專利名稱：顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
總體上，本發(fā)明的實施例涉及顯示裝置，該顯示裝置設(shè)置有具有像素區(qū) 域和傳感器區(qū)域的顯示部分，在像素區(qū)域和傳感器區(qū)域的每個中分別設(shè)置像 素部分和光接收器件。具體地，本發(fā)明的實施例涉及用于改善光利用率的技 術(shù)，該光由與顯示部分接觸或者接近顯示部分的4企測目標物體
(detection-subject body )反射，并且由多個上述光接收器件接收。在下面的 描述中，檢測目標物體也稱為檢測的目標或者僅稱為^r測目標。
背景技術(shù)：
液晶顯示裝置、有機EL (電致發(fā)光)顯示裝置和采用電泳方法的顯示 裝置是通常已知的顯示裝置。
隨著顯示裝置的變薄，期望顯示裝置除了具有給使用者顯示例如圖像和 字符信息功能的原始功能外，還希望其具有用作輸入裝置的功能以接受使用 者輸入的指令的多功能顯示裝置。為了實現(xiàn)這樣的愿望，已經(jīng)介紹了能夠檢 測使用者進行的搡作的顯示裝置，該操作通過將使用者的手指或者諸如所謂 觸摸筆的記錄筆(stylus pen)與顯示裝置的顯示屏接觸或者移動手指或者筆 接近顯示屏來實現(xiàn)。
通過利用采用阻抗膜法(resistive membrane method)或者靜電電容法 (electrostatic capacitance method)為顯示裝置才是供的4妄觸面4反作為面寺反，可 以檢測手指或者筆所做的與顯示裝置的顯示屏接觸或者接近顯示屏的運動。 有一種顯示裝置，其采用的接觸面板附加在典型地為液晶面板的顯示面板的 顯示面對側(cè)。
然而，附加這樣的接觸面板使得難于減小顯示面板的厚度，并且也增加 成本。具體地，在采用阻抗膜法的接觸面板的情況下，除非采用一定程度大 小的力壓接觸面板，否則不能檢測電阻的改變。然而，如果用這樣的力壓接 觸面板，則會扭曲顯示表面。另外，采用阻抗膜法的接觸面板遵守1點檢測 的原則。因此，采用阻抗膜法的接觸面板的應(yīng)用量受到限制。例如日本專利/>開No. 2005-275644 (下文稱為專利文件1 )和日本專利 公開No. 2006-301864(下文稱為專利文件2 )的文件揭示了這樣的顯示裝置， 該裝置具有由設(shè)置在顯示面板中的用作檢測指令位置的器件的光接收器件 執(zhí)行的光學位置檢測功能，其作為采用指令位置檢測方法的顯示裝置而不需 要接觸面板。
影(shade)的技術(shù)。另一方面，專利文件2所揭示的顯示裝置采用的光接收 器件對顯示裝置的液晶顯示面板或者(有機EL顯示面板)上的不可見光敏 感。在下面的描述中，這樣的光接收器件稱為光學傳感器，其包括在光學傳 感器部分中。在顯示裝置釆用液晶顯示面板的情況下，背光設(shè)置在液晶顯示 面板的一個特定的主表面上。在下面的描述中，特定的主表面稱為液晶顯示 面板的后表面。由背光產(chǎn)生的光包括可見光和不可見光組分。當背光產(chǎn)生的 光通過液晶顯示面板時，在該光從液晶顯示面板的另一個主表面輻射前，液 晶顯示面板的液晶層根據(jù)輸入一見頻信號而調(diào)制可見光組分。在下面的描述 中，另一個主表面稱為液晶顯示面板的前表面。輻射光的被調(diào)制的可見光組 分被看作預(yù)先由輸入視頻信號決定的顯示圖像。
如果物體(例如，使用者的手指或者記錄筆)要與液晶顯示面板的前表
面接觸或者接近前表面，則一些輻射光由該物體反射，該物體在下文稱為抬， 測目標或者檢測的目標，并且被引導(dǎo)到一些光學傳感器。光學傳感器主要檢 測來自檢測目標的反射光的不可見光成分。因此，檢測目標的位置可以由檢 測反射光的不可見光成分的光學傳感器的位置確定。對于設(shè)置光學傳感器的 每個區(qū)域，設(shè)置可見光屏蔽濾光器(即不可見光通過濾光器)。另外，在這 樣的區(qū)域中，背光產(chǎn)生的光的不可見光組分沒有根據(jù)輸入視頻信號進行調(diào) 制，而是僅由不可見光通過濾光器傳遞作為通過光。因為光學傳感器主要檢 測來自檢測目標的反射光的不可見光組分，并且不可見光組分對顯示沒有貢 獻，所以檢測檢測目標的過程不影響顯示的狀態(tài)，并且不受顯示裝置周圍環(huán) 境的亮度程度的影響。通過采用大量的規(guī)則設(shè)置(即分散地和二維地)的光 學傳感器，可以^r測卩險測目標的大小以及4企測目標的位置。
因為顯示裝置中所采用的像素部分自身能發(fā)光，所以有機EL顯示裝置 不要求背光。在有機EL顯示裝置的情況下，發(fā)光器件和光接收器件以預(yù)先 確定的間隔設(shè)置在顯示面板的顯示區(qū)域中。有機EL顯示裝置所采用的用作檢測檢測目標的技術(shù)與液晶顯示裝置所采用的技術(shù)相同。也就是說，檢測目 標反射從發(fā)光器件輻射的不可見光。然后，多個離散二維設(shè)置的光接收器件 檢測被反射的不可見光的量的差別，從而確定檢測目標的位置和/或大小。
在專利文件1所揭示的顯示裝置中，對于每個像素部分，光學傳感器設(shè) 置在使液晶層彼此分隔的分隔物的背光側(cè)上。除了分配給光學傳感器的區(qū)域 外，每個像素部分有分配給光接收器件的區(qū)域和光調(diào)制區(qū)域。光接收器件在
下文也稱為可見光傳感器，其對可見光^:感。光調(diào)制區(qū)域是通過根據(jù)視頻信 號改變施加給液晶層的電壓來調(diào)制通過光的區(qū)域。
專利文件1所揭示的顯示裝置配置為既能檢測由例如使用者手指或者記 錄筆的檢測目標反射的光的可見光組分也能檢測其的不可見光組分。
根據(jù)專利文件1和2所揭示的技術(shù)，通過利用不可見光來檢測檢測目標， 因為不可見光不能由人的眼睛感覺到，所以不影響所顯示的圖像。因此，即 使顯示黑色時，由于是黑屏顯示的情況，源自背光、到達顯示面板的后表面 并且從顯示面板的前表面離開顯示面板而通過的可見光的量約為零，也可以 檢測檢測目標。這是因為不影響顯示圖像的不可見光從前表面輻射并且由檢 測的目標反射回來。

發(fā)明內(nèi)容
面的檢測目標的物體的過程中，由背光產(chǎn)生的或者由埋設(shè)在顯示面板中的器 件產(chǎn)生的光的一些被反射，而且該光反復(fù)進入和離開一些光學組件和/或一些 堆疊膜的表面。反射的光進一步由例如金屬層的層反射，變?yōu)槠x光。偏離 光不是從作為光輻射部分的背光直接到達光接收器件的后表面的光。替代 地，偏離光是顯示面板內(nèi)反復(fù)反射所獲得的光。就是說，偏離光是撞擊光接 收器件而沒有被檢測目標反射的光。從背光直接到達光接收器件的后表面的 光和偏離光是由檢測目標反射的光的檢測光的噪聲組分。這樣的噪聲組分使 得檢測檢測目標的過程精度下降。具體地講，這樣的噪聲組成分降低了 S/N 比。
在采用背光的顯示裝置中，如專利文件1中包括的圖1的模型圖所示， 光屏蔽層被設(shè)置以覆蓋每個光接收器件的背光側(cè)表面。作為典型的選擇，可 以采用柵極電極層也用作光屏蔽層。就這樣的光屏壁層而言，可以防止光從背光直接到達光接收器件的后表面或者減少這樣的光的量。
然而，偏離光是在顯示面板內(nèi)到處傳播的光，并且在通過顯示面板的過 程中，在到達顯示面板外部的檢測目標之前到達光接收器件。因此，僅通過 利用光屏壁層和/或柵極電極層用作光學屏蔽，不可能充分地防止作為噪聲組 分的偏離光撞擊光接收器件。
在專利文件1和2所揭示的顯示裝置的情況下，在檢測檢測目標的過程 中，由諸如背光的光輻射部分產(chǎn)生的光沒有完全到達檢測目標，該檢測目標 要與顯示面板的前表面接觸或者接近顯示面板。就是說，由光輻射部分產(chǎn)生 的某些光變?yōu)槠x光。因此，光的利用效率4艮^f氐。另外，因為作為噪聲成分 到達光接收器件的偏離光的量與由檢測目標反射到光接收器件的光的量之
比很高，所以反過來S/N比很低。
這些缺點在專利文件1和2揭示的液晶顯示裝置中并不罕見，而且在諸 如有機EL顯示裝置和采用電泳法的顯示裝置的其它顯示裝置中也存在。
針對上述問題，本發(fā)明的本實施例的發(fā)明人革新了顯示設(shè)備，其能夠在 檢測檢測目標的過程中通過提高由光輻射部分產(chǎn)生的光的利用效率來增加 4全測時的S/N比。
根據(jù)本發(fā)明的模式的第一實施例所實施的顯示裝置采用顯示部分、光輻 射部分、多個聚光透鏡和多個光接收器件。
顯示部分包括像素區(qū)域和傳感器區(qū)域。像素區(qū)域規(guī)則地設(shè)置在顯示部分 中，每個是設(shè)置像素部分的區(qū)域。傳感器區(qū)域以與像素區(qū)域相同的方式規(guī)則 地設(shè)置在顯示部分中，每個是設(shè)置光接收器件之一的區(qū)域。
光輻射部分設(shè)置在顯示部分的特定側(cè)上，是輸出光的部分，并且將輸出 的光從顯示部分的特定側(cè)表面輻射到所述顯示部分。
聚光透鏡的每個設(shè)置在每個都位于顯示部分中的傳感器區(qū)域之一 中。聚 光透鏡將由光輻射部分產(chǎn)生的光聚集在顯示部分內(nèi)的焦點上，并且將聚集光 傳播到顯示部分的另 一側(cè)表面。
與聚光透鏡非常類似，光接收器件的每個設(shè)置在傳感器區(qū)域之一中，用 作接收光的器件，接收到達顯示部分的另一側(cè)表面由檢測目標反射的光。
根據(jù)本發(fā)明另 一模式的第二實施例實施的顯示裝置，除了具有本發(fā)明的 第 一 實施例實施的顯示裝置的特性之外，還具有下述特性。
在本發(fā)明的第二實施例實施的顯示裝置中，傳感器區(qū)域的每個包括光
8接收器件的任何單獨一個；讀取電路，為單獨的光接收器件設(shè)置；多個布線 層，包括電壓供給線和信號線，它們?yōu)閱为毜墓饨邮掌骷妥x取電路設(shè)置； 以及開口部分，既不包括光接收器件也不包括布線層，并且任何單獨一個聚 光透鏡設(shè)置在任何特定的一個傳感器區(qū)域中，而聚光透4竟以這樣的方式^皮布 置，單獨的聚光透鏡的中心光軸通過特定傳感器區(qū)域的開口部分。
根據(jù)本發(fā)明另一模式的第三實施例所實施的顯示裝置，除了具有本發(fā)明 第 一 實施例所實施的顯示裝置的特征之外，還具有下述特征。
在由本發(fā)明的第三實施例所實施的顯示裝置中，傳感器區(qū)域的每一個包 括光接收器件的任何單獨一個；讀取電路，為單獨的光接收器件設(shè)置；多 個布線層，包括電壓供給線和信號供給線，它們?yōu)閱为毜墓饨邮掌骷妥x取 電路設(shè)置；以及開口部分，既不包括光接收器件也不包括布線層，并且任何 單獨一個的聚光透鏡設(shè)置在傳感器區(qū)域之一中，而聚光透鏡以這樣的方式設(shè) 置，在包括埋入其中的布線層的分層(hierarchical layer)中，單獨的聚光透 鏡的焦點與對應(yīng)于開口部分的部分 一 致。
根據(jù)本發(fā)明再一模式的第四實施例所實施的顯示裝置，除了具有本發(fā)明 第 一 實施例所實施的顯示裝置的特征之外，還具有下述特征。
在本發(fā)明第四實施例所實施的顯示裝置中，光接收器件的每個都是對不 可見光敏感的光學傳感器。
根據(jù)本發(fā)明的再一模式的第五實施例所實施的顯示裝置，除了具有本發(fā) 明第 一 實施例所實施的顯示裝置的特征外，還具有下述特征。
在本發(fā)明的第五實施例所實施的顯示裝置中，聚光透鏡的每一個都設(shè)置 在僅與光接收器件之一相關(guān)的位置處。
根據(jù)本發(fā)明再一模式的第六實施例所實施的顯示裝置，除了具有本發(fā)明 第 一 實施例所實施的顯示裝置的特征之之外，還具有下述特征。
在本發(fā)明第六實施例所實施的顯示裝置中，多個聚光透鏡設(shè)置為形成透 鏡陣列；并且每個透鏡陣列中的聚光透鏡的每一個都設(shè)置在對應(yīng)于傳感器區(qū) 域之一的位置處。
根據(jù)本發(fā)明再一模式的第七實施例所實施的顯示裝置，除了具有本發(fā)明 第 一 實施例所實施的顯示設(shè)備的特征之外，還具有下述特征。
在根據(jù)本發(fā)明第七實施例所實施的顯示裝置中，多個聚光透鏡設(shè)置為形 成透鏡陣列，即第一透鏡陣列和第二透鏡陣列；第二透鏡陣列中的聚光透鏡的每一個設(shè)置在對應(yīng)于傳感器區(qū)域之一的位置處，以用作在顯示部分中具有
焦點的透鏡；并且第一透鏡陣列中的聚光透鏡的每一個設(shè)置在對應(yīng)于像素區(qū)
域之一的位置處，用作焦距長于第二透鏡陣列中設(shè)置的聚光透鏡的每一個的
焦距的透鏡。
根據(jù)本發(fā)明再一模式的第八實施例所實施的顯示裝置，除了具有本發(fā)明 第 一 實施例所實施的顯示裝置的特征之外，還具有下述特征。
在本發(fā)明第八實施例所實施的顯示裝置中，顯示裝置具有濾色器，其每
個能透過具有選自多種顏色一種顏色的光；在像素區(qū)域的每個中，多個像素 部分被設(shè)置，每個像素部分專用于與濾色器之一相關(guān)聯(lián)的顏色之一；在傳感 器區(qū)域的每一個中，對不可見光敏感的光學傳感器被設(shè)置用作光接收器件之 一；并且在顯示部分的每條顯示線上，傳感器區(qū)域之一每隔幾個像素區(qū)域重 復(fù)設(shè)置，使得前述傳感器區(qū)域設(shè)置在顯示線上的數(shù)量與在相同的顯示線上設(shè) 置的前述像素區(qū)域的數(shù)量之比等于預(yù)先確定的分數(shù)。
第一至第八實施例之一所實施的每個顯示裝置用作具有上述構(gòu)造之一 的裝置，其具有下面的效果。
由光輻射部分產(chǎn)生的光通過設(shè)置在顯示部分的特定側(cè)上用作顯示部分 的表面的表面進入顯示部分，并且被輻射到顯示部分。在顯示部分中，每一 個設(shè)置像素部分的像素區(qū)域規(guī)律地設(shè)置，同樣，每個設(shè)置光接收器件的傳感 器區(qū)域也規(guī)律地設(shè)置。因此，所產(chǎn)生的光輻射到像素區(qū)域和傳感器區(qū)域。然 而，因為多個聚光透鏡的每一個設(shè)置在顯示部分的特定側(cè)的表面上，所以一 些輻射的光由顯示部分中的聚光透鏡會聚到透鏡的焦點位置上。就是說，因 為聚光透鏡的每一個設(shè)置在對應(yīng)于傳感器區(qū)域的任何特定一個的位置處，所 以輻射到特定傳感器區(qū)域的光束在傳播到特定傳感器區(qū)域之前撞擊為特定 傳感器區(qū)域設(shè)置的聚光透鏡，具有壓縮的半徑。
例如，根據(jù)第二實施例，聚光透鏡的任何單獨一個以這樣的方式設(shè)置在 任何特定的傳感器區(qū)域之一中，單獨的聚光透鏡的中心光軸通過特定傳感器 區(qū)域的開口部分。因此，具有壓縮的半徑的光束的焦點位于單獨的聚光透鏡 的中心光軸中。因為開口部分不包括布線層，所以聚光效率很高。另外，因 為焦點擠壓在開口部分中，所以沒有光組分變成由布線層等反射光引起的偏 離光，或者可以最小化這樣的光成分的量。
根據(jù)第三實施例，假定作為布線等反射光的結(jié)果變?yōu)槠x光的光組分產(chǎn)生，則通過確定單獨的聚光透鏡的形狀和材料聚光透鏡的任何單獨一個設(shè)置 在傳感器區(qū)域之一 中，設(shè)置方式為單獨的聚光透鏡的焦點與對應(yīng)于在包括埋 入其中的布線層的分層中的開口部分的部分一致。
與第一實施例相比，第二和第三實施例更是所希望的。這是因為，即使 在焦點區(qū)域大于第二和第三實施例的第一實施例的情況下，在顯示部分中， 聚光透鏡的每一個將光會聚透鏡焦點位置上。因此，在沒有布線層等的空間 內(nèi)，第二和第三實施例能夠壓縮所聚集的光束的半徑。結(jié)果，在第二和第三 實施例的情況中，沒有作為布線層等反射光的結(jié)果變成偏離光的光組分，或 者可以最小化這樣的光組分的量。
在第一至第三實施例中，聚集的光束半徑一旦被壓縮在顯示部分中，使 得順利傳播通過顯示部分的光束能夠到達顯示部分的另 一側(cè)表面，幾乎沒有 減少聚集的光的量，并且從顯示部分的另一側(cè)表面輻射。
要與顯示部分的另一側(cè)表面接觸或者接近另一側(cè)表面的物體將從另一 側(cè)表面輻射的光反射回到相同的表面。在下面的描述中，這樣的物體稱為檢 測的目標或者檢測目標。當諸如使用者的手指或者記錄筆的檢測目標要與顯 示部分的另一側(cè)表面接觸或者接近另一側(cè)表面時，檢測的目標將從另一側(cè)表 面輻射的光反射回到相同的表面。由檢測的目標反射的光作為反射光再一次 進入顯示部分內(nèi)。
根據(jù)檢測目標的形狀或者根據(jù)作為反射光的組分由布線層等反射的光 組分，在通常寬于檢測目標的尺寸的面積之上，反射光在顯示部分中傳播。 反射光的一些到達靠近檢測目標的至少一個光接收器件。被反射光撞擊的任 何光接收器件輸出信號，信號的大小代表該裝置接收的反射光的量。
如杲只有一個光接收器件被反射光撞擊，則檢測目標的位置可以由光接 收器件的位置確定。
另一方面，如果多個光接收器件被反射光撞擊，則檢測目標的位置可以 由所有被反射光撞擊的光接收器件中輸出最大幅度信號的光接收器件的位 置確定，另外，檢測目標的大小可以由反射光撞擊的所有光接收器件的位置 確定。
在如上檢測檢測目標的過程中，聚光透鏡的作用防止變?yōu)槠x光的光組 分的產(chǎn)生，或者減少這樣的光組分的量。因此，提高了包括靠近檢測目標的 傳感器區(qū)域的任何傳感器區(qū)域中的光的透射效率。結(jié)果，由檢測目標反射的光撞擊的光接收器件所輸出的信號作為具有代表反射光的量的大小的信號， 其S/N比很好。這是因為偏離光是反射光之外而存在的噪聲。
根據(jù)第四實施例，每個光接收器件是對不可見光敏感的光學傳感器。因
此，即使傳感器區(qū)域的每一個免受由光輻射部分產(chǎn)生的可見光，傳感器區(qū)域 的每一個也仍然通過顯示部分的另一側(cè)表面輸出不可見光。然而，因為輸出
的不可見光人的眼睛不識別，所以不可見光不影響在呈現(xiàn)在屏幕上的顯示。 即使撞擊光接收器件的光是可見光和不可見光的混合，光接收器件是對不可 見光敏感的光學傳感器的事實依賴于在包括靠近檢測目標的傳感器區(qū)域的 任何傳感器區(qū)域中光的透射率很高的事實，并且反過來，在包括靠近檢測目 標的傳感器區(qū)域的任何傳感器區(qū)域中的光透射率很高的事實也依賴于光接 收器件是對不可見光敏感的光學傳感器的事實。因此，由用作光接收器件的
光學傳感器輸出的信號的S/N比進一步升高到高于設(shè)置聚光透鏡并且光接 收器件對可見光的靈敏性具有峰值情況中的值。
根據(jù)第五實施例，聚光透鏡的每一個被設(shè)置用作與光接收器件之一相關(guān) 聯(lián)的透鏡。根據(jù)第六實施例，聚光透鏡設(shè)置為形成多個透鏡陣列。根據(jù)第七 實施例，為每個像素區(qū)域設(shè)置聚光透鏡。
在第七實施例中，聚光透4竟設(shè)置為形成多個透鏡陣列，即第一透#:陣列 和第二透鏡陣列。第二透鏡陣列中的聚光透鏡的每一個設(shè)置在對應(yīng)于傳感器 區(qū)域之一的位置處，用作焦點在顯示部分中的透鏡。另一方面，第一透鏡陣 列中的聚光透鏡的每一個設(shè)置在對應(yīng)于像素區(qū)域之一的位置處，用作焦距長 于第二透鏡陣列中每個聚光透鏡焦距的透鏡。
根據(jù)第八實施例，在顯示部分的每個顯示線上，每隔幾個像素區(qū)域重復(fù) 設(shè)置傳感器區(qū)域之一，使得設(shè)置在顯示線上的前述傳感器區(qū)域的數(shù)量與設(shè)置 在相同顯示線上的前述像素區(qū)域的數(shù)量之比等于預(yù)先確定的分數(shù)。
根據(jù)由本發(fā)明的實施例提供的顯示裝置，可以提高對由光輻射部分產(chǎn)生 的光的利用，用作用于檢測檢測目標的光，并且因此可以改善代表由檢測目
標反射的接收光的信號的S/N比。


圖1的截面圖根據(jù)本發(fā)明的實施例概略地示出了透射型液晶顯示裝置的 總體構(gòu)造的截面；圖2的框圖示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的透射型液晶顯示裝置的液晶面
板所采用的驅(qū)動電路的典型構(gòu)造；
圖3的俯視圖示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的黑矩陣21K的典型圖案；
圖4A的俯一見圖示出了光學傳感器部分的典型俯^L圖，圖4B的電3各圖 示出了具有圖4A的俯視圖中所示圖案的光學傳感器部分的等效電路；
圖5的俯視圖根據(jù)本發(fā)明的實施例示出了為像素部分PIX設(shè)置的TFT 陣列基板的一部分的俯視圖，用作TFT陣列基板；
圖6的截面圖概略地示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例設(shè)置的光學傳感器部分 1和像素部分PIX的部分的截面；
圖7A的截面圖示出了具有PIN結(jié)構(gòu)的光敏二極管PD的截面，圖7B 的截面圖示出了具有PND結(jié)構(gòu)的光敏二極管PD的截面；
圖8的截面圖示出了源自圖6的截面圖所示截面的第一修改部分的截 面，作為根據(jù)本發(fā)明實施例的液晶顯示面板的截面；
圖9的圖示出了外部光亮度的變化與源自本發(fā)明實施例的第三修改方案 中代表接收光數(shù)據(jù)的亮度上的變化之間的關(guān)系；和
圖10A的圖示出了不是根據(jù)源自本發(fā)明實施例的第三修改方案的構(gòu)造 中的顯示屏，圖IOB的圖示出了根據(jù)第三修改方案的構(gòu)造中的顯示屏。
具體實施例方式
通過參考附圖，下面的描述說明了本發(fā)明提供的實施例用作主要實施典 型的液晶顯示裝置的實施例。根據(jù)本發(fā)明的實施例實施為所謂的透射型的液 晶顯示裝置，其中輻射到顯示裝置的顯示部分的后表面的光從顯示部分的前 表面發(fā)射用作顯示光。顯示部分的后表面是發(fā)射顯示光的前表面?zhèn)鹊南喾磦?cè) 上的表面。因為這樣的理由，在下面的描述中，液晶顯示裝置被認為是透射 型的液晶顯示裝置的透射型液晶顯示裝置。
整體構(gòu)造
圖1的截面圖概略地示出了透射型液晶顯示裝置100的整體構(gòu)造的截 面。具有圖1的截面圖所示構(gòu)造的透射型液晶顯示裝置100采用作為顯示部 分的液晶顯示面板200、作為光輻射部分的背光300和數(shù)據(jù)處理部分400。
如圖1的截面圖所示，液晶面板200具有TFT (薄膜晶體管)陣列基板 201 、用作通過間隙面對TFT陣列基板201的所謂面對基板的濾色器基板202和設(shè)置在間隙中的液晶層203。在下面的描述中，以液晶層203為中心，在 液晶面板200的厚度方向上的下側(cè)稱為特定表面?zhèn)然蛘吆蟊砻鎮(zhèn)?，而上表?側(cè)稱為前表面?zhèn)然蛘吡硪粋?cè)表面。
TFT陣列基一反201和濾色器基板202通過上述的間隙;波此分隔，從而 TFT陣列基板201和濾色器基板202通過間隙彼此面對。液晶層203設(shè)置在 TFT陣列基板201和濾色器基板202夾成的間隙中。另外，圖l的截面圖中 沒有示出的一對配向膜(orientation film)設(shè)置為每個膜用作使液晶層203
的分子的取向方向一致。
濾色器層204設(shè)置在濾色器基板202 —側(cè)的表面上，夾設(shè)在濾色器基板 202和液晶層203之間。
在液晶面板200中，第一偏振板(polarization board) 206設(shè)置在TFT 陣列基板201的下面，而第二偏振板207設(shè)置在濾色器基板202之上。也就 是說，第一偏振板206設(shè)置在TFT陣列基板201的后表面?zhèn)壬?，而第二偏?板207設(shè)置在濾色器基板202的前表面?zhèn)壬稀?br> 在TFT陣列基板201的前表面?zhèn)?或者另一側(cè))上，光學傳感器部分1 設(shè)置為如圖1的截面圖所示。正如稍后將詳細描述的，每個光學傳感器部分 1采用作為光接收器件的光學傳感器和讀取電路，該讀取電路用于讀取由光 學傳感器產(chǎn)生的信號用作代表由光學傳感器檢測的光的信號。
每個光學傳感器部分1設(shè)置在液晶面板200內(nèi)，從而提供所謂的觸摸屏 的功能。如果從液晶面板200上面的位置或者液晶面板200的前表面?zhèn)鹊奈?置看液晶面板200,則光學傳感器1呈現(xiàn)為有規(guī)律地設(shè)置在液晶面板200的 可利用顯示區(qū)域PA中。
因此，圖1的截面圖概略地示出了透射型液晶顯示裝置100的總體構(gòu)造 的截面，該透射型液晶顯示裝置IOO采用具有光學傳感器部分1的液晶面板 200，光學傳感器部分1布置為在液晶面板200的可利用顯示區(qū)域PA上形成 矩陣。如圖1的截面圖所示，設(shè)置了多個光學傳感器部分1。在圖1的截面 圖所示的典型構(gòu)造中，設(shè)置了五個光傳感器部分1。然而，實際上，為了確 定檢測目標的位置，多于五個的光學傳感器部分1需要設(shè)置在TFT陣列基板 201的每個方向上。然而，為了使圖l的截面圖簡化，圖中所示的光學傳感 器部分1的數(shù)量減少到5。如果要確定的檢測目標位置的每個位置都僅限于 可利用顯示區(qū)域PA的一部分中的位置，則光學傳感器部分1規(guī)則地設(shè)置在可利用顯示區(qū)域PA的該部分中。
液晶面板200的顯示表面(或者前表面)上的可利用顯示區(qū)域PA的區(qū) 域包括傳感器區(qū)域PA2和傳感器區(qū)域PA2之外的像素區(qū)域PA1，如圖1的 截面圖的頂線所示。在每個傳感器區(qū)域PA2中，設(shè)置光學傳感器部分l。另 一方面，在每個像素區(qū)域PA1中，設(shè)置了多個像素部分，每個都為彼此不同 顏色的一種而設(shè)置。例如，在每個像素區(qū)域PA1中，分別設(shè)置紅(R)、綠 (G)和藍(B)三個像素部分。像素部分的顏色由設(shè)置在濾色器層204上 的彩色濾光器的顏色決定，以用作與像素部分相關(guān)的濾色器。
在每個都被配給多個像素部分的每個像素區(qū)域PA1中，為每個像素部分 設(shè)置像素電極和面對像素電極的公共電極，盡管圖1的截面圖中自身并沒有 示出像素電極和公共電極。公共電極在下文也被稱為面對電極，是所有像素 部分公用的電極。〗象素電極和公共電極的每一個都由透明電極材料制造。在 典型的構(gòu)造中，在TFT陣列基板201的另一側(cè)表面(也就是靠近液晶層203 的一側(cè))上，面對像素電極的公共電極被設(shè)置以用作所有像素部分公用的公 共電極。在此構(gòu)造中，像素電極設(shè)置在液晶層203的另一側(cè)上，與公共電極 一起夾著液晶層203。在供選構(gòu)造中，像素電極相反地設(shè)置在TFT陣列基板 201的另一側(cè)表面(也就是靠近液晶層203的一側(cè))上，而公共電極設(shè)置在 液晶層203的另一側(cè)上，用作所有像素部分的公共電極，與像素電極一起夾 著液晶層203。
根據(jù)像素部分的構(gòu)造，像素部分的布置區(qū)域可以包括轉(zhuǎn)換器件 (switching device )，設(shè)置為用作控制向補充像素和面對電極之間的液晶電容 器的輔助電容器施加電勢以及根據(jù)輸入視頻信號的電勢向像素電極施加電 勢的轉(zhuǎn)換裝置。然而，應(yīng)當注意的是，轉(zhuǎn)換器件本身并沒有示于圖1的截面圖中。
像素單元被定義為包括多個像素部分的單元，每個像素部分為相同多個 顏色之一而設(shè)置。在此情況下，光學傳感器部分1的數(shù)量與像素單元的數(shù)量 之比設(shè)定為1: 1， TFT陣列基板201上設(shè)置的光學傳感器部分1的布置密度 達到最大值。在該實施例中，光學傳感器部分1的布置密度可以等于或者小 于最大值。
背光300設(shè)置在TFT陣列基板201的后表面?zhèn)?。背?00面對液晶面板 200的后表面，并且向液晶面板200的可利用顯示區(qū)域PA輻射照明光。圖1的截面圖中所示的背光300具有光源301和光導(dǎo)板302，光導(dǎo)板302 用于通過分散所輻射的光將由光源301輻射的光轉(zhuǎn)換成平面光(planar light)。根據(jù)光源301相對于光導(dǎo)板302的位置，背光300可以具有側(cè)光型 和正下方型(right-below type )。在該實施例的情況下，背光300設(shè)定為側(cè)光
型背光。
光源301設(shè)置在液晶面板200的后面，并沿在液晶面斧反200的后表面上 延伸的一個或者兩個方向。就是說，從液晶面板200的前表面之上的位置來 看，光源301設(shè)置在沿著液晶面板200的一個邊(或者兩個面對的邊)的位 置處。然而，光源301也可以設(shè)置在液晶面板200的三個邊或者更多的邊的
位置處。
每個光源301典型地為冷陰極管燈。具體地講，每個光源301通過利用 熒光材料將發(fā)生在低壓水銀蒸氣中的電弧放電現(xiàn)象產(chǎn)生的紫外線轉(zhuǎn)換成可 見光，并且輻射該可見光束。然而，應(yīng)當注意的是，每個光源301不必須是 冷陰極管燈。例如，每個光源301也可以是LED或者EL器件。
在該實施例的情況下，每個光源301為LED。圖1的截面圖示出了采用 一對諸如白色LED的可見光源301a和用于產(chǎn)生不可見光的IR (紅外線)光 源301b的透射型液晶顯示設(shè)備100?？梢姽庠?01a和IR光源301b設(shè)置在 液晶面板200的兩個相互面對側(cè)。
光導(dǎo)板302典型地為能夠透光的壓克力板。盡管反射由光源301產(chǎn)生的 所有光，但是光導(dǎo)板引導(dǎo)光在光導(dǎo)板302的表面上方。就是說，光導(dǎo)板302 將光從液晶面板200的后表面上的一方向的一側(cè)引導(dǎo)到另一側(cè)。在光導(dǎo)板 302的后表面上，設(shè)置了圖1的截面圖沒有示出的點圖案(dot pattem)。具 有多個凸起的點圖案典型地與光導(dǎo)板302結(jié)合起來，或者由與光導(dǎo)板302不 同的材料制造。通過光導(dǎo)板302引導(dǎo)的光在輻射到液晶面板200前由點圖案 散射。應(yīng)當注意的是，在光導(dǎo)板302的后表面?zhèn)壬?，可以設(shè)置用于反射光的 反光片，而在光導(dǎo)板302的前表面上，可以設(shè)置散光片或者棱鏡片。
因為背光300具有上述構(gòu)造，所以背光300能夠幾乎均勻地向液晶面板 200的整個可利用顯示區(qū)域PA輻射平面光。
該實施例的突出特點之一是該實施例具有包括聚光透鏡60A的透鏡陣 列60，每個聚光透鏡60A用于會聚接觸透鏡60A的光在與透鏡60A相關(guān)的 光學傳感器部分1的位置上。每個由有機或者無機材料制造的聚光透鏡60A設(shè)置在對應(yīng)于光學傳感器部分1的位置處或者對應(yīng)于傳感器區(qū)域PA2的位置
處。每一個包括多個聚光透鏡60A的透鏡陣列60形成上述聚光透鏡60A的 矩陣。作為設(shè)置在對應(yīng)于像素區(qū)域PA1位置的部分，包括在透鏡陣列60中 的該部分的每個典型地由平行平板制造，其沒有透鏡功能，但具有高的透光
成。作為供選，每個透鏡陣列60通過層疊多個膜來形成，每個膜典型地由 無機材料制造。在透鏡陣列60通過層疊多個這樣的膜來形成的情況下，希 望這樣的膜具有彼此不同的折射系數(shù)，并且至少在堆疊的中間的具體膜必須 制造成透鏡形狀，從而產(chǎn)生聚光透鏡60A。有機材料可以是壓克力或者聚酰 亞胺等，而無機材料可以是硅的氧化物(Si02)或者氮化硅(SiN)等。
應(yīng)當注意的是，正如稍后將要描述的，聚光透鏡60A可以設(shè)置在對應(yīng)于 像素區(qū)域PA1的位置處也可以設(shè)置在對應(yīng)于傳感器區(qū)域PA2的位置處。作 為供選，透鏡陣列60設(shè)置為與具有聚光透鏡的每個僅設(shè)置在與像素區(qū)域PA1 相對應(yīng)的位置處的另一個透鏡陣列60重疊。
在圖1的截面圖所示的液晶面板200中，每個聚光透鏡60A僅設(shè)置在對 應(yīng)于傳感器區(qū)域PA2的位置處，因為期望增加液晶面板200的透光率。稍后 將描述每個聚光透鏡60A僅設(shè)置在對應(yīng)于傳感器區(qū)域PA2的位置處，為的 是希望增加液晶面板200的透光率的詳細情況。
如圖1的截面圖所示，數(shù)據(jù)處理部分400采用控制部分401和位置檢測 部分402。數(shù)據(jù)處理部分400實施為執(zhí)行用于控制多種部分的程序的計算機。 程序預(yù)先存儲在圖1的截面圖沒有示出的存儲器中，執(zhí)行程序以實施控制部 分401和位置檢測部分402的功能。作為供選，程序的任務(wù)以及程序執(zhí)行中 所期望的數(shù)據(jù)從外源裝載。
作為另一個選"t奪，數(shù)據(jù)處理部分400的功能分配給液晶面板200內(nèi)部和 外部的處理器。在圖1的截面圖所示的透射型液晶顯示裝置100中，數(shù)據(jù)處 理部分400是液晶面板200外部的處理器。外部處理器的實例是IC芯片或 者多個IC芯片。
控制部分401是用于控制顯示圖像的運行、用于控制確定檢測目標位置 的光學傳感器(或者IR (紅外線)傳感器)的運行以及背光300的運行的部
透鏡陣列60
17關(guān)于顯示圖像的運行，控制部分401典型地輸出控制指令到液晶面板
200所采用的顯示驅(qū)動電路，從而控制顯示圖像的運行。至于IR傳感器的運 行，控制部分401典型地發(fā)出控制指令到液晶面板200所采用的傳感器驅(qū)動 電路，從而控制確定檢測目標的位置(和大小)的運行。顯示驅(qū)動電路和傳 感器驅(qū)動電路將稍后描述。
關(guān)于背光300的運行，控制部分401發(fā)出控制指令到背光300的電源提 供部分(圖1的截面圖沒有示出)，從而控制由背光300產(chǎn)生的輻射光的特 征(例如亮度)。
根據(jù)從控制部分401接收的指令，位置檢測部分402通過液晶面板200 所采用的傳感器驅(qū)動電路從液晶面板200獲得接收光數(shù)據(jù)，并且根據(jù)接收光 數(shù)據(jù)，確定要與液晶面板200的可利用顯示區(qū)域PA接觸或者接近可利用顯 示區(qū)域PA的檢測目標的位置。檢測目標的實例為使用者的手指和記錄筆。
液晶面板的概略構(gòu)造
圖2的框圖示出了液晶面板200所采用的驅(qū)動電路的典型構(gòu)造。
如圖2的框圖所示，液晶面板200采用顯示部分10,其上設(shè)置形成矩陣 的像素部分PIX。也如圖1的框圖所示，設(shè)有周邊區(qū)域CA,其圍繞對應(yīng)于 顯示部分IO包括像素區(qū)域PA1的可利用顯示區(qū)域PA。周邊區(qū)域CA是TFT 陣列基板201的可利用顯示區(qū)域PA之外的區(qū)域。如圖2的框圖所示，在周 邊區(qū)域CA中，設(shè)置了一些驅(qū)動電路，每個都示為包括TFT (薄膜晶體管) 的功能塊。驅(qū)動電路中的TFT與設(shè)置在可利用顯示區(qū)域PA中的TFT設(shè)置在 相同的TFT陣列基板201中。
設(shè)置在液晶面板200的周邊區(qū)域CA中的驅(qū)動電路包括垂直驅(qū)動器 (V.DRV.) 11、顯示驅(qū)動器(D-DRV.) 12、傳感器驅(qū)動器(S-DRV.) 13、選 才奪轉(zhuǎn)換陣列(SEL.SW.) 14和DC/DC轉(zhuǎn)換器(DC/DC.CNV. )15。
垂直驅(qū)動器11是具有移位寄存器功能和其他組件功能的電路。移位寄 存器是對多個控制線執(zhí)行垂直掃描操作的寄存器，控制線的每個在水平方向 延伸，從而選擇與沿著矩陣的行的水平線設(shè)置的像素部分相對應(yīng)的像素線。 不同種類的控制線經(jīng)受垂直掃描才喿作。
顯示驅(qū)動器12是具有這樣功能的電路，例如，采樣視頻信號的數(shù)據(jù)電 位，根據(jù)采樣的數(shù)據(jù)電位產(chǎn)生數(shù)據(jù)信號振幅(data signal amplitude),并且在 連接到設(shè)置在沿著矩陣列的垂直方向上的像素部分的信號線上設(shè)置該信號振幅。
傳感器驅(qū)動器13是對多個其它的控制線實施垂直掃描操作的電路，控 制線的每個都連接到沿著矩陣行的水平線設(shè)置的光學傳感器部分1，與垂直 驅(qū)動器11 ^丸行的垂直掃描運行的方式相同，/人而在垂直驅(qū)動器11執(zhí)行垂直 掃描操作的同時收集來自光學傳感器部分1的數(shù)據(jù)。光學傳感器部分1的每 個設(shè)置在傳感器區(qū)域PA2中，從而前述光學傳感器部分1的總量是設(shè)置在像 素區(qū)域PA1中的像素部分的總量的一部分，就是說，光學傳感器部分l的密 度是像素部分的密度的一部分。
轉(zhuǎn)換陣列14由多個TFT轉(zhuǎn)換器組成，是用于執(zhí)行控制在信號線上設(shè)置 由顯示驅(qū)動器12產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信號振幅和控制在傳感器驅(qū)動器13中從光學傳 感器部分1收集數(shù)據(jù)的電路，其中，信號線連接到沿形成在顯示部分10中 的矩陣列的垂直方向設(shè)置的像素部分，光學傳感器部分l沿形成在顯示部分 10中的矩陣行的水平方向設(shè)置。
DC/DC轉(zhuǎn)換器15是用于產(chǎn)生各種電位的DC電壓的電路，要求這樣的 電壓來驅(qū)動液晶面板200，其來自輸入供電電壓(power-supply voltage )。
輸入到顯示驅(qū)動器12和傳感器驅(qū)動器13的信號和從顯示驅(qū)動器12和 傳感器驅(qū)動器13輸出的信號以及其他信號借助于液晶面板200中設(shè)置的柔 性基板16與液晶面板200的內(nèi)外組件交換。
驅(qū)動電路中包括圖2的框圖所示之外的組件。其他組件的實例是用于產(chǎn) 生時鐘信號的組件并且每個組件都用于接收來自外源的輸入。
像素部分與光學傳感器部分的典型組合
如前所述，像素部分和光學傳感器部分1規(guī)律地設(shè)置在可利用顯示區(qū)域 PA中。布置的規(guī)律性是任意的。然而，通常多個像素部分和光學傳感器部 分1形成像素部分單元，并且多個這樣的像素部分單元被設(shè)置形成可利用顯 示區(qū)域PA中的矩陣。典型的像素部分單元具有三個像素部分和光學傳感器 部分l,三個像素部分即形成前述的像素單元的紅、綠和藍像素部分。下面 的描述說明包括這樣的設(shè)置為形成矩陣的典型像素部分單元的典型布置。
紅色像素部分R、綠色像素部分G、藍色像素部分B以及光學傳感器部 分1形成像素部分單元。
圖1的截面圖所示的濾色器層204具有濾色器和黑矩陣，濾光器用于選 擇性通過每一個對應(yīng)于不同波長域之一的R (紅)、G(綠)和B(藍)色的光，黑矩陣用于保護濾色器的周圍免于混合色的光或者遮蔽濾色器之間的邊 界從而阻擋混合色的光。每個濾色器具有與像素部分PIX相同的尺寸，并且
黑矩陣通過每個都具有固定寬度的黑矩陣條(black-matrix bars )遮蔽周圍(或 者邊界)。
圖3的俯視圖示出了上述黑矩陣21K的典型圖案。圖3的示意圖所示的 典型黑矩陣21K具有四個開口部分的部分，即一個傳感器開口部分SA和三 個像素開口部分XA。在三個像素開口部分XA的每個中，設(shè)置三種濾色器 中的一個。
具體地講，紅色濾色器21R、綠色濾色器21G和藍色濾色器21B在一 個方向上分別設(shè)置在三個像素開口部分XA中，設(shè)置的順序與在此描述中列 舉的紅色濾色器21R、綠色濾色器21G和藍色濾色器片21B的順序相同。 黑矩陣21K的圖案的固定寬度垂直條設(shè)置在紅色濾色器21R和綠色濾色器 21G之間，并且另一個黑矩陣21K的圖案的固定寬度垂直條設(shè)置在綠色濾色 器21G和藍色濾色器21B之間。就是說，紅色濾色器21R和綠色濾色器21G 由具有固定寬度的垂直條彼此隔開，而綠色濾色器21G和藍色濾色器21B 由具有固定寬度的另一個垂直條彼此隔開。
因此，三種濾色器21R、 21G和21B位于與像素部分PIX相同的線上。 從而，每個濾色器的高度(或者垂直方向的尺寸)具有固定的值。
與像素部分PIX具有相同高度的光學傳感器部分1設(shè)置在傳感器開口部 分SA中，傳感器開口部分SA靠近分配給紅色濾色器21R的像素開口部分 XA或者靠近分配給藍色濾色器21B的像素開口部分XA。在作為黑矩陣21K 的典型圖案的圖3的圖中所示的典型圖案的情況下，光傳感器部分1設(shè)置在 靠近分配給紅色濾色器21R的像素開口部分XA的傳感器開口部分SA中。 在以圖3的圖中所示的典型圖案作為黑矩陣的典型圖案中，分配給光學傳感 器部分1的傳感器開口部分SA中沒有設(shè)置濾色器。這是因為由檢測目標例 如使用者的手指或者記錄筆反射的光需要輻射到設(shè)置在傳感器開口部分SA 中的光學傳感器部分1。設(shè)置在傳感器開口部分SA中的濾色器將遮擋這樣 的光。如果光學傳感器部分1要檢測的反射光為IR (紅外線)光(即不可見 光)，則用于選擇和傳遞IR光的IR濾色器可以設(shè)置在分配給光學傳感器部 分1的傳感器開口部分SA中。
像素和光學傳感器部分的圖案以及截面結(jié)構(gòu)圖4的多個圖每個都示出了光學傳感器部分1。更具體地講，圖4A的 俯視圖示出了光學傳感器部分1的典型俯視圖，而圖4B的電路圖示出了具 有圖4A的俯視圖所示圖案的光學傳感器部分1的等效電路。
圖4B的電路圖中所示的光學傳感器部分1的等效電路釆用三個晶體管 和光敏二極管PD。在此情況下，晶體管的每個為N溝道TFT(薄膜晶體管)。 三個N溝道TFT分別用作選擇晶體管TS、放大晶體管TA和讀取晶體管TR。
光敏二極管PD是對不可見光敏感的典型的光學傳感器。光敏二極管PD 的陽極A連接到存儲節(jié)點SN,光敏二極管PD的陰極K連接到供電電壓VDD 供給線31，在下文供電電壓VDD供給線31也簡稱為VDD供給線，它是給 陰極K (和稍后將要描述的放大晶體管TA的漏電極)提供供電電壓VDD 的線。正如稍后將要描述的，光敏二極管PD具有PIN結(jié)構(gòu)或者PDN結(jié)構(gòu)。 光敏二極管PD設(shè)置有用于通過絕緣膜向I (本征)區(qū)域或者D (摻雜)區(qū) 域施加電場的控制柵極CG。 I區(qū)域為PIN結(jié)構(gòu)的本征半導(dǎo)體區(qū)域，而D區(qū) 域為PDN結(jié)構(gòu)的N區(qū)域。光敏二極管PD具有這樣的結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中通 過反偏置使用光敏二極管PD,并且通過在反偏置狀態(tài)下使用控制柵極CG 來控制損耗程度，可以優(yōu)化對不可見光的靈敏度(即在很多情況下的最大 化)。
選擇晶體管TS的漏電極連接到存儲節(jié)點SN，其源電極連接到基準電壓 VSS供給線32,基準電壓VSS供給線32在下文也簡稱為VSS供給線，其 是用于向源電極施加基準電壓VSS的線，并且柵電極連接到RESET供給線 33, RESET供給線33在下文也稱為復(fù)位線，其是用于提供復(fù)位信號RESET 的線。選擇晶體管TS導(dǎo)通以通過導(dǎo)通的選擇晶體管TS將存儲節(jié)點SN從浮 置狀態(tài)(floating state )轉(zhuǎn)換到與VSS供給線32連接的狀態(tài)，從而從存儲電 容器C將存儲在(存儲電容器C連接到)存儲節(jié)點SN中的電荷放電，也就 是，從而復(fù)位存儲在(存儲電容器C連接到)存儲節(jié)點SN中的電荷。
放大晶體管TA的漏電極連接到VDD供給線31,其源電極通過讀取晶 體管TR連接到輸出檢測線35,輸出檢測線35在下文也簡稱為用于讀取檢 測電位Vdet或者檢測電流Idet的檢測線，其柵電極連接到存儲節(jié)點SN。
讀取晶體管TR的漏電極連接到放大晶體管TA的源電極，讀取晶體管 TR的源電極連接到檢測線35,并且讀取晶體管TR的柵電極連接到讀取控 制信號線34,讀取控制信號線34也簡稱為用于給柵電極提供讀取控制信號READ的讀取控制線。
在存儲在(存儲電容器C連接到)存儲節(jié)點SN的電荷復(fù)位后，存儲節(jié) 點SN再一次進入浮置狀態(tài)，用光敏二極管PD產(chǎn)生的正電荷充電。放大晶 體管TA是其運行為放大代表存儲在(存儲電容器C連接到)存儲節(jié)點SN 中電荷的接收光電位的晶體管。讀取晶體管TR是用于控制由放大晶體管TA 放大的接收光電位設(shè)置在檢測線35上的時機的晶體管。在(存儲電容器C 連接到)存儲節(jié)點SN中存儲電荷預(yù)定時間周期之后，讀取控制信號READ 進入活動狀態(tài)，從而導(dǎo)通讀取晶體管TR。隨著讀取晶體管TR進入導(dǎo)通狀 態(tài)，電壓施加在放大晶體管TA的源和漏電極之間，導(dǎo)致具有由呈現(xiàn)在放大 晶體管TA的柵電極上的電位所確定的大小的電流在放大晶體管TA的源極 和漏極電極之間。出現(xiàn)在放大晶體管TA的柵電極上的電位由存儲在(存儲 電容器C連接到)存儲節(jié)點SN中的電荷確定。因此，由放大晶體管TA放 大的電位變化根據(jù)接收光電位呈現(xiàn)在檢測線35上。電位變化通過檢測線35 作為檢測電位Vdet輸出到光學傳感器1外部的組件。在供選構(gòu)造中，檢測 電流Idet具有根據(jù)接收光電位而變化的大小通過^f企測線35輸出到光學傳感 器部分1外部的組件。
圖4A的俯視圖示出了濾色器基板202和TFT陣列基板201在圖1的截 面圖中所示狀態(tài)中的典型俯視圖，作為在濾色器基板202和TFT陣列基板 201之間夾設(shè)液晶層203的工藝前的狀態(tài)。
在圖4A的俯-現(xiàn)圖中所示的圖案中，圖4B的電^^圖中所示的作為用于 表示組件的標記(或者符號)的每個附圖標記(和附圖符號)按原樣都用在 圖4A的俯視圖中，從而圖4A的俯視圖中所示的組件之間的電連接從圖4B 的電路圖上看是明顯的。
VDD供給線31 、 VSS供給線32和檢測線35中的每個都通過由鋁(Al) 制造的布線層設(shè)置。另一方面，RESET供給線33和讀取控制線34的每個 由GM (柵金屬)例如鉬(Mo )制造。由GM (柵金屬)制造的RESET供 給線33和讀取控制線34的每個被設(shè)置作為在每個由鋁制造的布線層下面的 層。彼此隔離的四個PS (多晶硅)層設(shè)置在Al布線層之下而在GM層之上， 形成層次。選擇晶體管TS、讀取晶體管TR、放大晶體管TA和光敏二極管 PD分別占有四個PS層。
選擇晶體管TS、讀取晶體管TR和放大晶體管TA中的每個具有這樣的
22結(jié)構(gòu)，其中N導(dǎo)電類型的雜質(zhì)注入PS層上存在作為GM層和PS層的交叉
點的每個交叉點的兩側(cè)，形成晶體管的源和漏電極。
另一方面，光敏二極管PD這樣形成，將兩種彼此相反導(dǎo)電類型的雜質(zhì) 分別注入PS層之一的薄膜半導(dǎo)體層36的兩側(cè)上的區(qū)域。彼此相反的兩種導(dǎo) 電類型為N導(dǎo)電類型和P導(dǎo)電類型。因此，光敏二極管PD具有二極管結(jié)構(gòu)。 摻雜有所注入的P導(dǎo)電類型雜質(zhì)的雜質(zhì)區(qū)域用作光敏二極管PD的陽極(A) 或者存儲節(jié)點SN。另一方面，摻雜有所注入的N導(dǎo)電類型雜質(zhì)的雜質(zhì)區(qū)域 用作光敏二極管PD的陰極(K)，并且陰極(K)通過接觸(contact)連接 到VDD供給線31，其為上A1層。
圖5的俯視圖示出了在采用FFS (場邊緣轉(zhuǎn)換(Field Fringe Switching )) 方法的液晶的像素部分PIX中TFT陣列基一反201的俯視圖。采用FFS方法 的液晶也稱為采用IPS (平面內(nèi)轉(zhuǎn)換(In Plane Switching)) -Pro方法的液晶。
圖5的俯視圖除了示出用作基礎(chǔ)的TFT陣列基板201外還示出了像素電 極40、各種布線、轉(zhuǎn)換器件SW及其它們的連接。
像素電極40形成為具有多個狹縫(slit)的透明電極層TE。圖5的俯視 圖中沒有具體示出的公共電極設(shè)置在像素電極40之下，用作面對像素電極 40的電極。公共電極是所有像素部分公用的透明電極層TE。
像素電極40通過接觸41連接到被設(shè)置為下Al層等的內(nèi)部布線42。內(nèi) 部布線42連接到設(shè)置在轉(zhuǎn)換器件SW的薄膜半導(dǎo)體層43上的源電極和漏電 極之一，用作轉(zhuǎn)換器件SW的電極。薄膜半導(dǎo)體層43自身由多晶硅制造。 設(shè)置在薄膜半導(dǎo)體層43上的另一個電極連接到由鋁(Al)制造的信號線45。 與薄膜半導(dǎo)體層43的下層相交的垂直掃描線44由例如鉬(Mo)的GM(才冊 極金屬)制造，并且設(shè)置在與信號線45交叉的方向上。
應(yīng)當注意的是，圖5的俯視圖沒有示出的濾色器基板202設(shè)置在圖5的 俯視圖中示出的TFT陣列基板201之上，用作包括各種圖案的基板。液晶層 203設(shè)置在TFT陣列基板201和濾色器基板202之間，如圖1的截面圖所示。 第二偏振板207設(shè)置在濾色器基板202上，而第一偏振板206設(shè)置在TFT 陣列基板201之下。
液晶層203由向列液晶(nematic liquid crystal)組成。第二偏振板207 附著地設(shè)置在濾色器基板202的外表面上，與濾色器基板202—起夾設(shè)附著 物質(zhì)。出于同樣的原因，第一偏振板206附著地i殳置在TFT陣列基板201的外表面上，與TFT陣列基板201 —起夾設(shè)附著物質(zhì)。以這樣方法設(shè)置的第 一偏振板206和第二偏振板207被設(shè)置為交叉Nico1 ( cross-Nicol)狀態(tài)。
用于制造信號線45和垂直掃描線44的GM(柵極金屬)可以為鋁(Al )、 鉬(Mo)、鉻(Cr)、鴒(W)、鈦(Ti)、鉛(Pb)、由這些材料的結(jié)合組成 的化合物層或者由這些材料制造的合金層?；衔飳拥膶嵗秊門i/Al層。
圖6的截面圖概略地示出了采用FFS方法的光學傳感器部分1的一部分 和像素部分PIX的一部分的截面。更具體地講，圖6的截面圖示出了沿著圖 4A的俯視圖中所示的S1-S1截取的截面作為光學傳感器部分1的一部分的 截面，并且示出了圖5的俯視圖中所示的像素部分PIX的一部分的截面。然 而，具有圖6的截面圖中所示的截面的像素部分PIX與圖5的俯視圖所示的 像素部分PIX不是嚴格地相對應(yīng)。而是為了方便起見，圖6的截面圖僅示出 了像素部分PIX的大致結(jié)構(gòu)。
光學傳感器部分l的截面結(jié)構(gòu)主要通過參考圖6的截面圖來說明。
如圖6的截面圖所示，光敏二極管PD和像素部分中采用的轉(zhuǎn)換器件SW 通過埋在TFT陣列基板201上的多層絕緣膜中來設(shè)置。圖6的截面圖所示的 多層絕緣膜包括兩層柵極絕緣膜50、兩層第一層間絕緣膜51、為平坦膜的 第二層間絕緣膜52和第三層間絕緣膜53 。兩層柵極絕緣膜50、兩層第 一層 間絕緣膜51、第二層間絕緣膜52和第三層間絕緣膜53以自下至上的方向依 次層疊，堆疊順序與在此描述中所列舉的兩層柵極絕緣膜50、兩層第一層間 絕緣膜51、第二層間絕緣膜52和第三層間絕緣膜53的順序相同，從而形成 層疊堆疊。
控制柵極CG恰好設(shè)置在兩層柵極絕緣膜50的下方，而薄膜半導(dǎo)體層 36設(shè)置在兩層柵極絕緣膜50上。薄膜半導(dǎo)體層36包括控制柵極CG上面的 I (本征)區(qū)域以及分別位于I區(qū)域兩側(cè)的A (陽極)區(qū)域和K (陰極)區(qū)域。 I區(qū)域是PIN結(jié)構(gòu)的本征半導(dǎo)體區(qū)域，A區(qū)域是P+區(qū)域，而K區(qū)域是N+區(qū) 域。應(yīng)當注意的是，在PDN結(jié)構(gòu)的情況下，設(shè)置D區(qū)域來代替I區(qū)域。D 區(qū)i或是N-區(qū)i或。
K區(qū)域通過利用設(shè)置在兩層第一層間絕緣膜51中的接觸塞54連接到設(shè) 置在兩層第一層間絕緣膜51上的VDD供給線31。 A區(qū)域在圖4B的電路圖 所示的位置處連接到放大晶體管TA的柵電極。在作為兩層第一層間絕緣膜 51上的位置與VDD供給線31分隔的位置處，檢測線35和VSS供給線32排列起來。
VDD供給線31、 VSS供給線32和檢測線35中的每個由鋁(Al)制造， 用作具有大的凸塊的布線。因為這個原因，第二層間絕緣膜52設(shè)置為作為 用于使大凸塊平坦的膜。
在第二層間絕緣膜52上設(shè)置固定在公共電位上的公共電極55。該公共 電極55還設(shè)置在用于設(shè)置像素部分PIX的區(qū)域中的第二層間絕緣膜52上。 公共電極55是用于通過改變施加在公共電極55與像素電極40之間的電壓 來改變施加給液晶的電場的電極。因為在光學傳感器部分l中不存在像素電 極40，所以不能控制施加給液晶的電場。然而，在此情況下，公共電極55 起穩(wěn)固地保持液晶的作用。因為公共電極55為透明電極層(TE)，所以公共 電極55透過到達公共電極55的光。
濾色器基板202設(shè)置在TFT陣列基板201的上面，與TFT陣列基板201 一起夾著液晶層203、配向膜56和濾色器層204。液晶層203、配向膜56 和濾色器層204以與在此描述中列舉的液晶層203、配向膜56和濾色器層 204的順序相同的順序在自下至上的方向堆疊在TFT陣列基板201之上。
如圖6的截面圖所示，在濾色器層204中，黑矩陣21K設(shè)置在光學傳感 器部分1和像素部分PIX之間的每個邊界上。傳感器開口 SA設(shè)置在彼此相 鄰的兩個黑矩陣21K之間。在圖6的截面圖所示范圍內(nèi)的像素部分PIX中， 示出了設(shè)置在像素開口 XA中的濾色器21。濾色器21是分別用于紅、綠和 藍色的濾色器21R、 21G和21B中的一個。
光敏二極管PD的結(jié)構(gòu)和光接收特性
圖7的多個截面圖每個示出了光敏二極管PD的截面。具體地講，圖7A 的截面圖示出了具有PIN結(jié)構(gòu)的光敏二極管PD的截面，圖7B的截面圖示 出了具有PDN結(jié)構(gòu)的光敏二極管PD的截面。
在圖7A的截面圖中所示的PIN結(jié)構(gòu)的光每丈二極管PD的情況下，對所 接收的光敏感的區(qū)域是沒有注入雜質(zhì)的I區(qū)域。另一方面，在圖7B的截面 圖所示的PDN結(jié)構(gòu)的光敏二極管PD的情況下，對所接收的光敏感的區(qū)域是 具有以低濃度注入其中的N型雜質(zhì)的D區(qū)域。因此，D區(qū)域是前述的N-區(qū) 域。
例如，當反偏壓施加給圖7的截面圖任意一個所示的光敏二極管PD時， 耗盡層擴展(spread )在I或D區(qū)域中。為了加速擴展耗盡層的過程，執(zhí)行背柵極控制。背柵極控制是通過利用控制柵極CG執(zhí)行的電場控制。然而，
在圖7A的截面圖所示的PIN結(jié)構(gòu)的光敏二極管PD的情況下，最多導(dǎo)致從 P+區(qū)域的大約IO微米的擴展耗盡層。然而，在圖7B的截面圖所示的PDN 結(jié)構(gòu)的光敏二極管PD的情況下，耗盡層擴展到幾乎遍布整個D區(qū)域。因此， 作為由于耗盡層擴展到幾乎遍布整個D區(qū)域而帶來的優(yōu)點，具有PDN結(jié)構(gòu) 的光敏二極管PD提供了優(yōu)點對所接收的光敏感的寬區(qū)域。
在該實施例中，光壽l二極管PD可以具有PIN結(jié)構(gòu)或者PDN結(jié)構(gòu)。
具有上述PIN和PDN任何一個結(jié)構(gòu)用作位置傳感器的光敏二極管PD 對不可見光敏感，或者希望設(shè)計為具有靈敏度峰值。
不可見光的實例為紅外光和紫外光。應(yīng)當注意的是，CIE (Commission International de I'Eclairage )已經(jīng)確定作為不可見光實例的紫外光與可見光之 間邊界上的波長范圍為360nm至400nm,而也作為不可見光實例的紅外光 與可見光之間的邊界上的波長范圍為760nm至830nm。從實際的觀點出發(fā)， 波長等于或者小于350nm的光看作紫外光，而波長等于或者大于700nm的 光看作紅外光。在該實施例的情況下，范圍為360 nm至400 nm的任何波長 和范圍為760 nm至830 nm的任何波長中的每個都可以用作可見光和不可見 光之間的邊界上的波長。
如果IR(紅外)光用作不可見光，所希望的是由能帶隙為1.1 eV的單 晶硅或者多晶硅形成對IR光具有靈敏度峰值的光敏二極管PD的薄膜半導(dǎo)體 層36， UeV的能帶隙小于典型值1.6eV,作為價電子帶和導(dǎo)帶之間的能帶 隙。值1.6eV是用于接收可見光的光接收器件的能帶隙的典型值。從下面的 等式可以獲得能帶隙Eg:
Eg = h x v和D = 1/入 其中，符號h表示普朗克(Planck)常數(shù)，而符號X表示光的波長。
另一方面，薄膜晶體管層36可以由具有能帶隙等級的分布的半導(dǎo)體材 料制造。這樣的半導(dǎo)體材料的一實例為非晶硅或者微晶硅。在這樣薄膜晶體 管層36的情況下，光接收器件也具有對諸如紅外光或者紫外光的不可見光 的光接收能力，或者也對不可見光敏感。就是說，由這樣的半導(dǎo)體材料制造 的光敏二極管PD具有對諸如紅外光或者紫外光的不可見光的光接收能力， 或者也對不可見光^:感。因此，這樣的光每文二4 l管PD可以用作接收可見光 和不可見光的光接收器件。從上面的描述明顯可見，本實施例中非常適合的光敏二極管PD具有由
多晶硅、晶體硅、非晶硅或者微晶硅制造的薄膜半導(dǎo)體層36。在任何一種情 況下，本實施例中采用的光敏二極管PD通過選擇這樣的半導(dǎo)體材料設(shè)計， 該半導(dǎo)體材料對紅外光的吸收系數(shù)與用于接收可見光而設(shè)計的光敏二極管
PD相比4交大。
對諸如紅外光或者紫外光的不可見光具有光接收能力或者也對不可見 光也敏感的光敏二極管PD傾向于使S/N比變壞。S/N比的變壞是由于偏離 光(stray light)沒有到達檢測目標在液晶面板200中被反復(fù)地反射后撞擊光 每文二極管PD而引起的。
在該實施例中，為了減少偏離光的影響，如在圖6的截面圖中所示，在 液晶面板200中的背光側(cè)(即后表面?zhèn)?上設(shè)置透鏡陣列60。透鏡陣列60 的每個聚光透鏡60A設(shè)置在對應(yīng)于光學傳感器部分1的位置處。
設(shè)置在液晶面板200中的布線和電極希望其不反光。例如，在圖6的截 面圖所示的截面中，諸如VDD供給線31、 VSS供給線32和4企測線35的布 線以及用作電極的控制柵極CG也希望其不反光。
當不可見光撞擊這些布線(除了透明電極外)或者這樣的電極并且由該 布線或者該電極反射時，不僅減少了到達檢測目標的光量，而且在到達檢測 目標前返回到光接收器件的偏離光的量也增加。
為了解決上述問題，每個聚光透鏡60A被設(shè)計為具有朝著后表面?zhèn)韧怀?的透鏡曲面，從而聚光透鏡60A的焦點FP定位在液晶面板200內(nèi)。所希望 的是每個聚光透鏡60A的焦點FP定位在液晶面板200內(nèi)，并且確定每個聚 光透鏡60A的形狀和位置使得聚光透鏡60A的光軸通過開口部分，該開口 部分沒有設(shè)置能反射入射光而導(dǎo)致偏離光的布線或者電極。
在圖4A的俯視圖中，每個開口部分是由虛線所示的部分。開口部分是 給通過光提供最大通路的孔。當從光學傳感器部分1上面的位置來看光學傳 感器部分l時，開口部分是沒有設(shè)置能反光的構(gòu)件的孔，由于不存在黑矩陣
21K或者其它蔽光層，該孔能夠最大范圍地通過光。能夠反射光的構(gòu)件可以 為器件、布線、電極等。
應(yīng)當注意的是，在圖4的俯視圖中，三個晶體管TR、 TS和TA的光接 收區(qū)域(可以是I或者D區(qū)域)的背光側(cè)由每個晶體管TR、 TS和TA的電 極屏蔽光。另一方面，前表面?zhèn)纫残枰帘瓮獠抗?。因此，例如，在圖3的俯視圖所示的黑矩陣21K的平面圖案中，光屏蔽材料等實際上為傳感器開口
部分SA的一部分屏蔽了外部光。圖3的俯視圖沒有具體示出，制造傳感器 開口部分SA的該部分所采用的光屏蔽材料與制造黑矩陣21K的材料相同。 然而，在光敏二極管PD的情況下，不必為前表面?zhèn)绕帘瓮獠抗狻＿@是因為
為這個原因，每個像素部分PIX中采用的轉(zhuǎn)換器件SW的前表面?zhèn)纫财帘瓮獠抗狻?br> 同時考慮到圖中沒有示出光屏蔽層，對于在頂視圖中不存在每個光屏蔽 層的光學傳感器部分，開口部分被規(guī)定在該光學傳感器部分之內(nèi)的范圍內(nèi)。
還希望每個聚光透鏡60A都聚光，使得所聚光束的焦點FP位于包括布 線埋入其中的層和由GM (柵極金屬)制造的層之間的層上。在圖6的截面 圖所示的典型液晶面板200中，包括布線埋入其中的層是第二層間絕緣膜 52，而埋入的布線是VDD供給線31、 VSS供給線32和4企測線35。還進一 步希望每個聚光透鏡60A聚光，使得所聚光束的焦點FP位于第二層間絕緣 膜52上或者期望每個聚光透鏡60A聚光，使得所聚光束的焦點FP位于作 為埋線的上、下表面之間的部分包括在第二層絕緣膜52中的部分中。
通過使聚光透鏡60A以這樣的方式聚光，減小了通過布線之間的間隙的 光束半徑，從而布線不反射光束。減小的半徑防止偏離光的產(chǎn)生或者減少了 所產(chǎn)生的偏離光的量。
運行
接下來，說明透射型液晶顯示裝置IOO所實施的概略的典型運行。
由設(shè)置在液晶面板200的后表面?zhèn)壬系谋彻?00所產(chǎn)生的照明光從透鏡 陣列60引入到液晶面板200的內(nèi)部，并且經(jīng)由第一偏振板206、 TFT陣列基 板201 、液晶層203 、濾色器層204、濾色器基板202和第二偏振板207以在 本句話中列舉的第一偏振板206、 TFT陣列基^反201、液晶層203、濾色器層 204、濾色器基板202和第二偏振板207的順序相同的順序，從液晶面板200 的前表面輻射到外界。
在通過液晶面板200期間，照明光經(jīng)歷實施的光學偏振和調(diào)制處理以改 變光的偏振面和光強。
詳細地講，由設(shè)置在液晶面板200的后表面?zhèn)壬系谋彻?00產(chǎn)生的照明 光進入透鏡陣列60。如前面已經(jīng)說明的，透4ft陣列60包括聚光透《竟60A,
28其每個都設(shè)置在對應(yīng)于其中設(shè)置有光學傳感器部分1的傳感器PA2的位置 處。所希望的是將每個聚光透鏡60A設(shè)置在對應(yīng)于光學傳感器部分1的開口 部分的位置處。
聚光透鏡60A聚集接觸聚光透鏡60A的入射光，使得所聚光束的焦點 FP定位在液晶面板200中。另一方面，聚光透鏡60A之外的透鏡陣列部分 的每個典型地為由平行的平板制造的透鏡構(gòu)件。因此，進入聚光透鏡60A之 外的每個透鏡陣列部分的光從透鏡陣列60輻射而不被聚集和擴散。
從聚光透鏡60A輻射的光有效地通過設(shè)置在光學傳感器部分1中的開口 部分。因此，通過光學傳感器部分1的光沒有被外圍的反光構(gòu)件反射。
通常，許多器件、許多布線以及用于連接器件和布線的接觸部分的許多 連接件設(shè)置在TFT陣列基板201上，使得由器件、布線和連接件反射了一定 程度的光，不可避免地引起光的削弱，除非用聚光透鏡60A預(yù)先聚集光。
因為上述原因，在該實施例中，為了防止光^^皮削弱或者防止光的透射效 率下降，透鏡陣列60設(shè)置有聚光透鏡60A,其每個至少設(shè)置在對應(yīng)于其中 設(shè)置有光學傳感器部分1的傳感器區(qū)域PA2的位置處。
如上所述，通過透鏡陣列60的光經(jīng)由第一偏振板206、 TFT陣列基板 201、液晶層203、濾色器層204、濾色器基板202和第二偏振板207以與在 本句話中所列舉的第 一偏振板206 、 TFT陣列基板201、液晶層203 、濾色器 層204、濾色器基板202和第二偏振板207的順序相同的順序從液晶面板200 的前表面輻射到外界。
在光透射通過液晶面板200期間，當光通過第一偏振板206時，傳播的 光在第一方向上被極化。當光通過液晶層203時，由于液晶中的分子各向異 性效應(yīng)，傳播的光的極化方向沿著液晶分子的布置方向改變預(yù)先確定的角 度。當光通過第二偏振板207時，傳播的光沿從第一方向偏移預(yù)先確定的角 度的第二方向被極化。
在三個偏振過程之一中，對于每個像素部分，傳播通過液晶層203的過 程的偏振角可以單獨改變，通過根據(jù)輸入視頻信號的電位控制施加給液晶層 203的電場強度。因此，每個通過像素部分的光都經(jīng)受了調(diào)制處理，以產(chǎn)生 亮度根據(jù)輸入視頻信號的電位而變化的光。然后，像素部分產(chǎn)生的光從液晶 面板200輻射，產(chǎn)生由輸入視頻信號預(yù)先確定的顯示圖像。
如上所述，液晶面板200具有用于顯示圖像的可利用顯示區(qū)域PA,并且在可利用顯示區(qū)域PA中的多個像素區(qū)域PA1的每個中設(shè)置多個像素部
分。在可利用顯示區(qū)域PA中的多個傳感器區(qū)域PA2的每個中，設(shè)置包括光
接收器件的光學傳感器部分1,從而實現(xiàn)所謂的觸摸屏的功能。光接收器件 是檢測進入光的裝置，從而典型地確定諸如使用者的手指或者記錄筆的檢測 目標的位置。
與通過像素部分的光不同，通過光學傳感器部分l的光從液晶面板200 輻射而沒有根據(jù)電信號經(jīng)歷調(diào)制處理。
在執(zhí)行顯示圖像的運行期間，典型地的應(yīng)用為可以輸出提示信息，要求 使用者輸入指令。在此情況下，使用者通過典型地利用手指和記錄筆中的任 何一個輕輕地接觸顯示屏，手指和記錄筆中的任何一個用作;險測目標。
當諸如使用者的手指或者記錄筆的檢測目標要與顯示屏接觸或者接近 顯示屏時，從液晶面板200輻射的光由檢測目標反射，并且返回到液晶面板 200的內(nèi)部。來自檢測目標的反射光由例如液晶面板200中的層邊界表面和 布線的反射物反復(fù)折射和反射，使得通常所反射的光傳播通過液晶面板200 同時被擴散。因此，所反射的光到達多個光學傳感器部分1的至少一個，其 數(shù)量取決于檢測目標的尺寸。
當 一些到達光學傳感器部分1的反射光撞擊光敏二極管PD的一部分時， 光敏二極管PD由預(yù)先確定電壓被反向偏置，光敏二極管PD將撞擊的光轉(zhuǎn) 換成電信號，典型地從陽極A輸出對應(yīng)于信號的電荷。該電荷的量代表接收 光的數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)與由光敏二極管PD接收的反射光的量成比例。作為檢測 電位Vdet或者檢測電流Idet，接收光的數(shù)據(jù)或者電荷量從讀取電路的檢測線 35輸出，該讀取電路已經(jīng)在前面通過參考圖4B的電路圖進行了說明。
如圖2的俯視圖所示，液晶面板200中采用的轉(zhuǎn)換陣列(SEL.SW.) 14 向傳感器驅(qū)動器13提供檢測電位Vdet或者檢測電流Idet，傳感器驅(qū)動器13 收集檢測電位Vdet或者檢測電流Idet作為接收光數(shù)據(jù)。然后，傳感器驅(qū)動 器13給數(shù)據(jù)處理部分400的位置檢測部分402提供接收光數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)處 理部分400被應(yīng)用在如圖1的截面圖所示的透射型液晶顯示裝置100中。在 數(shù)據(jù)處理部分400中，對于每個檢測電位Vdet或者每個檢測電流Idet，位置 ;險測部分402或者控制部分401以實時方式獲得乂人液晶面板200中采用的傳 感器驅(qū)動器13接收的一對行和列地址。通過將列和行地址上的信息與由探 測電位Vdet或者4企測電流Idet代表的信息相關(guān)聯(lián)，控制部分401或者位置檢測部分402將行和列上的該信息存儲在數(shù)據(jù)處理部分400中采用的存儲器 中，作為液晶面板200的顯示屏上的檢測目標位置上的信息。圖l的截面圖 沒有示出存儲器自身。
基于在存儲器中存儲的各條信息，通過將液晶面板200的顯示屏上的檢 測目標位置上的信息疊加在液晶面板200的顯示屏上顯示的信息，透射型液 晶顯示裝置IOO能夠確定使用者已經(jīng)輸入的指令或者輸入的預(yù)先確定的輸入 信息。使用者通過將諸如手指或者記錄筆的^r測目標與液晶面板200的顯示 屏上顯示的信息的一部分接觸或者移動檢測目標以便接近該部分來輸入指 令。在液晶面板200的顯示屏上顯示的信息之上，使用者通過移動諸如手指 或者檢測筆的檢測目標從一個位置到另 一個位置來輸入輸入信息。就是說， 通過利用不包括附加的觸摸屏的薄液晶面板200,透射型液晶顯示裝置100 能夠?qū)崿F(xiàn)與包括添加到液晶面板200的觸摸屏的構(gòu)造相同的功能。能夠?qū)崿F(xiàn) 與包括添加到液晶面板200的觸摸屏的構(gòu)造相同的功能的薄液晶面板200被 稱為單元內(nèi)觸摸屏(in-cell touch panel )。
附帶地，根據(jù)本實施例的顯示裝置不限于目前為止所描述的顯示裝置。 就是說，可以提供得自本實施例的如下所述實施例的各種修改方案。
第一修改方案
圖8的截面圖示出了第一修改方案的截面，該截面得自圖6的截面圖中 所示的根據(jù)本實施例的作為液晶面板200的截面的截面。圖2至5和7的圖 幾乎可以照原樣應(yīng)用于第一修改方案。就是說，除了在圖l的截面圖中所示 的透射型液晶顯示裝置100中采用的透鏡陣列60之外，第一修改方案類似 于本實施例，如以下所描述。
在圖8的截面圖中所示的液晶面板200中，在位于后表面?zhèn)鹊淖鳛閷?yīng) 于像素部分PIX的位置的位置處，以新方式設(shè)置聚光透鏡61。設(shè)置在靠近 光學傳感器部分1側(cè)上的每個聚光透鏡60A的焦點FP位于液晶面板200內(nèi)。 另一方面，聚光透鏡61的焦距FD做成長于聚光透鏡60A的焦距FD。在圖 8的截面圖中所示的典型截面中，每個聚光透鏡61的焦點FP位于液晶面板 200的外部。
在像素部分PIX中，為了避免光具有混合顏色，由圖l的截面圖中所示 的截面的背光300產(chǎn)生的光輻射為平行光束，或者即使輻射的光為擴散光， 輻射的光也不應(yīng)當擴散太多，從而避免混合顏色。因此，必須使聚光透鏡61的焦3巨FD相對專交長。
從聚光透鏡61輻射的光束通過用于設(shè)置轉(zhuǎn)換器件SW的區(qū)域同時減少 了光束的半徑。此時，所希望的是光束的半徑減小到這樣的程度，使得該光
束不撞擊諸如信號線45的鋁(Al)布線(或者干線(trunk line))。因此， 可以提高由背光300產(chǎn)生的光的利用效率。然而，在此情況下，該光束被允 許撞擊信號線45的小區(qū)域分支部分45A或者內(nèi)部布線42。因為信號線45 的分支部分45A的區(qū)域和內(nèi)部配線42的區(qū)域的每個是小的，所以幾乎不影 響由背光300產(chǎn)生的光的利用效率。
如圖4A和5的俯視圖中所示，在光學傳感器部分1和像素部分PIX二 者中，存在取向為列方向(即圖中的縱向)的布線。然而，如圖3的俯視圖 所示，在行方向(即圖中的橫向方向)上的大寬度為增加焦距FD提供了余 量。因此，所希望的是減少垂直于光學傳感器部分1的布線方向的方向上的 寬度到小于像素部分PIX寬度的值。垂直于光學傳感器部分1的布線方向的 方向上的寬度為行方向上的寬度。
在第一修改方案中，聚光透鏡61和聚光透鏡60A設(shè)置在相同的透鏡陣 列60中。
第二》務(wù)改方案
圖8的截面圖所示的截面的聚光透鏡61可以設(shè)置在包括聚光透鏡60A 的透鏡陣列60之外的透鏡陣列中。其它透鏡陣列在圖8的截面圖中沒有示出。
如果將聚光透鏡61和聚光透鏡60A設(shè)置在相同的透鏡陣列60中特別困 難，則圖8的截面圖所示截面的聚光透鏡61可以設(shè)置在包括聚光透鏡60A 的透鏡陣列60之外的透鏡陣列中。
如果采用兩個不同的透鏡陣列，可以在液晶面板200的厚度方向上改變 聚光透鏡61和聚光透鏡60A的位置。因此，第二修改方案提供的優(yōu)點是確 定聚光透鏡61和聚光透鏡60A位置的自由度更高，從而控制焦點FP的位 置來試圖提高光的利用效率。
第三〗務(wù)改方案
除了光敏二極管PD用作接收不可見光的光接收器件的功能外，第三修 改方案提供有這樣的功能，其用于檢測包括可見光成分作為主要成分的外部 光，并且用于根據(jù)檢測結(jié)果控制由背光300產(chǎn)生的光強。第一和第二修改方案的功能也可以在第三修改考案中實現(xiàn)。另外，圖1至7 (或8)的圖可應(yīng) 用于第三修改方案。
上述用于檢測外部光的外部光傳感器在圖1到圖8的圖中沒有示出。然 而，這樣的外部光傳感器可以i殳置在圖1的截面圖中所示的液晶面板200的 可利用顯示區(qū)域PA和周邊區(qū)域CA的每個中。這樣的外部光傳感器的數(shù)量 和該傳感器的位置可以任意確定。
如果外部光傳感器設(shè)置在可利用顯示區(qū)域PA中，傳感器可以以與每個 都用作用于檢測不可見光的光學傳感器的光敏二極管PD相同的方式布置為 形成矩陣。在此情況下，每個外部光傳感器設(shè)置在以均勻距離與圍繞外部光 傳感器的多個光學傳感器分開的位置處。例如，光敏二極管PD和外部光傳 感器可以設(shè)置為在可利用顯示區(qū)域PA的俯視圖中形成方格圖案(checkered pattern )。
該圖案不必為方格圖案，而可以是任何圖案，只要外部光傳感器被設(shè)置 為等間隔。作為選擇，外部光傳感器設(shè)置在預(yù)先確定的位置處。該預(yù)先確定 的位置是每個都靠近可利用顯示區(qū)域PA的拐角以及靠近可利用顯示區(qū)域PA 的外側(cè)的至少一個的位置。就是說，對這樣的外部光傳感器和傳感器的位置 沒有限制。
每個外部光傳感器的基本構(gòu)造能具有分別與圖4A的俯視圖中所示的俯 視圖和圖4B的電路圖所示的等效電路相同的俯視圖和等效電路。然而，用 作外部光傳感器的光敏二極管與用作光傳感器的光敏二極管PD的區(qū)別在于 薄膜半導(dǎo)體層的材料等不同。例如，所希望的是由具有寬的能帶隙分布的微 晶硅或者非晶硅形成外部光傳感器的薄膜半導(dǎo)體層，使得外部光傳感器對規(guī) 定為具有350 nm至700 nm范圍內(nèi)的波長的可見光具有靈敏度峰值。更具體 地講，所希望的是由能帶隙為1.6 eV的硅形成外部光傳感器的薄膜半導(dǎo)體 層。
應(yīng)當注意的是，如前所述，用作光學傳感器的光敏二極管PD的薄膜半 導(dǎo)體層可以由微晶硅或者非晶硅制造。然而，用于制造作為光學傳感器的光 敏二極管PD的薄膜半導(dǎo)體層的硅的能帶隙不同于用于制造用作外部光傳感 器的光敏二極管的薄膜半導(dǎo)體層的硅的能帶隙，從而光學傳感器吸收紅外光 的特性不同于外部光傳感器吸收紅外光的特性。然而，外部光傳感器的薄膜 半導(dǎo)體層和光學傳感器的薄膜半導(dǎo)體層的每個可以由諸如多晶硅和晶體硅中的一個的薄膜半導(dǎo)體層材料制造，多晶硅和晶體石圭中的每個具有不同于^效 晶硅或者非晶硅的能帶隙，并且在一定程度上具有稍微低的靈敏性。
圖1的截面圖所示的液晶面板200中采用的數(shù)據(jù)處理部分400在從外部
光傳感器獲得的接收光數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上控制由背光3 00執(zhí)行的產(chǎn)生照明光的運 行。具體地講，在數(shù)據(jù)處理部分400中，通過控制部分401的控制，在代表 檢測電位Vdet的電壓值或者代表檢測電流Idet的電流值的基礎(chǔ)上，位置檢 測部分402檢測與外部光的亮度成比例的信號幅度(即檢測存儲電荷的量)。 代表檢測電位Vdet的電壓值或者代表檢測電流Idet的電流值是上述的接收 光的數(shù)據(jù)。然后，在檢測幅度的結(jié)果的基礎(chǔ)上，控制部分401調(diào)節(jié)由在透射 型液晶顯示裝置100中采用的背光300產(chǎn)生的光強。
就是說，如果從外部光傳感器獲得的接收光數(shù)據(jù)顯示接收光的強度是大 的，則數(shù)據(jù)處理部分400控制背光300產(chǎn)生較大強度的照明光。另一方面， 如果從外部光傳感器獲得的接收光數(shù)據(jù)顯示接收光的強度是小的，則數(shù)據(jù)處 理部分400控制背光300產(chǎn)生較小強度的照明光。
通常，在允許諸如具體為陽光的外部光照射采用每個用作像素轉(zhuǎn)換的薄 膜晶體管的顯示裝置的顯示屏的環(huán)境中，由于顯示屏的表面層引起的光反 射，無意中降低了顯示裝置的對比度，使得在一些情況下不能很好識別顯示 圖像。因此，有必要設(shè)定顯示面板自身輻射到在顯示面板表面外部的環(huán)境的 光的亮度值至少等于由顯示面板表面反射的外部光的亮度。為了設(shè)定顯示面 板自身輻射出的光的亮度為大值，數(shù)據(jù)處理部分400控制背光300從顯示面 板的后表面輻射照明光以產(chǎn)生具有平均較大強度的照明光。
另一方面，在僅允許少量的外部光照射顯示裝置的顯示屏的環(huán)境中，顯 示裝置幾乎不因顯示屏的表面層的光反射而降低對比度，從而顯示圖像的質(zhì) 量沒有變壞。因此，所希望的是將顯示面板自身輻射到顯示面板表面外部環(huán) 境的光的亮度設(shè)定為相對小的值。為了設(shè)定顯示面板自身輻射光的亮度為小 值，數(shù)據(jù)處理部分400控制背光300產(chǎn)生較小強度的照明光。這樣，可以減 小背光300的功耗。
因此，第三修改方案提供的優(yōu)點為，適應(yīng)于外部光量的變化，可以控制 這樣的圖像質(zhì)量下降或者這樣的對比度下降以及減少功耗。
圖9的圖示出了第三修改方案中外部光亮度的變化和代表接收光數(shù)據(jù)的 亮度上的變化之間的關(guān)系。圖9的圖中的水平軸代表外部光亮度上的變化，而垂直軸代表從外部光傳感器獲得的接收光數(shù)據(jù)上的變化。外部光亮度的變 化和代表接收光數(shù)據(jù)的亮度變化二者都用單位lx表示。圖9的圖中的實線代
表對于在外部光傳感器設(shè)置在可利用顯示區(qū)域PA中的情況，也就是對于在 可利用顯示區(qū)域PA中應(yīng)用外部光傳感器的布置的情況，外部光亮度上的變 化和代表接收光數(shù)據(jù)的亮度的變化之間的關(guān)系。另 一方面，圖9的示意圖中 的點劃線代表在外部光傳感器設(shè)置在周邊區(qū)域CA中的情況下，也就是在可 利用顯示區(qū)域PA中沒有應(yīng)用外部光傳感器的布置的情況下，外部光亮度上 的變化和代表接收光數(shù)據(jù)的亮度上的變化之間的關(guān)系。
例如，假設(shè)水平軸表示的亮度為1，0001x的外部光撞擊顯示屏。在此情 況下，如圖9的圖所示，在外部光傳感器設(shè)置在周邊區(qū)域CA中的情況下， 獲得由垂直線表示的亮度約為100k代表的接收光數(shù)據(jù)。另一方面，在外部 光傳感器設(shè)置在可利用顯示區(qū)域PA中的情況下，獲得由垂直線表示的亮度 約為l，OOOlx所代表的接收光數(shù)據(jù)。因此，通過以這樣的方式在可利用顯示 區(qū)域PA中設(shè)置外部光傳感器，可以獲得由約等于實際接收光的亮度的亮度 代表的接收光數(shù)據(jù)。
因此，從圖9的圖明顯可知，與在周邊區(qū)域CA中布置接收光傳感器相 比，更希望在可利用顯示區(qū)域PA中布置接收光傳感器。
圖IO的多個圖中每個都示出了顯示屏。更具體地講，圖10A的圖示出 了不是根據(jù)第三修改方案構(gòu)造的顯示屏。另一方面，圖IOB的圖示出了根據(jù) 第三修改方案構(gòu)造的顯示屏。
圖10的圖的每一個示出了精細設(shè)置而形成矩陣的多個光學傳感器部分 l和外部光傳感器的輸出，白點的每個代表檢測情況，黑點的每一個代表未 檢測情況，以便將檢測和未檢測情況分別繪制在呈現(xiàn)在顯示屏上的白點和黑 點上。
從圖IO的圖還可以明顯看出，與在周邊區(qū)域CA中布置接收傳感器相 比，更希望的是在可利用顯示區(qū)域PA中布置接收光傳感器。
如上所述，第三修改方案提供的優(yōu)點為，適應(yīng)于外部光量的變化，可以 控制這樣的圖像質(zhì)量的下降或者這樣的對比度的下降以及減少功耗。另外， 當來自外部環(huán)境的外部光的量是小的時，避免背光300產(chǎn)生的輻射光多于希 望大的量，從而可以防止從進入的可見光產(chǎn)生偏離光，或者可以減少由進入 的可見光產(chǎn)生的偏離光的量。因此，第三修改方案帶來的另一個優(yōu)點為，對于其中在包括圖8的截面圖的圖中所示的用作光學傳感器的光敏二極管PD 對可見光以及諸如IR (紅外)光的不可見光壽丈感的構(gòu)造，其可以改善確定檢 測目標的位置的過程的精度。 第四^奮改方案
在本實施例和第一至第三修改方案的情況中，IR(紅外)光用作主要的 不可見光。然而，不可見光也可以是紫外光。
所有的TFT結(jié)構(gòu)和TFD (薄膜二極管)結(jié)構(gòu)的每一個可以設(shè)置為頂柵 型結(jié)構(gòu)。TFT結(jié)構(gòu)是包括被包括在圖4B的電路圖所示的等效電路的讀取電 路中的光敏二極管PD、選擇晶體管TS、放大晶體管TA和讀取晶體管TR 以及像素部分的轉(zhuǎn)換器件SW的結(jié)構(gòu)。另一方面，TFD結(jié)構(gòu)是具有控制柵極 CG的結(jié)構(gòu)。在此情況下，光屏蔽層至少覆蓋TFD的光接收區(qū)域(可以是I 或D區(qū)域)和每個TFT的溝道形成區(qū)域的后表面?zhèn)龋瑥亩乐褂杀彻?00 直接產(chǎn)生的光進入光接收區(qū)域和溝道形成區(qū)域。
圖3的俯視圖所示的像素單元結(jié)構(gòu)對應(yīng)于紅色濾色器21R、綠色濾色器 21G和藍色濾色器21B作為像素單元的結(jié)構(gòu)，表示像素單元中像素的顏色和 布局。另外，圖3的俯視圖還示出了光學傳感器部分1的傳感器開口部分 SA的位置與像素單元的位置之間的關(guān)系。然而，像素單元的結(jié)構(gòu)和關(guān)系不 限于圖3的俯視圖中所示的這些。
第五^f奮改方案
本實施例和第一至第四修改方案中的每個不僅實施為液晶顯示裝置，而 且實施為廣泛范圍的顯示裝置，包括自發(fā)光型顯示裝置和利用電子運動的顯 示裝置。自發(fā)光型顯示裝置是能產(chǎn)生光而不利用背光的顯示裝置。自發(fā)光型 顯示裝置的一實例為有機EL (電致發(fā)光)顯示裝置。利用電子運動的顯示 裝置為可用于電子紙的顯示裝置。
利用電子運動的顯示裝置在像素電極與設(shè)置在透明基板上面對像素電 極的公共電極之間設(shè)置有電子墨水。用作包括在圖1的截面圖中所示的透射 型液晶顯示裝置100中的液晶層203的替代，電子墨水設(shè)置有具有白粒子和 黑粒子的多個微膠嚢，其中每個白粒子充有正電荷，而每個黑粒子充有負電 荷。微膠嚢懸浮在液體中。電子運動是粒子到像素電極側(cè)和公共電極側(cè)的運 動。根據(jù)像素電極和公共電極之間施加的電場是正電場還是負電場，白粒子 移動到像素電極側(cè)而黑粒子運動到公共電極側(cè)，或者黑粒子運動到像素電極側(cè)而白粒子運動到公共電極側(cè)。當移動到透明基板側(cè)(或者公共像素側(cè))的 白粒子比黑粒子多時，對顯示屏的觀察者來說該像素看起來更亮。通過利用
這些電子運動，可以實施由輸入數(shù)據(jù)確定的作為像素的灰階顯示(gradation display)的灰階顯示。因此，除了取代液晶層203所執(zhí)行的光學調(diào)制技術(shù)而 利用的電子運動外，第五修改方案幾乎與前述實施例相同。
另一方面，有機EL顯示裝置不需要背光。而是有機EL顯示裝置利用 下面的現(xiàn)象。在顯示面板中為每個像素堆疊的有機材料膜能夠自身產(chǎn)生光， 其具有根據(jù)施加給有機材料膜的電場大小的亮度。因此，所希望的是由層內(nèi) 透鏡層形成聚光透鏡。除此，第五修改方案幾乎與前述的實施例相同。
另外，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當理解的是，在所附權(quán)利要求書或其等同物 的范圍內(nèi)，根據(jù)設(shè)計要求和其他因素，可以進行各種+爹改、結(jié)合、部分結(jié)合 和替換。
采用顯示裝置的典型產(chǎn)品
本實施例和第一至第五修改方案中的每個可以應(yīng)用于在各種產(chǎn)品中采 用的顯示部分用作用于顯示符號和圖像的部分，該些產(chǎn)品每個都是典型的電 子儀器。
具體地講，本實施例和第一至第五修改方案中的每個都可以應(yīng)用于在產(chǎn) 品中采用的顯示部分，產(chǎn)品包括TV接收裝置、個人電腦、具有圖像復(fù)制功 能的移動設(shè)備、照相設(shè)備和例如汽車導(dǎo)航設(shè)備的車載設(shè)備。移動設(shè)備包括移 動電話、游戲機和PDA，照相設(shè)備包括靜態(tài)相機或者攝像機。
如果紅外光用作不可見光，則人體的溫度分布可以作為紅外光通過本發(fā) 明的本實施例;險測。因此，本發(fā)明的本實施例可以在指紋識別上應(yīng)用于有效 地利用紅外線。
在此情況下，代替液晶面板200，透過由背光產(chǎn)生的光的紋理識別面板 用作用于實施指紋識別的工具。具體地講，將人的手指與紋理識別面板的表 面接觸，由背光產(chǎn)生的紅外光輻射到紋理識別面板，以由手指反射，在所反 射的紅外光的基礎(chǔ)上進行指紋識別。
根據(jù)本實施例和第一至第五修改方案，獲得下面的優(yōu)點。
在顯示面板的前表面?zhèn)壬喜辉傩枰O(shè)置觸摸屏來用作采用使用兩層導(dǎo) 電膜或者薄玻璃板的靜電電容或者電阻法的觸摸屏。就是說，觸摸屏的功能 構(gòu)建在可以通過本實施例和第一至第五修改方案中的每個實施的顯示面板中。因此，使得顯示裝置緊湊的努力，具體地，4吏得顯示裝置薄的努力是成 功的。
因為通過與地址相關(guān)聯(lián)代表檢測位置的接收光數(shù)據(jù)存儲在存儲器中，所 以彼此分隔的多個位置可以同時4企測。另外，可以確定目標的大小以及^企測 目標的位置。
檢測不可見光的過程是一種試圖確定^r測目標的位置和大小而^r測光 的過程。在檢測不可見光的過程中，通過利用聚光透鏡來聚集光，從而增加 不可見光的利用效率。不可見光的利用效率可以被解釋為到達檢測目標的不 可見光的強度。另外，因為可以防止由進入的可見光產(chǎn)生的偏離光或者可以 減少由進入的可見光產(chǎn)生的偏離光的量，所以可以改善在確定;f企測目標的位 置的過程中的S/N比，并且因此通過利用顯示裝置可以以高的精度檢測檢測 目標的位置。
第一修改方案能夠增加可見光的利用效率。第二修改方案的優(yōu)點是對確 定聚光透鏡61和聚光透鏡60A的位置提供了更大的自由度，從而控制焦點 FP的位置來試圖增加光的利用效率。第三修改方案能夠利用顯示裝置的顯 示區(qū)域中的可見光來實施外部光檢測過程。特別是，在可利用顯示區(qū)域中設(shè) 置外部光傳感器的構(gòu)造與在可利用顯示區(qū)域外面設(shè)置外部光傳感器的構(gòu)造 相比，能夠以高的精確度測量顯示裝置的顯示屏上的亮度。因此，可以改善 控制由背光產(chǎn)生的光強的操作的精度。
上述的本實施例和修改方案提供的顯示裝置可以應(yīng)用于各種上述電子 儀器中作為顯示單元，各種上述電子儀器例如數(shù)字相機、筆記本個人電腦、 諸如移動電話和攝像機的便攜式終端。就是說，顯示裝置可以應(yīng)用于所有領(lǐng) 域中的各種電子儀器中用作顯示單元，其用來顯示提供給電子儀器的視頻信 號或者在儀器中產(chǎn)生的視頻信號作為圖像或者視頻。
另外，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當理解的是，在所附權(quán)利要求書或其等同物 的范圍內(nèi)，根據(jù)設(shè)計要求和其他因素，可以進行各種修改、結(jié)合、部分結(jié)合 和替換。
本發(fā)明包含于2007年12月5日提交日本專利局的日本專利申請JP 2007-315287的相關(guān)主題事項，其全部內(nèi)容以引用方式在此合并。
38
權(quán)利要求
1、一種顯示裝置，包括顯示部分；光輻射部分；多個聚光透鏡；和多個光接收器件，其中所述顯示部分包括像素區(qū)域，所述像素區(qū)域的每個用于設(shè)置像素部分，以及傳感器區(qū)域，所述傳感器區(qū)域的每個用于設(shè)置所述光接收器件之一，所述光輻射部分輸出光，并且將所述輸出光從所述顯示部分的特定側(cè)表面輻射到所述顯示部分，所述聚光透鏡的每個設(shè)置在每個位于所述顯示部分的所述傳感器區(qū)域之一中，并且將所述光輻射部分產(chǎn)生的光聚集在所述顯示部分內(nèi)的焦點上，將所述聚集的光傳播到所述顯示部分的另一側(cè)表面，并且所述光接收器件的每個設(shè)置在所述傳感器區(qū)域之一中，用作接收到達所述顯示部分的所述另一側(cè)表面而作為由檢測目標反射的光的器件。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示裝置，其中 所述傳感器區(qū)域的每個包括 所述光接收器件的任何單獨一個； 讀取電路，為所述單獨的光接收器件設(shè)置；多個布線層，包括電壓供給線和信號線，它們?yōu)樗鰡为毜墓饨邮掌骷?和所述讀耳又電贈4殳置；以及開口部分，既不包括所述光接收器件也不包括所述布線層；并且所述聚光透鏡的任何單獨一個設(shè)置在任何一個特定所述傳感器區(qū)域中， 并且所述聚光透鏡以這樣的方式設(shè)置，所述單獨的聚光透鏡的中心光軸通過 所述特定傳感器區(qū)域的所述開口部分。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示裝置，其中 所述傳感器區(qū)域的每個包括 所述光接收器件的任何單獨一個；讀取電路，為所述單獨的光接收器件設(shè)置；多個布線層，包括電壓供給線和信號線，它們?yōu)樗鰡为毜墓饨邮掌骷退鲎x取電鴻"沒置；以及開口部分，既不包括所述光^妻收器件也不包括所述布線層；并且所述聚光透鏡的任何單獨一個設(shè)置在所述傳感器區(qū)域之一中，并且所述 聚光透鏡以這樣的方式設(shè)置，以使在包括埋設(shè)的所述布線層的分層中，所述 單獨的聚光透鏡的焦點與對應(yīng)于所述開口部分的部分相一致。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示裝置，其中所述光接收器件的每個是對不可見光敏感的光學傳感器。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示裝置，其中所述聚光透鏡的每個設(shè)置在僅與所述光接收器件之一相關(guān)聯(lián)的位置處。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示裝置，其中 多個所述聚光透鏡設(shè)置為形成透鏡陣列；并且在所述透鏡陣列的每個中的所述聚光透鏡的每個設(shè)置在對應(yīng)于所述傳 感器區(qū)域之一的位置處。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示裝置，其中多個所述聚光透鏡設(shè)置為形成透鏡陣列，即第一透鏡陣列和第二透鏡陣列；在所述第二透鏡陣列中所述聚光透鏡的每個設(shè)置在對應(yīng)于所述傳感器 區(qū)域之一的位置處，用作焦點在所述顯示部分中的透鏡；并且在所述第一透鏡陣列中所述聚光透鏡的每個設(shè)置在對應(yīng)于所述像素區(qū) 域之一的位置處，用作焦距長于所述第二透鏡陣列中設(shè)置的每個所述聚光透 鏡的焦距的透鏡。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示裝置，其中所述顯示裝置具有濾色器，所述濾色器的每個都能透過具有選自多種顏 色的一種顏色的光；在所述像素區(qū)域的每個中，多個像素部分設(shè)置為用作這樣的像素部分， 所述像素部分的每個專用于每個與所述濾色器之一相關(guān)聯(lián)的所述顏色之一；在所述傳感器區(qū)域的每個中，對不可見光敏感的光學傳感器被設(shè)置用作 所述光接收器件之一；以及在所述顯示部分的每條顯示線上，所述傳感器區(qū)域之一每隔幾個像素區(qū)域重復(fù)設(shè)置，使得設(shè)置在所述顯示線上的所述傳感器區(qū)域的數(shù)量與設(shè)置在相 同的顯示線上的所述像素區(qū)域的數(shù)量之比等于預(yù)先確定的分數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種顯示裝置，其包括顯示部分；光輻射部分；多個聚光透鏡；以及多個光接收器件；其中顯示部分包括每個用作設(shè)置像素部分的像素區(qū)域和每個用作設(shè)置光接收器件之一的傳感器區(qū)域；光輻射部分輸出光，并且將輸出的光從顯示部分的特定側(cè)表面輻射到顯示部分；每個聚光透鏡設(shè)置在每個位于顯示部分中的傳感器區(qū)域之一中，并且聚集光輻射部分所產(chǎn)生的光到顯示部分內(nèi)的焦點上，將聚集的光傳播到顯示部分的另一側(cè)表面；以及光接收器件的每個設(shè)置在所述傳感器區(qū)域的一個中，用作接收到達顯示部分的另一側(cè)表面而作為檢測目標反射的光的裝置。
文檔編號G02F1/133GK101452137SQ20081018486
公開日2009年6月10日 申請日期2008年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月5日
發(fā)明者山口和范, 楊映保, 樋口勝, 豬野益充, 田中勉 申請人:索尼株式會社