1所搭載
的顯示裝置100，但是不限于移動電話，也可以適用于數(shù)字相機、PDA(個人 數(shù)字助理)、筆記本型計算機、桌上型計算機、電視、車用顯示器、可攜式 DVD播放器等各種電子裝置的任一者。
權利要求
1.一種顯示裝置，其包括多個顯示像素部，分別包含液晶元件，并且在對應于列的柵極線和對應于行的源極線間的各交錯點上依矩陣狀配置，包含光檢測裝置，用以檢測入射光；維持裝置，用以維持模擬的第一數(shù)據(jù)，其對應于上述光檢測裝置所檢測的入射光亮度；以及數(shù)據(jù)決定裝置，根據(jù)上述維持裝置所維持的上述第一數(shù)據(jù)，產(chǎn)生第二數(shù)據(jù)；柵極線驅動裝置，用以選擇性地致能上述柵極線；源極線驅動裝置，用以提供顯示數(shù)據(jù)至上述源極線；輸出裝置，用以通過上述源極線將上述數(shù)據(jù)決定裝置所輸出的上述第二數(shù)據(jù)取出，產(chǎn)生檢測輸出數(shù)據(jù)；以及檢測感度控制裝置，用以相對于上述入射光強度而改變上述檢測輸出數(shù)據(jù)的判定基準。
2. 根據(jù)權利要求1所述的顯示裝置，其中上述光檢測裝置為光二極管。
3. 根據(jù)權利要求1或2所述的顯示裝置，其中上述維持裝置為電容元件， 通過開關元件連接到上述光檢測裝置。
4. 根據(jù)權利要求1至3中任一項所述的顯示裝置，其中上述數(shù)據(jù)決定裝 置具有電壓比較器，用以比較上述電容元件所蓄積的電荷產(chǎn)生的電壓并且改 變狀態(tài)。
5. 根據(jù)權利要求1所述的顯示裝置，其中上述檢測感度控制裝置以時間 分割的方式控制上述光檢測裝置的操作與非操作階段，控制上述第一數(shù)據(jù)。
6. 根據(jù)權利要求1所述的顯示裝置，其中上述光檢測裝置所輸出的第一 數(shù)據(jù)是電流，上述檢測感度控制裝置是通過控制上述電流值而控制上述第一 數(shù)據(jù)。
7. 根據(jù)權利要求1所述的顯示裝置，其中上述維持裝置是由多個電容元 件并聯(lián)的電容部所構成，上述檢測感度控制裝置是通過控制上述電容部的電 容而控制上述第一數(shù)據(jù)。
8. 根據(jù)權利要求7所述的顯示裝置，其中上述多個電容元件具有2的冪 次方電容值。
9. 根據(jù)權利要求4所述的顯示裝置，其中上述檢測感度控制裝置是以改變被提供至上述電壓比較器的基準電壓的方式，控制上述電壓比較器對于上 述第一數(shù)據(jù)的大小判定。
10. 根據(jù)權利要求1所述的顯示裝置，其中上述檢測感度控制裝置是用 以改變背光光量的光量控制器。
11. 根據(jù)權利要求1所述的顯示裝置，其中上述檢測感度控制裝置為電 壓控制器，通過改變提供至液晶的施加電壓而變更液晶的透光率。
12. 根據(jù)權利要求l、 5、 6、 7、 9至11中任一項的顯示裝置，其中上述 檢測感度控制裝置將上述檢測輸出數(shù)據(jù)的判定基準變更為2冪次方的數(shù)。
13. —種電子裝置，其具有如權利要求1至12中任一項所述的液晶顯示 裝置，是移動電話、數(shù)字相機、個人數(shù)字助理、筆記本型計算機、桌上型計 算機、電視、車用顯示器、可攜式DVD播放器中的任一者。
全文摘要
一種顯示裝置以及電子裝置，通過合并設置于顯示部的圖像傳感器進行圖像檢測，并能夠處理中間值。顯示裝置包括多個顯示像素部、柵極線驅動裝置、源極線驅動裝置、輸出裝置以及檢測感度控制裝置。每一顯示像素部包含液晶元件、檢測入射光的光檢測裝置、用以維持對應于入射光亮度的模擬第一數(shù)據(jù)的維持裝置、和根據(jù)第一數(shù)據(jù)產(chǎn)生第二數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)決定裝置。輸出裝置通過源極線將上述數(shù)據(jù)決定裝置所輸出的上述第二數(shù)據(jù)取出，產(chǎn)生檢測輸出數(shù)據(jù)。檢測感度控制裝置則相對于上述入射光強度而改變上述檢測輸出數(shù)據(jù)的判定基準。
文檔編號G02F1/1362GK101364262SQ200810135278
公開日2009年2月11日 申請日期2008年8月7日 優(yōu)先權日2007年8月10日
發(fā)明者山下佳大朗 申請人:統(tǒng)寶光電股份有限公司