ДИСПЛЕЙНАЯ ПАНЕЛЬ СО ВСТРОЕННЫМИ ОПТИЧЕСКИМИ СЕНСОРАМИ Российский патент 2012 года по МПК G06F3/42 G09G3/36 

Техническая область

Настоящее изобретение относится к дисплейной панели со встроенными оптическими сенсорами, обладающими фотодетекторными элементами, такими, как фотодиоды внутри пикселей, и которые можно использовать в качестве сканера или панели тактильного ввода, и к дисплейному устройству, использующему таковые.

Предыдущий уровень техники

Обычно предполагается, что дисплейное устройство с функцией съема изображения, вследствие включения в область пикселей фотодетекторных элементов, таких, как фотодиоды, может зафиксировать изображение объекта, которое оказалось близко от дисплея (например, см. PTL1). Фотодетекторные элементы в области пикселей формируют на активной матричной подложке в то же время, что и формирование известных составных элементов, таких как сигнальные линии, линии развертки, TFTs (тонкопленочные транзисторы) и электроды пикселей, с использованием известного полупроводникового процесса. Предполагается использовать такое дисплейное устройство в качестве дисплейного устройства двусторонней коммуникации или дисплейного устройства с функцией тактильного ввода.

Далее, обычно присутствует фотодетекторный элемент (например, см. PTL2), установленный внутри устройства жидкокристаллического дисплея в виде дискретного элемента, для определения яркости окружающей засветки (освещенности окружения). Освещенность окружения, определенную таким фотодетекторным элементом, используют в управлении свечения устройств подсветки и тому подобных.

Список цитирования

Патентная литература

PTL 1: JP 2007-81870 A

PTL 2: JP H06-11713 A

Раскрытие изобретения

Во внутренних оптических сенсорах дисплейной панели, таких, как описаны в PTL1, результат обнаружения, выполняемого фотодетекторными элементами, размещенными в области пикселей, обрабатывается в вычислительных цепях обработки как сигнал двумерного захваченного изображения. Здесь в том случае, когда желательно выполнить другую обработку или тому подобное в вычислительных цепях обработки, на основании степени внешней освещенности, необходимо определить внешнюю освещенность, используя элементы, отделенные от фотодетекторных элементов из пиксельной области. В таком случае возможна конфигурация, в которой фотодетекторные элементы, представляющие из себя дискретную часть, такую, как описана в PTL2, и размещенную вне области пикселей (на поверхности жидкокристаллической панели) в качестве сенсора внешней освещенности.

Однако в случае такой конфигурации свет, падающий на фотодетекторные элементы, размещенные в пиксельной области, проходит через некоторые составные элементы жидкокристаллической панели (например, поляризующую пластину или стеклянную подложку) перед тем, как достигнет этих фотодетекторных элементов. Свет, прошедший, таким образом, через некоторые из составных элементов жидкокристаллической панели, обладает отличными от первоначальных, до прохождения, спектральными характеристиками. Соответственно, при использовании оптических сенсоров, таких, как описаны в PTL1, с конфигурацией, в которой фотодетекторный элемент для обнаружения внешней освещенности установлен вне области пикселей (на поверхности жидкокристаллической панели), как описано выше, свет, падающий на фотодетекторные элементы в области пикселей, обладает отличными от света, падающего на фотодетекторный элемент для определения внешней освещенности, спектральными характеристиками. По этой причине в этой конфигурации затруднено выполнение точного управления в соответствии с внешней освещенностью.

В свете вышеописанной проблемы объектом настоящего изобретения является предоставление дисплейной панели со встроенными оптическими сенсорами, способной выполнять управление с высокой степенью точности в соответствии с внешней освещенностью или тому подобным, и устройство дисплея, использующего таковую.

С целью достижения вышеупомянутого объекта дисплейная панель со встроенными оптическими сенсорами, в соответствии с данным изобретением, представляют собой дисплейную панель со встроенными оптическими сенсорами, обладающую активной матричной подложкой, обладающей областью пикселей, в которой пиксели организованы в матрицу, оптические сенсоры сформированы, по меньшей мере, в части области пикселей и где дисплейная панель со встроенными оптическими сенсорами включает в себя: оптические сенсоры внутри области пикселей, обладающие взаимно-различными характеристиками чувствительности; и, дополнительно, схема обработки сигнала, которая выполняет обработку в соответствии с соответствующими выходными сигналами с оптических сенсоров. Нужно отметить, что схема обработки сигнала можно расположить как внутри панели (на активной матричной подложке), так и вне панели.

Настоящее изобретение позволяет предоставить дисплейную панель со встроенными оптическими сенсорами, которая может выполнять высокоточное управление в соответствии с внешней освещенностью и тому подобным, и устройство дисплея с использованием таковой.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 приведена блок-схема, на которой показана схематичная конфигурация активной матричной подложки, которая включена в дисплейную панель со встроенными оптическими сенсорами в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

На фиг.2 приведен иллюстративный вид в плане, на котором показана компоновка и распределение сенсоров захвата изображения и сенсоров внешней освещенности в области пикселей в соответствии с вариантом осуществления 1.

На фиг.3 приведена диаграмма разреза, на которой показан разрез конфигурации, соответствующей блоку пикселя во внутренних оптических сенсорах дисплейной панели в соответствии с вариантом осуществления 1.

На фиг.4 приведен график, на котором показана характеристика сенсора захвата изображения и сенсора внешней освещенности.

На фиг.5 приведена диаграмма эквивалентной схемы сенсора захвата изображения и сенсора внешней освещенности.

На фиг.6 приведена блок-схема, на которой показан пример внутренней конфигурации схемы обработки сигнала.

На фиг.7А приведено изображение пальца при ярком внешнем освещении.

На фиг.7В приведено изображение пальца при более слабом внешнем освещении.

На фиг.7С приведено изображение пальца при слабом внешнем освещении.

На фиг.8А и 8В приведены иллюстративные виды в разрезе, на которых показаны режим теневого изображения и режим отражения дисплейной панели со встроенными оптическими сенсорами.

На фиг.9 приведена иллюстративная диаграмма, на которой показана корреляция между положением пальца и сенсорным выводом с сенсоров съема изображения в случае, когда палец вошел в соприкосновение с лицевой поверхностью панели, где (а) показывает случай, где присутствует достаточно яркое внешнее освещение, (b) показывает случай, где внешнее освещение более слабое, и (с) показывает случай, где внешнее освещение слабое.

На фиг.10 приведен иллюстративный вид в плане, на котором показан пример компоновки и распределения сенсоров съема изображения и сенсоров внешнего освещения в области пикселей в соответствии с вариантом осуществления 2.

На фиг.11 приведена диаграмма разреза, на которой показан разрез конфигурации, соответствующий блоку пикселя во внутреннем оптическом сенсоре дисплейной панели в соответствии с вариантом осуществления 2.

На фиг.12 приведена диаграмма разреза, на которой показан разрез конфигурации, соответствующий блоку пикселя во внутреннем оптическом сенсоре дисплейной панели в соответствии с модификацией варианта осуществления 2.

Описание изобретения

Для того чтобы достигнуть вышеупомянутого объекта, дисплейной панели со встроенными оптическими сенсорами, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения, предоставляется дисплейная панель со встроенными оптическими сенсорами, обладающая активной матричной подложкой, обладающей областью пикселей, в котором пиксели скомпонованы в матрицу, где оптические сенсоры сформированы, по меньшей мере, в части области пикселей и где дисплейная панель со встроенными оптическими сенсорами включает в себя: оптические сенсоры, обладающие взаимно-различными характеристиками чувствительности внутри области пикселей; и, дополнительно, схема обработки сигнала, которая выполняет обработку в соответствии с соответствующими выходными сигналами с оптических сенсоров. Нужно отметить, что схему обработки сигнала можно расположить как внутри панели (на активной матричной подложке), так и вне панели. В соответствии с вышеописанной конфигурацией схема обработки сигнала выполняет обработку в соответствии с выходными сигналами с оптических сенсоров, обладающих взаимно-различными характеристиками чувствительности, таким образом, позволяя выполнять соответствующую обработку в соответствии с внешней освещенностью и тому подобным.

В вышеописанных внутренних оптических сенсорах дисплейной панели предпочтительно, чтобы среди оптических сенсоров были включены сенсоры съема изображения, захватывающих изображение объекта, приблизившегося к области пикселей, и сенсор внешней освещенности, определяющий внешнюю освещенность, и схема обработки сигнала, выполняющая обработку выходного сигнала с сенсора съема изображения в соответствии с внешней освещенностью, определенной сенсором внешней освещенности. В соответствии с этой конфигурацией сенсор внешней освещенности предоставляется внутри области пикселей, аналогично сенсору съема изображения, таким образом, позволяя предоставить дисплейную панель со встроенными оптическими сенсорами, в которых в отличие от случая, где в роли сенсора внешней освещенности используют внешний сенсор, состояние света, падающего на сенсор съема изображения, и света, падающего на сенсор внешней освещенности, можно сделать практически одинаковым и управление можно осуществлять с высокой точностью в соответствии с внешней освещенностью.

Предпочтительно вышеописанная дисплейная панель со встроенными оптическими сенсорами обладает конфигурацией, в которой каждый оптический сенсор включает в себя фотодиод, сформированный на активной матричной подложке, конденсатор, соединенный с фотодиодом, и коммутирующий элемент, управляющий считыванием накопленного в конденсаторе заряда, где фотодиод сенсора съема изображения и фотодиод сенсора внешней освещенности обладают практически идентичными характеристиками, и емкости конденсаторов взаимно-различны в оптических сенсорах, обладающих взаимно-различными характеристиками чувствительности. Применение конденсаторов с различными емкостями для накапливания заряда, в соответствии с фотопотоком от фотодиодов, позволяет формировать оптические сенсоры, обладающие взаимно-различными характеристиками внутри области пикселей.

Вышеописанная дисплейная панель со встроенными оптическими сенсорами может обладать конфигурацией, в которой каждый оптический сенсор включает в себя фотодиод, сформированный на активной матричной подложке, конденсатор, подключенный к фотодиоду, и коммутирующий элемент, управляющий считыванием заряда, накопленного в конденсаторе, где фотодиод сенсора съема изображения и фотодиод сенсора внешней освещенности обладают практически идентичными характеристиками и внутренние оптические сенсоры дополнительно включают в себя элемент ограничения количества света, ограничивающий количество света, падающего на сенсор внешней освещенности, на пути света, который падает на сенсор внешней освещенности. Предоставление элемента ограничения количества света, который ограничивает количество света, падающего на сенсор внешней освещенности, также позволяет формирование внутри области пикселей оптических сенсоров, обладающих взаимно-различными характеристиками.

Необходимо отметить, что элемент ограничения количества света может представлять собой солнцезащитную пленку или цветофильтр, покрывающий часть пикселя, в которой предоставлен сенсор внешней освещенности, или пленку нейтральной плотности, покрывающую весь пиксель, в котором предоставлен сенсор внешней освещенности.

Сенсор внешней освещенности можно предоставлять в пассивной области пикселей, не участвующей в области пикселей отображения, или можно предоставлять в активной области пикселей, которая участвует в области пикселей отображения. В последнем случае предпочтительно, чтобы не использовали элемент ограничения количества света. Это воспрепятствует ухудшению качества отображения в активной области пикселей.

Ниже приведено описание более конкретных вариантов осуществления настоящего изобретения со ссылкой на чертежи. Необходимо отметить, что, несмотря на то, что в примерной конфигурации, описанной ниже в вариантах осуществления, в которой дисплейное устройство в соответствии с настоящим изобретением реализуется как жидкокристаллическое дисплейное устройство, дисплейное устройство в соответствии с настоящим изобретением не ограничивается жидкокристаллическим дисплейным устройством, и настоящее изобретение можно применять к произвольному дисплейному устройству, использующему активную матричную подложку. Необходимо отметить, что из-за наличия функции съема изображения дисплейное устройство в соответствии с настоящим изобретением предполагается к использованию в роли, например, панели тактильного ввода, выполняющей операции ввода, обнаруживая объекты рядом с экраном, сканера, считывающего изображение документа и тому подобного, помещенного на экран, или дисплейного устройства двусторонней коммуникации, оборудованного функцией отображения и функцией считывания изображений.

Также с целью удобства описания на чертежах, на которые ссылаются ниже, показывают упрощение среди составных элементов вариантов осуществления настоящего изобретения, показаны только главные элементы, необходимые для описания настоящего изобретения. Соответственно, дисплейное устройство, соответствующее настоящему изобретению, может включать произвольные составные элементы, не показанные на чертежах, на которые ссылаются в настоящем описании. Также, касаясь размеров элементов на чертежах, размеры реальных составных элементов, отношения размеров элементов и тому подобное показаны недостоверно.

Вариант осуществления 1

На фиг.1 приведена блок-схема, на которой показана схематичная конфигурация активной матричной подложки 100, которая включена в дисплейную панель со встроенными оптическими сенсорами в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Как показано на фиг.1, активная матричная подложка 100 включает в себя, на стеклянной подложке (не показана), по меньшей мере область пикселей 1, скомпонованных в матрицу, формирующий вентиль 2, формирователь источника 3, формирователь колонки сенсоров 4 и формирователь ряда сенсоров 5. Также схема обработки сигнала 8 для генерирования сигнала для управления пикселями в области пикселей 1 и для обработки сенсорным выводом с оптических сенсоров 11 в области пикселей 1 подключена к активной матричной подложке 100 через разъем FPC и FPC (ни один из которых не показан).

Вышеописанные составные элементы активной матричной подложки 100 также можно формировать на стеклянной подложке монолитно, используя полупроводниковый процесс. Иначе возможна конфигурация, в которой усилители и различные типы формирователей среди вышеописанных составных элементов наносят на стеклянную подложку с использованием технологии COG (монтажа на стекло) или тому подобного. В качестве другого варианта возможна конфигурация, в которой, по меньшей мере, некоторые из вышеописанных составных элементов, показанных на фиг.1 на активной матричной подложке 100, устанавливают на FPC.

Область пикселей 1 представляет из себя область, в которой множество пикселей скомпоновано в матрицу. В настоящем варианте осуществления на каждом пикселе в области пикселей 1 предоставляется один оптический сенсор 11. Необходимо отметить, что в области пикселей 1 предоставляют два типа оптических сенсоров 11, а конкретнее сенсор съема изображения, захватывающий изображение приблизившегося объекта, и сенсор внешнего освещения, определяющий внешнюю освещенность.

На фиг.2 приведен иллюстративный вид в плане, на котором показана компоновка и распределение сенсоров захвата изображения и сенсоров внешней освещенности в области пикселей 1. На фиг.2 каждый прямоугольник представляет один пиксель, состоящий из трех отображающих элементов. Также на фиг.2 сенсоры съема изображения 11а иллюстративно представлены маленькими пустыми прямоугольниками внутри прямоугольников, представляющих пиксели, и сенсоры внешней освещенности 11b иллюстративно представлены маленькими заштрихованными прямоугольниками внутри прямоугольников, представляющих пиксели.

В примере, показанном на фиг.2, сенсоры внешней освещенности 11b предоставлены на внешней части области пикселей 1, вдоль четырех сторон области пикселей 1, и сенсоры съема изображения 11a предоставлены по направлению к центру от сенсоров внешнего освещения 11b. Необходимо отметить, что пиксели, обеспеченные сенсорами внешней освещенности 11b, также получают сигнал изображения как активная область пикселей, и участвуют в отображении изображения. Конкретно, в примере, показанном на фиг.2, вся область пикселей 1 отображает изображение как активная область пикселей, и область 1а, в которой предоставлены сенсоры съема изображения 11a, функционирует как область захвата изображения.

В примере, показанном на фиг.2, каждый пиксель 12 сформирован из трех отображающих элементов, конкретно красного отображающего элемента 12R, зеленого отображающего элемента 12G и синего отображающего элемента 12В. Необходимо отметить, что, несмотря на то, что оптический сенсор 11 каждого из пикселей 12 показан на фиг.2 как сформированный на протяжении всех трех отображающих элементов 12R, 12G и 12В, фиг.2 не предназначена для отображения действительного физического расположения оптических сенсоров 11. В действительности, оптические сенсоры 11 формируются в одной любой области отображающего элемента, как показано на фиг.3, описанного следующим.

На фиг.3 приведена диаграмма разреза, на которой показан разрез конфигурации, соответствующей блоку пикселя во внутренних оптических сенсорах дисплейной панели в соответствии с настоящим вариантом осуществления. Необходимо отметить, что в настоящем варианте осуществления схематическая конфигурация разреза каждого пикселя практически одинакова, безотносительно того, является ли оптический сенсор 11 сенсором съема изображения 11а или сенсором внешней освещенности 11b. Соответственно, конфигурация пикселей в данном документе описана без деления между пикселями, в которых расположен сенсор съема изображения 11а, и пикселями, в которых расположен сенсор внешней освещенности 11b, со ссылкой на диаграмму (фиг.3), которая применима к обоим.

Как показано на фиг.3, дисплейная панель со встроенными оптическими сенсорами в соответствии с настоящим вариантом осуществления обладает конфигурацией, в которой модуль жидких кристаллов, в котором слой жидких кристаллов 30 проложен между активной матричной подложкой 100 и общей подложкой 200, помещен между парой поляризующих пластин 41 и 42. Также с внешней стороны активной матричной подложки 100 предоставлена подсветка 20.

Активная матричная подложка 100 включает в себя электрическую разводку 25, электроды пикселей 14R, 14G и 14В, оптические сенсоры 11, межслойную изолирующую пленку 23, пленку выравнивания 24 и тому подобное на стеклянной подложке 21. Необходимо отметить, что, несмотря на то, что они не показаны на фиг.3, активная матричная подложка 100 включает в себя известные конфигурации, такие, как разводку вентилей и TFTs.

Общая подложка 200 включает в себя слой цветофильтра 32, общий электрод 33, пленку выравнивания 34 и тому подобное на стеклянной подложке 31. Слой цветофильтра 32 обладает красным фильтром 32R, зеленым фильтром 32G, синим фильтром 32 В и черной матрицей 32ВМ.

Точнее, в пикселе 12 сигнал отображения красного элемента изображения поступает из разводки источника 25 на электрод пикселя 14R, соответствующего красному фильтру 32R. Также сигнал отображения зеленого элемента изображения и сигнал отображения синего элемента изображения соответственно поступают на электроды пикселя 14G и 14В, соответствующие зеленому фильтру 32G и синему фильтру 32В. Таким образом, реализуется цветной дисплей RGB.

В примере, показанном на фиг.3, оптический сенсор 11 сформирован в синем отображающем элементе. Однако оптический сенсор 11 можно сформировать в зеленом отображающем элементе или в красном отображающем элементе. Необходимо отметить, что, несмотря на то, что на фиг.3 не показана детальная конфигурация оптического сенсора 11, под оптическим сенсором 11 предоставлен слой светоизоляции для предотвращения попадания на него света от подсветки 20.

На фиг.4 приведен график, на котором показана характеристика сенсора захвата изображения 11а и сенсора внешней освещенности 11b. Как показано на фиг.4, сенсоры съема изображения 11а и сенсоры внешней освещенности 11b обладают по отношению к падающему свету взаимно-различными характеристиками. Конкретнее, в случае сенсоров съема изображения 11а напряжение выхода сенсора резко меняется между 0 и примерно 10000 люкс.

Другими словами, несмотря на то, что они освещаются сравнительно слабым освещением, сенсоры съема изображения 11a могут определять изменения в яркости между 0 и примерно 10000 люкс с подходящей чувствительностью. С другой стороны, в случае сенсоров внешней освещенности 11b выходное напряжение сенсора медленно меняется между 0 и примерно 100000 люкс. Другими словами, несмотря на то, что они не обладают высокой чувствительностью, сенсоры внешней освещенности 11b могут определять освещенность, будучи освещены до уровня в 100000 люкс.

На фиг.5 приведена диаграмма эквивалентной схемы сенсора съема изображения 11а и сенсора внешней освещенности 11b. Конкретнее, структура оптических сенсоров 11 общая для сенсоров съема изображения 11а и сенсоров внешней освещенности 11b, и, как показано на фиг.5, каждый оптический сенсор 11 обладает фотодиодом D1, конденсатором С и предварительным усилителем сенсора М2. Анод фотодиода D1 соединяют с формирователем ряда сенсоров 5 (см. фиг.1) при помощи разводки сброса RS. Катод фотодиода D1 соединяют с одним из электродов конденсатора С. Другой электрод конденсатора С соединяют с формирователем ряда сенсоров 5 при помощи сигнальной разводки считывания RW. Необходимо отметить, что количество пар разводки сброса RS и сигнальной разводки считывания эквивалентно количеству пикселей в направлении ряда в области пикселей 1.

Необходимо отметить, что в настоящем варианте осуществления конденсатор С сенсора съема изображения 11a сформирован так, чтобы обладать меньшей емкостью, чем конденсатор С сенсора внешней освещенности 11b. Таким образом, сенсоры съема изображения 11а обладают более реактивными характеристиками по отношению к падающему свету, чем сенсоры внешней освещенности 11b.

Как показано на фиг.1 и 5, катод фотодиода D1 подсоединяют к вентилю предварительного усилителя сенсора М2. Источник предварительного усилителя сенсора М2 подсоединяют к линии источника Bline, привода синего отображающего элемента (описано позже). Сброс предварительного усилителя сенсора М2 подключают к линии источника Gline, привода зеленого отображающего элемента (описано позже). В период записи для отображающих элементов переключатели SR, SG и SB, несущие вывод от формирователя источника 3 к линии источника Rline для привода красного отображающего элемента (описано позже) и линии источника Gline и Rline, включены, а переключатель S3 и переключатель SDD выключены. Соответственно, видеосигнал от формирователя источника 3 записывается в отображающие элементы. С другой стороны, в заранее определенный период (период обнаружения) между периодами записи переключатели SR, SG и SB выключены, а переключатели SS и SDD включены. Переключатель SS соединяет сброс предварительного усилителя сенсора М2 и линию источника Gline с формирователем колонки сенсоров 4. Переключатель SDD соединяет источник постоянного напряжения VDD с Bline. Необходимо отметить, что, несмотря на то, что пример конфигурации, в которой линии источника Gline и Bline, показанные на фиг.1 и 5, также играют роль разводки привода для предварительного усилителя сенсора М2, какие именно линии источника используют в качестве разводки привода для предварительного усилителя сенсора М2, остается решать при разработке. Также вместо линий источника, также выполняющих роль разводки привода для предварительного усилителя сенсора М2, возможна конфигурация, в которой разводка привода для предварительного усилителя сенсора М2, предоставляют отдельно от линий источника.

В оптическом сенсоре 11 период обнаружения начинается после получения сигнала сброса с разводки сброса RS. После начала обнаружения потенциал V_INT с катода фотодиода D1 уменьшается в соответствии с количеством принятого света. Далее после подачи сигнала считывания с сигнальной разводки считывания RW потенциал V_INT с катода фотодиода D1 в этот момент считывают и затем усиливают в предварительном усилителе сенсора М2.

Вывод (сенсорный вывод) с предварительного усилителя сенсора М2 отправляют на формирователь сенсорной колонки 4 через сигнальную разводку Gline. Формирователь сенсорной колонки 4 дополнительно усиливает вывод сенсора и выводит результирующий сенсорный вывод на схему обработки сигнала 8.

Необходимо отметить, что сенсорный вывод с сенсоров съема изображения 11а и сенсорный вывод с сенсоров внешней освещенности 11b, схемой обработки сигнала 8 обрабатывается по-разному. Точнее, схема обработки сигнала 8 определяет внешнюю освещенность на основании сенсорного вывода с сенсоров внешней освещенности 11b. Затем, в соответствии с степенью определенного внешнего освещения, изменяет обработку сигнала, выполняемую на сенсорном выводе с сенсоров съема изображения 11а. Например, в случае, когда внутренние сенсоры дисплейной панели в соответствии с настоящим изобретением используют в панели тактильного ввода, предпочтительно выполнять различную обработку сигнала, выполняемую над изображением, таким, как изображение пальца, прикоснувшегося к лицевой поверхности панели, захваченным сенсорами съема изображения 11a, когда внешнее освещение яркое и когда оно слабое.

Ниже приведено описание примера конфигурации схемы обработки сигнала со ссылкой на фиг.6. На фиг.6 представлена блок-схема, на которой показан пример внутренней конфигурации схемы обработки сигнала 8. В примере, показанном на фиг.6, схема обработки сигнала 8 включает в себя аналого-цифровой преобразователь 81, блок обработки изображения 82 и MPU 83. Аналого-цифровой преобразователь 81 преобразует сенсорный вывод (аналоговый сигнал) с формирователя сенсорной колонки 4 (см. фиг.1) в цифровой сигнал. Блок обработки изображения 82 включает в себя блок обработки передачи дисплейных данных 82а, блок обработки данных освещенности 82b и блок обработки распознавания изображения 82с. Блок обработки передачи 82b принимает ввод дисплейных данных для изображения, подлежащего отображению в области пикселей 1, генерирует сигналы дисплейной системы, такие, как RGB, и различные виды сигналов синхронизации и выводит сгенерированные сигналы на формирователь источника 3 и тому подобное. Необходимо отметить, что данные изображения поступают с внешнего управляющего устройства. Для каждого пикселя блок обработки данных освещенности 82b генерирует данные освещенности, полученные с оптического сенсора 11, на основании цифрового сигнала сенсорного вывода, полученного на вход с аналого-цифрового преобразователя 81. Здесь данные освещенности, полученные из сенсорного вывода сенсоров съема изображения 11а, отправляют на блок обработки распознавания изображения 82с. С другой стороны, данные освещенности, полученные из сенсорного вывода с сенсоров внешней освещенности 11b, отправляют на блок обработки выбора операционного режима 83а.

Блок обработки выбора операционного режима 83а определяет степень внешней освещенности на основании данных освещенности, полученных из сенсорного вывода от сенсоров внешней освещенности 11b. Затем блок обработки выбора операционного режима 83а определяет операционный режим для блока обработки распознавания изображения 82с в соответствии с определенной степенью внешней освещенности. Определенный операционный режим отправляется на блок обработки распознавания изображения 82с в виде инструкции, с использованием сигналов режима, которые отличаются для каждого режима обработки. В соответствии с режимом обработки указанным блоком обработки выбора операционного режима 83а блок обработки распознавания изображения 82с обрабатывает данные освещенности, полученные из сенсорного вывода с сенсоров съема изображения 11а.

Результат обработки, выполненной блоком обработки распознавания изображения 82с, например, отправляют на блок обработки вывода координатных данных 83b и затем выводят в виде координатных данных. Например, рассматривая изображение, захваченное сенсорами съема изображения 11а, как набор точек заранее известного разрешения, эти координатные данные указывают освещенность в координатах для каждой точки.

Ниже приведено описание примера, в котором дисплейную панель со встроенными оптическими сенсорами, в соответствии с настоящим изобретением, режим обработки блока обработки распознавания изображения 82с переключает в соответствии со степенью внешней освещенности, определенной сенсорами внешней освещенности 11b.

Когда объект, такой, как палец человека, приближается к лицевой части дисплейной панели, качество изображения пальца, определенного сенсорами съема изображения 11a, отличается в зависимости от степени внешней освещенности (яркости окружающего пространства). На фиг.7А приведено изображение пальца в случае, когда окружающее пространство обладает высокой яркостью, на фиг.7В приведено изображение пальца в случае, когда окружающее пространство менее яркое, и на фиг.7С приведено изображение пальца в случае, когда окружающее пространство темное. Как показано на фиг.8А, в случае, когда окружающее пространство обладает высокой яркостью, вхождение внешнего света блокируется только в области, где присутствует палец, и, следовательно, темная тень (теневое изображение) возникает только в области, где присутствует палец, и область, окружающая теневое изображение, обладает высокой яркостью. В том случае, когда окружающее пространство менее яркое, как показано на фиг.7В, свет от подсветки 20, отраженный от подушечки пальца, падает на сенсоры съема изображения 11a (см фиг.8В), и, таким образом, область подушечки пальца кажется белой. Также одновременно с этим контурная часть изображения пальца выглядит более темной, чем окружающая часть, из-за контраста с внешним светом. С другой стороны, в случае, когда внешнее пространство темное, как показано на фиг.7С, сенсорами съема изображения 11a определяется только свет от подсветки 20, отраженный от подушечки пальца.

Таким образом, определять ли изображения как теневое изображение или отраженное изображение, определяется способом обработки сигнала, выполняемого в схеме обработки сигнала 8. Соответственно, предпочтительна конфигурация, в которой обработку сигнала, выполняемую в схеме обработки сигнала 8, переключают между режимом распознавания теневого изображения и режимом распознавания отраженного изображения.

На фиг.9 приведена диаграмма, иллюстрирующая корреляцию между положением пальца и сенсорным выводом с сенсоров съема изображения 11a, в случае, когда палец вошел в контакт с лицевой поверхностью дисплейной панели, где сенсорный вывод с сенсоров съема изображения 11a показан: (а) в случае, когда окружающее пространство достаточно яркое, (b) в случае, когда окружающее пространство менее яркое, и (с) в случае, когда окружающее пространство темное.

Как показано на фиг.9(а), в случае, когда окружающее пространство достаточно яркое, свет от подсветки 20 отражается от подушечки пальца в области а1, где подушечка пальца находится в близком контакте с лицевой поверхностью дисплейной панели, и этот отраженный свет регистрируется сенсорами съема изображения 11а. Соответственно, уровень сигнала сенсорного вывода с сенсоров съема изображения 11a в этой области а1 находится на уровне, сравнительно близком к белому. Также в областях а2 и а3, лежащих поблизости от области а1, свет от подсветки 20, отраженный и распределенный подушечкой пальца, и диагонально падающий свет окружающей среды, как-то попадающий на сенсоры съема изображения 11a, в то время как свет окружающей среды, падающий в вертикальном направлении, блокируется пальцем. По этой причине уровень вывода с сенсоров съема изображения 11а в этих областях а2 и а3 ближе к уровню черного, чем вывод в области а1. Тем временем в областях а4 и а5, находящихся вовне ширины пальца, свет окружающей среды падает на сенсоры съема изображения 11а, и, таким образом, вывод с сенсоров съема изображения 11а в этих областях, а4 и а5, ближе к уровню белого.

В отличие от вышеприведенного, как показано на фиг.9(b), в том случае, когда окружающее пространство менее яркое, вывод с сенсоров съема изображения 11а в областях а4 и а5 ближе к уровню черного, чем в случае, показанном на фиг.9(а). По этой причине уровень сенсорного вывода с отражения (область а1) практически эквивалентен уровню сенсорного вывода от света окружающей среды (области а4 и а5), и существует возможность возникновения ошибки распознавания.

Также, как показано на фиг.9(с), в случае, когда окружающая среда темная, вывод с сенсоров съема изображения 11а на границе между областями а2 и а4 и на границе между областями а3 и а5 существенно отличается, завися от яркости окружающей среды. Соответственно, с целью точного определения границ изображения пальца (границу между областями а2 и а4 и границу между областями а3 и а5) из вывода с сенсоров съема изображения 11а предпочтительно изменять условия определения, такие, как пороговые значения, переключая операционный режим блока обработки распознавания изображения 82 с в соответствии с яркостью окружающей среды, определенной сенсорами внешней освещенности 11b.

Необходимо отметить, что, оставаясь внутри области настоящего изобретения, в вариант осуществления 1 можно вносить различные изменения. Например, несмотря на то, что на фиг.2 показан пример конфигурации, в которой сенсоры внешней освещенности 11b предоставлены на внешней части, вдоль четырех сторон области пикселей 1, возможна конфигурация, в которой сенсоры внешней освещенности 11b дополнительно предоставлены и ближе к центру. Иначе, напротив, если нет необходимости в большом количестве сенсоров внешней освещенности 11b, возможна конфигурация, в которой, например, сенсоры внешней освещенности 11b предоставлены только в четырех углах области пикселей 1.

Как описано выше, в варианте осуществления 1, сенсоры внешней освещенности 11b предоставлены внутри пикселей области пикселей 1, как и сенсоры съема изображения 11a. По этой причине спектральные характеристики света, падающего на сенсоры съема изображения 11a, и света, падающего на сенсоры внешней освещенности 11b, практически не различаются по сравнению с обычной конфигурацией, в которой в роли сенсора внешней освещенности используют внешний сенсор, прикрепленный к поверхности панели. Это позволяет реализовать дисплейную панель со встроенными оптическими сенсорами, которые могут корректно выполнять обработку сенсорного вывода в соответствии с внешней освещенностью.

Вариант осуществления 2

Далее приведено описание варианта осуществления 2 настоящего изобретения.

Как показано на фиг.10, дисплейная панель со встроенными оптическими сенсорами в соответствии с вариантом осуществления 2 предоставлены на пассивных пикселях, которые не участвуют в отображении, снаружи, вдоль четырех сторон области пикселей 1, и только внутренняя область 1а представляет собой область активных пикселей. Также сенсоры съема изображения 11a предоставлены в области 1а, являющейся областью активных пикселей, и сенсоры внешней освещенности 11b предоставлены в области пассивных пикселей.

На фиг.11 показана диаграмма разреза, на которой показана конфигурация пассивного пикселя, в котором сформирован сенсор внешней освещенности 11b, во внутренних оптических сенсорах дисплейной панели в соответствии с вариантом осуществления 2. Необходимо отметить, что конфигурация пикселей, в которых предоставлены сенсоры съема изображения 11a, аналогична таковой из варианта осуществления 1, показанного на фиг.3, и, таким образом, их описание пропущено.

Как показано на фиг.11, в пассивном пикселе, в котором сформирован сенсор внешнего освещения 11b, над двумя из трех элементов, составляющих каждый пиксель, в которых не предоставлен сенсор внешней освещенности 11b, предоставлена черная матрица 32ВМ. Описание других аспектов пропущено, поскольку они аналогичны таковым из варианта осуществления 1, показанного на фиг.3. Необходимо отметить, что, несмотря на то, что на фиг.11 показан пример, в котором над сенсором внешней освещенности 11b предоставлен синий цветофильтр 32В, пиксели, в которых предоставлен сенсор внешней освещенности 11b, не участвуют в отображении, и, таким образом, цвет фильтра, предоставленного над сенсором внешней освещенности 11b, можно выбирать произвольно.

Необходимо отметить, что, несмотря на то, что сенсоры съема изображения 11a и сенсоры внешней освещенности 11b обладают, в варианте осуществления 1, различными характеристиками вследствие различной емкости конденсаторов С (см. фиг.5), в варианте осуществления 2 емкости конденсаторов С в сенсорах съема изображения 11a и сенсорах внешней освещенности 11b практически идентичны. Необходимо отметить, что "практически идентичны", как использовано в настоящем документе, предназначено допускать небольшую разницу, возникающую, например, в изменении условий производства.

Особенностью варианта осуществления 2 является уменьшение апертурного отношения сенсоров внешней освещенности 11b с использованием черной матрицы 32ВМ вместо обеспечения сенсорам различной конфигурации схемы, как в варианте осуществления 1. Точнее, в варианте осуществления 2 сенсоры съема изображения 11a и сенсоры внешней освещенности 11b, обладающие разными характеристиками, как показано на фиг.4, реализованы путем уменьшения количества света, падающего на сенсоры внешней освещенности 11b, по сравнению с количеством света, падающего на сенсоры съема изображения 11a. Необходимо отметить, что, аналогично варианту осуществления 1, в соответствии с вариантом осуществления 2, спектральные характеристики света, падающего на сенсоры съема изображения 11a, и света, падающего на сенсоры внешней освещенности 11b, практически не отличаются, по сравнению с обычной конфигурацией, в которой в роли сенсора внешней освещенности используют внешний сенсор, прикрепленный к поверхности панели. Это обеспечивает эффект, позволяющий реализовать дисплейную панель со встроенными оптическими сенсорами, которая может корректно выполнять обработку сенсорного вывода в соответствии с внешней освещенностью, и, дополнительно, в соответствии с вариантом осуществления 2, процесс, маскирующий шаблон, и тому подобное, используемое при формировании оптических сенсоров 11, можно равно использовать для и сенсоров съема изображения 11a, и сенсоров внешней освещенности 11b, таким образом, получая преимущество сравнительно упрощающего процесса производства.

Необходимо отметить, что на фиг.11 показан пример конфигурации, в которой количество света, падающего на сенсоры внешней освещенности 11b, уменьшают, используя черную матрицу 32ВМ. Однако как вариант, также являющийся вариантом осуществления настоящего изобретения, возможна конфигурация, в которой сенсоры внешней освещенности 11b накрыты фильтром нейтральной плотности 45, как показано на фиг.12. Точнее, в конфигурации, показанной на фиг.12, несмотря на то, что пиксели, предоставленные с сенсорами внешней освещенности 11b, обладают тремя цветами цветофильтров 32R, 32G и 32 В, аналогично пикселям, предоставленным с сенсорами съема изображения 11a, количество света, падающего на сенсоры внешней освещенности 11b, уменьшено путем использования фильтра нейтральной плотности 45, сформированного на поляризационной пластине 42. Аналогично конфигурации, показанной на фиг.11, эта конфигурация также позволяет реализовать сенсоры съема изображения 11a и сенсоры внешней освещенности 11b, обладающие разными характеристиками, как показано на фиг.4.

Также вместо использования черной матрицы общей подложки возможна конфигурация, в которой количество света, падающего на сенсоры внешней освещенности 11b, уменьшается путем предоставления на активной матричной подложке 100 отражающей металлизированной пленки или тому подобного.

Несмотря на то, что варианты осуществления настоящего изобретения были описаны выше, настоящее изобретение не ограничено только вышеописанными конкретными примерами, и в области изобретения можно делать различные изменения.

Например, в вышеприведенных вариантах осуществления были даны примеры конфигураций, в которых каждый пиксель обеспечен одним оптическим сенсором 11. Однако нет необходимости предоставлять оптический сенсор в каждом пикселе. Например, возможна конфигурация, в которой оптические сенсоры формируют через ряд или через колонку, и такая конфигурация также включена в техническую область настоящего изобретения.

Промышленная применимость

Настоящее изобретение промышленно применимо как дисплейная панель со встроенными оптическими сенсорами, обладающая оптическими сенсорами, и дисплейное устройство, использующее таковую.

Список номеров ссылок

100 активная матричная подложка

1 область пикселей

2 вентильный формирователь

3 формирователь источника

4 формирователь колонки сенсоров

5 формирователь ряда сенсоров

8 схема обработки сигнала

11 оптический сенсор

11a сенсор съема изображения

11b сенсор внешней освещенности

14 электрод пикселя

21 стеклянная подложка

23 межслойная изоляционная пленка

24 пленка выравнивания

25 разводка источника

200 общая подложка

31 стеклянная подложка

32 слой цветофильтра

32ВМ черная матрица

33 общий электрод

34 пленка выравнивания

41 поляризационная пластина

42 поляризационная пластина

45 фильтр нейтральной плотности

Изобретение относится к дисплейной панели со встроенными оптическими сенсорами, обладающими фотодетекторными элементами. Техническим результатом является обеспечение управления дисплейной панелью посредством внутренних оптических сенсоров с высокой степенью точности в соответствии с внешней освещенностью. Дисплейная панель со встроенными оптическими сенсорами имеет активную матричную подложку, имеющую область пикселей, в которой пиксели скомпонованы в матрицу, оптические сенсоры сформированы, по меньшей мере, в части области пикселей, при этом дисплейная панель со встроенными оптическими сенсорами включает в себя: оптические сенсоры, обладающие взаимно-различными характеристиками чувствительности внутри области пикселей; и дополнительно схему обработки сигнала, которая выполняет обработку в соответствии с соответствующими выходными сигналами с оптических сенсоров, при этом среди оптических сенсоров включены сенсор съема изображения, захватывающий изображение объекта, приблизившегося к области пикселей, и сенсор внешней освещенности, который определяет внешнюю освещенность, и схема обработки сигнала выполняет обработку выходного сигнала с сенсоров съема изображения в соответствии с внешней освещенностью, определенной сенсором внешней освещенности. 8 з.п. ф-лы, 15 ил.

1. Дисплейная панель со встроенными оптическими сенсорами, которая имеет активную матричную подложку, имеющую область пикселей, в которой пиксели скомпонованы в матрицу, оптические сенсоры сформированы, по меньшей мере, в части области пикселей, при этом дисплейная панель со встроенными оптическими сенсорами включает в себя:
оптические сенсоры, обладающие взаимно-различными характеристиками чувствительности внутри области пикселей; и, дополнительно,
схему обработки сигнала, которая выполняет обработку в соответствии с соответствующими выходными сигналами с оптических сенсоров,
при этом
среди оптических сенсоров включены сенсор съема изображения, захватывающий изображение объекта, приблизившегося к области пикселей, и сенсор внешней освещенности, который определяет внешнюю освещенность, и
схема обработки сигнала выполняет обработку выходного сигнала с сенсоров съема изображения в соответствии с внешней освещенностью, определенной сенсором внешней освещенности.

2. Дисплейная панель со встроенными оптическими сенсорами по п.1, в которой каждый оптический сенсор включает в себя фотодиод, сформированный на активной матричной подложке, конденсатор, соединенный с фотодиодом, и коммутационный элемент, управляющий считыванием заряда, накопленного в конденсаторе,
фотодиод в сенсоре съема изображения и фотодиод в сенсоре внешней освещенности, обладающие по существу одинаковыми характеристиками, и
емкости конденсаторов взаимно-различны в оптических сенсорах, обладающих взаимно-различными характеристиками чувствительности.

3. Дисплейная панель со встроенными оптическими сенсорами по п.1, в которой каждый оптический сенсор включает в себя фотодиод, сформированный на активной матричной подложке, конденсатор, соединенный с фотодиодом, и коммутационный элемент, управляющий считыванием заряда, накопленного в конденсаторе,
фотодиод в сенсоре съема изображения и фотодиод в сенсоре внешней освещенности, обладающие практически идентичными характеристиками, и
дисплейная панель со встроенными оптическими сенсорами дополнительно включает в себя элемент ограничения количества света, который ограничивает количество света, падающего на сенсор внешней освещенности, на пути света, который падает на сенсор внешней освещенности.

4. Дисплейная панель со встроенными оптическими сенсорами по п.3, в которой элементом ограничения количества света является светозащитная пленка, которая покрывает часть пикселя, в котором предоставлен сенсор внешней освещенности.

5. Дисплейная панель со встроенными оптическими сенсорами по п.3, в которой элементом ограничения количества света является цветофильтр, который покрывает часть пикселя, в котором предоставлен сенсор внешней освещенности.

6. Дисплейная панель со встроенными оптическими сенсорами по п.3, в которой элементом ограничения количества света является пленка нейтральной плотности, которая покрывает весь пиксель, в котором предоставлен сенсор внешней освещенности.

7. Дисплейная панель со встроенными оптическими сенсорами по любому из пп.1-6, в которой сенсор внешней освещенности предоставлен в области пассивных пикселей, не участвующих в отображении в области пикселей.

8. Дисплейная панель со встроенными оптическими сенсорами по п.6, в которой сенсор внешней освещенности предоставлен в области активных пикселей, участвующих в отображении в области пикселей.

9. Дисплейная панель со встроенными оптическими сенсорами по п.1, в которой, цепь обработки сигнала сконфигурирована переключать режим обработки выходного сигнала из сенсора захвата изображения между режимом распознавания теневого изображения и режимом распознавания отраженного изображения, в соответствии со степенью внешнего освещения, обнаруженного посредством сенсора внешней освещенности.