УСТРОЙСТВО ОТОБРАЖЕНИЯ Российский патент 2014 года по МПК G09G3/36 H01L27/146 

[0001] Настоящее изобретение относится к устройству отображения и, в частности, относится к устройству отображения, снабженному оптическим датчиком в пиксельной области.

Предшествующий уровень техники

[0002] В последнее время в устройстве отображения, типичным представителем которого является жидкокристаллическое устройство отображения, оптический датчик монтируется в некоторых случаях для автоматической настройки яркости его экрана отображения согласно интенсивности освещения вокруг устройства отображения. Также известно устройство отображения, в котором множество оптических датчиков выполняется в матрице. В таком устройстве отображения множество оптических датчиков функционирует в качестве датчика одного участка с целью захвата изображения на стороне по отношению к наблюдателю.

[0003] Монтаж оптического датчика в устройстве отображения можно выполнять, монтируя оптический датчик как отдельный компонент на панели отображения. В качестве альтернативы оптический датчик можно формировать монолитно с подложкой активной матрицы, в процессе формирования активных элементов (TFT) или периферийных схем.

[0004] Меж тем, в области устройства отображения для портативных терминальных устройств, в частности, требуется, чтобы оптический датчик был сформирован монолитно с подложкой активной матрицы, с точки зрения сокращения числа компонентов и сокращения габаритов устройства отображения. В качестве оптического датчика, сформированного монолитно, известен, например, фотодиод, выполненный из кремниевой пленки (см., например, JP2006-3857A).

[0005] В данном документе ниже даются объяснения обыкновенного фотодиода (оптического датчика) со ссылкой на фиг.20. Фиг.20 является видом в разрезе, демонстрирующем конфигурацию обыкновенной жидкокристаллической панели отображения, снабженной фотодиодом. Как показано на фиг.20, фотодиод 51 является p-i-n-диодом, имеющим горизонтальную структуру, и выполненным монолитно с подложкой 50 активной матрицы, которая входит в состав жидкокристаллической панели отображения.

[0006] Как показано на фиг.20, фотодиод 51 обеспечен кремниевой пленкой 60. Посредством процесса для формирования тонкопленочного транзистора (TFT), кремниевая пленка 60 формируется на стеклянной подложке 52 в качестве подложки-основания подложки 50 активной матрицы, одновременно с тонкопленочным транзистором (TFT), функционирующим в качестве активного элемента. В кремниевой пленке 60 предусматривается область (n-слой) 51а полупроводника n-типа, область (i-слой) 51b собственного полупроводника и область (p-слой) 51с полупроводника p-типа в указанном порядке в планарном направлении. Фотодетектирующей областью фотодиода 51 становится i-слой 51b.

[0007] В слое ниже фотодиода 51 предусмотрена светоэкранирующая пленка 53 для блокирования света освещения от устройства задней подсветки (не показано). Светоэкранирующая пленка 53 покрыта изоляционным покрытием 54 основания. Светоэкранирующая пленка 53 обычно выполняется из металлического материала. Обычная светоэкранирующая пленка 53 находится в электрически плавающем состоянии, будучи изолированной от окружения. Далее фотодиод 51 покрывают промежуточными изоляционными пленками 55 и 56.

[0008] Следует заметить, что на фиг.20 позиция «57» обозначает линию, соединенную с n-слоем 51а, и позиция «58» обозначает линию, соединенную с p-слоем 51с. Позиция «59» обозначает выравнивающую пленку, и позиция «61» обозначает защитную пленку. Позиция «62» обозначает жидкокристаллический слой. В отношении подложки 63 фильтра изображен только контур.

Сущность изобретения

[0009] Кстати, в примере, представленном на фиг.20, поскольку светоэкранирующая пленка 53, выполненная из металла, расположена ниже фотодиода 51, выходные характеристики фотодиода 51 меняются вместе с изменениями потенциала светоэкранирующей пленки 53. Кроме того, потенциал светоэкранирующей пленки 53 меняется, некоторым образом, идентично тому, как меняется потенциал p-слоя 51с фотодиода. Однако светоэкранирующая пленка 53 содержит статические заряды, приобретенные в процессе формирования, и отличающиеся величины статических зарядов в результате приводят к изменениям потенциалов светоэкранирующих пленок 53. Это приводит к проблеме, при которой линейность характеристик чувствительности фотодиода ухудшается, в частности, в области низкой освещенности или в области высокой освещенности.

[0010] Задачей настоящего изобретения является решение описанной выше проблемы и улучшение линейности характеристик чувствительности фотодиода и, таким образом, предоставление устройства отображения, имеющего превосходную точность при захвате изображений.

[0011] Для того чтобы решить описанную выше задачу, устройство отображения согласно настоящему изобретению является устройством отображения, которое включает в себя оптический датчик на подложке активной матрицы, в котором оптический датчик включает в себя: фотодетектирующий элемент для приема падающего света; линию сигнала сброса для подачи сигнала сброса к оптическому датчику; линию сигнала считывания для подачи сигнала считывания к оптическому датчику; и переключающий элемент датчика для считывания выходного сигнала фотоэлектрического тока от фотодетектирующего элемента, согласно сигналу считывания, в течение периода от подачи сигнала сброса до подачи сигнала считывания, в котором устройство отображения дополнительно включает в себя: светоэкранирующую пленку, предусмотренную на тыльной стороне фотодетектирующего элемента; и возбуждающую схему для переключения потенциала светоэкранирующей пленки между потенциалом высокого уровня и потенциалом низкого уровня, в котором возбуждающая схема побуждает светоэкранирующую пленку иметь уровень высокого потенциала в течение периода, который, по меньшей мере, частично перекрывает период, пока сигнал сброса подается к линии сигнала сброса.

[0012] Согласно настоящему изобретению возможно предоставить устройство отображения, имеющее превосходную точность при захвате изображений, посредством улучшения линейности характеристик чувствительности фотодиода.

Краткое описание чертежей

[0013]

Фиг.1 - блок-схема, демонстрирующая конфигурацию устройства отображения согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг.2 - компоновка пиксельных схем датчиков в панели отображения, включенной в устройство отображения, представленное на фиг.1.

Фиг.3 - тактирования для включения и выключения задней подсветки и тактирования для сброса и считывания в отношении пиксельных схем датчиков, когда в устройстве отображения по фиг.1 выполняется один цикл возбуждения.

Фиг.4 - диаграмма формы сигнала панели отображения, когда в устройстве отображения, представленном на фиг.1, выполняется один цикл возбуждения.

Фиг.5 - схематичная конфигурация пиксельной схемы датчика, включенной в устройство отображения, представленное на фиг.1.

Фиг.6 - принципиальная схема пиксельной схемы датчика.

Фиг.7 - компоновочная схема пиксельной схемы датчика, представленной на фиг.6.

Фиг.8 - действия пиксельной схемы датчика, представленной на фиг.6.

Фиг.9 - диаграмма формы сигнала пиксельной схемы датчика, представленной на фиг.6.

Фиг.10 - примерная форма сигнала возбуждения пиксельной схемы датчика, представленной на фиг.6.

Фиг.11 - примерная форма сигнала возбуждения пиксельной схемы датчика, представленной на фиг.6.

Фиг.12 - примерная форма сигнала возбуждения пиксельной схемы датчика, представленной на фиг.6.

Фиг.13 - состояние потенциала светоэкранирующей пленки и состояние фотодиода.

Фиг.14 - состояние потенциала светоэкранирующей пленки и состояние фотодиода.

Фиг.15 - состояние потенциала светоэкранирующей пленки и состояние фотодиода.

Фиг.16 - взаимосвязь между фотоэлектрическим током фотодиода и потенциалом светоэкранирующей пленки.

Фиг.17А и 17В - взаимосвязь между изменением потенциала узла накопления от сброса до считывания и режимами работы.

Фиг.18 - график, демонстрирующий изменение потенциала узла накопления в случае, когда потенциал светоэкранирующей пленки сохраняет постоянный потенциал для сравнения с настоящим вариантом осуществления.

Фиг.19 - график, демонстрирующий изменение потенциала узла накопления в конфигурации согласно настоящему варианту осуществления.

Фиг.20 - вид в разрезе, демонстрирующий конфигурацию обычной жидкокристаллической панели отображения, снабженной фотодиодом.

Подробное описание изобретения

[0014] Устройство отображения согласно настоящему изобретению является устройством отображения, которое включает в себя оптический датчик на подложке активной матрицы, в котором оптический датчик включает в себя: фотодетектирующий элемент для приема падающего света; линию сигнала сброса для подачи сигнала сброса к оптическому датчику; линию сигнала считывания для подачи сигнала считывания к оптическому датчику; и переключающий элемент датчика для считывания фотоэлектрического тока, выходящего из фотодетектирующего элемента согласно сигналу считывания, в течение периода от подачи сигнала сброса до подачи сигнала считывания, в котором устройство отображения дополнительно включает в себя: светоэкранирующую пленку, предусмотренную на тыльной стороне фотодетектирующего элемента; и возбуждающую схему для переключения потенциала светоэкранирующей пленки между потенциалом высокого уровня и потенциалом низкого уровня, в котором возбуждающая схема побуждает светоэкранирующую пленку иметь уровень высокого потенциала в течение периода, который, по меньшей мере, частично перекрывает период, пока сигнал сброса подается к линии сигнала сброса.

[0015] Данное устройство отображения включает в себя возбуждающую схему, которая переключает потенциал светоэкранирующей пленки, предусмотренной на тыльной стороне фотодетектирующего элемента, между потенциалом высокого уровня и потенциалом низкого уровня, и по причине того, что потенциал светоэкранирующей пленки находится на уровне высокого потенциала в течение периода, который, по меньшей мере, частично перекрывает период, пока сигнал сброса подается к линии сигнала сброса, может возникнуть состояние, при котором свободные электроны и положительные дырки легко мигрируют между анодом и катодом фотодетектирующего элемента. Таким образом, фотоэлектрический ток плавно течет через фотодетектирующий элемент, посредством чего улучшается линейность характеристик чувствительности фотодетектирующего элемента. В результате может быть выполнено устройство отображения, имеющее превосходную точность при захвате изображения.

[0016] Фотодетектирующим элементом предпочтительно является диод, имеющий p-i-n-структуру. Кроме того, предпочтительно удовлетворяется следующая формула:

V_{LS_H} ≥ V_{RST_H} + V_{th_p},

где V_{LS_H} означает потенциал высокого уровня светоэкранирующей пленки, V_{RST_H} означает потенциал высокого уровня сигнала сброса, и V_{th_p} означает пороговое напряжение предполагаемого p-канального МОП-транзистора, где p-слой фотодиода является областью истока - стока, и светоэкранирующая пленка является электродом затвора. Кроме того еще предпочтительно, чтобы удовлетворялось следующее:

V_{RST_L} + V_{th_p} ≤ V_{LS_L} ≤ V_C + V_{th_n},

где V_{LS_L} - уровень низкого потенциала светоэкранирующей пленки, V_{RST_L} - уровень низкого потенциала сигнала сброса, V_C - потенциал в n-слое фотодиода, V_{th_p} - пороговое напряжение предполагаемого p-канального МОП-транзистора, где p-слой фотодиода является областью истока - стока, и светоэкранирующая пленка является электродом затвора, и V_{th_n} - пороговое напряжение предполагаемого n-канального МОП-транзистора, где n-слой фотодиода является областью истока - стока, и светоэкранирующая пленка является электродом затвора.

[0017] Возбуждающая схема предпочтительно побуждает светоэкранирующую пленку иметь потенциал высокого уровня в течение периода, который покрывает полный период, пока сигнал сброса подается к линии сигнала сброса.

[0018] Ниже будет описан предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения со ссылками на чертежи.

[0019] Фиг.1 является блок-схемой, демонстрирующей конфигурацию устройства отображения согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Устройство отображения, представленное на фиг.1, включает в себя схему 1 управления отображением, панель 2 отображения и заднюю подсветку 3. Панель 2 отображения включает в себя пиксельную область 4, схему 5 формирователя сигналов управления затворами, схему 6 формирователя сигналов управления истоками и схему 7 возбудителя ряда датчиков. Пиксельная область 4 включает в себя множество пиксельных схем 8 отображения и множество пиксельных схем 9 датчиков. Данное устройство отображения имеет функцию отображения изображений на панели 2 отображения и функцию детектирования света, падающего на панель 2 отображения. В последующем описании «х» означает целое (число) равное 2 или более, «у» означает кратное 3, и «m и n» означают четные целые числа, соответственно, когда устройство отображения имеет частоту кадров 60 кадров в секунду.

[0020] В отношении устройства отображения, представленного на Фиг.1, видеосигнал Vin и сигнал Cin управления тактирования подаются извне. Базируясь на этих сигналах, схема 1 управления отображением выводит видеосигнал VS и сигналы CSg, CSs и CSr управления на панель 2 отображения и выводит сигнал CSb управления на заднюю подсветку 3. Видеосигнал VS может быть идентичен видеосигналу Vin или, в качестве альтернативы, сигналу, полученному подверганием видеосигнала Vin обработке сигнала.

[0021] Задняя подсветка 3 является источником света для освещения светом панели 2 отображения. Более конкретно, задняя подсветка 3 предусмотрена на тыльной стороне панели 2 отображения и освещает светом тыльную поверхность панели 2 отображения. Задняя подсветка 3 включается, когда сигнал CSb управления находится на высоком уровне, в то же время она выключается, когда сигнал CSb управления находится на низком уровне.

[0022] В пиксельной области 4 панели 2 отображения пиксельные схемы 8 отображения, которые по численности составляют (x×y), и пиксельные схемы 9 датчиков, которые по численности составляют (n×m/2), устанавливаются двумерно соответствующим образом. Более конкретно, «х»- линии с GL1 по GLx затвора и «у»- линии с SL1 по SLy истока обеспечиваются в пиксельной области 4. Линии с GL1 по GLx затвора расположены параллельно друг к другу, и линии с SL1 по SLy истока расположены параллельно друг к другу, так чтобы пересекать линии с GL1 по GLx затвора перпендикулярно. Пиксельные схемы 8 отображения в количестве (x×y) расположены вблизи пересечений линий с GL1 по GLx затвора и линий с SL1 по SLy истока. Каждая пиксельная схема 8 отображения соединяется с одной линией GL затвора и одной линией SL истока. Пиксельные схемы 8 отображения классифицированы на те, которые отображают красный цвет, на те, которые отображают зеленый цвет, и те, которые отображают синий цвет. Каждые три пиксельные схемы 8 отображения, которые принадлежат этим трем типам, соответственно располагаются в направлении, в котором простираются линии с GLl по GLx затвора, и составляют один цветной пиксель.

[0023] В пиксельной области 4 «n» линий с CLK1 по CLKn синхронизации, «n» линий с RST1 по RSTn сброса, и «n» линий с RWSl по RWSn считывания расположены параллельно с линиями с GLl по GLx затвора. Кроме того, в некоторых случаях в пиксельной области 4 предусмотрены иные сигнальные линии и линии источника питания (не показано) параллельно с линиями с GLl по GLx затвора. Когда выполняется считывание с пиксельных схем 9 датчиков, «m» линий истока, выбранных из линий с SLl по Sly истока, используются в качестве линий с VDD1 по VDDm источника питания, и другие «m» линий используются в качестве выходных линий с OUT1 по OUTm.

[0024] Следует заметить, что «n» сигнальных линий с VLS1 по VLSn светоэкранирующих пленок обеспечено параллельно линиям с CLK1 по CLKn синхронизации. Сигнальные линии с VLS1 по VLSn светоэкранирующих пленок подключаются к светоэкранирующим пленкам (будет описано позднее), предусмотренным в пиксельных схемах 9 датчиков.

[0025] На Фиг.2 показана компоновка пиксельных схем датчиков в пиксельной области 4. Среди пиксельных схем 9 датчиков существуют включенные в них пиксельные схемы 9а первых датчиков для детектирования света, падающего в течение периода, пока задняя подсветка 3 находится в состоянии «включено», и пиксельные схемы 9b вторых датчиков для детектирования света, падающего в течение периода, пока задняя подсветка 3 находится в состоянии «выключено». Количество пиксельных схем 9а первых датчиков то же самое, что и количество пиксельных схем 9b вторых датчиков. В случае фиг.2 пиксельные схемы 9а первых датчиков в количестве (n×m/4) расположены вблизи точек пересечений линий с CLK1 по CLKn-1 синхронизации с нечетным номером и выходных линий с OUT1 по OUTm-l с нечетным номером. Пиксельные схемы 9b вторых датчиков в количестве (n×m/4) расположены вблизи точек пересечений линий с CLK2 по CLKn синхронизации с четным номером и выходных линий с OUT2 по OUTm с четным номером. Таким образом, панель 2 отображения включает в себя множество выходных линий с OUT1 по OUTm для передачи выходных сигналов пиксельных схем 9а первых датчиков и выходных сигналов пиксельных схем 9b вторых датчиков, и пиксельные схемы 9а первых датчиков и пиксельные схемы 9b вторых датчиков соединяются с разными выходными линиями в зависимости от типов.

[0026] Схема 5 формирователя сигналов управления затворами приводит в действие линии с GLl по GLx затвора. Более конкретно, схема 5 формирователя сигналов управления затворами последовательно одну за другой выбирает линии с GLl по GLx затвора на основе сигнала CSg управления, и потенциал высокого уровня прикладывается к выбранной линии затвора, в то время как потенциал низкого уровня прикладывается к другим линиям затвора. Посредством этих действий тотчас же выбираются «у» пиксельных схем 8 отображения, связанных с выбранной линией затвора.

[0027] Схема 6 формирователя сигналов управления истоками приводит в действие линии с SLl по SLy истока. Более конкретно, на основе сигнала CSs управления, схема 6 формирователя сигналов управления истоками подает потенциалы согласно видеосигналу VS к линиям с SLl по SLy истока, соответственно. Именно схема 6 формирователя сигналов управления истоками может выполнять последовательное полинейное приведение в действие или, в качестве альтернативы, последовательное поточечное приведение в действие. Потенциалы, приложенные к линиям с SLl по SLy истока, записываются в «у» пиксельных схем 8 отображения, выбираемых схемой 5 формирователя сигналов управления затворами. Таким образом, посредством записи потенциалов, соответствующих видеосигналам VS, во все пиксельные схемы 8 отображения, соответственно с использованием схемы 5 формирователя сигналов управления затворами и схемы 6 формирователя сигналов управления истоками, желаемые изображения могут быть отображены на панели 2 отображения.

[0028] Схема 7 возбудителя ряда датчиков возбуждает линии с CLK1 по CLKn синхронизации, линии с RST1 по RSTn сброса, линии RWSl по RWSn считывания и тому подобные. Более конкретно, на основе сигнала CSr управления схема 7 возбудителя ряда датчиков подает потенциал высокого уровня и потенциал низкого уровня к линиям с CLK1 по CLKn синхронизации, при тактированиях, показанных на фиг.4 (подробности будут изложены позднее). На основе сигнала CSr управления схема 7 возбудителя ряда датчиков выбирает (n/2) или две линии сброса из линий с RST1 по RSTn сброса и подает потенциал высокого уровня для сброса к выбранным линиям сброса, в то время как потенциал низкого уровня прикладывается к другим линиям сброса. Так в (n×m/4) или m пиксельных схемах 9 датчиков, соединенных с линиями сброса, к которым прикладывается потенциал высокого уровня, тотчас же происходит сброс.

[0029] На основе сигнала CSr управления схема 7 возбудителя ряда датчиков последовательно выбирает две смежные линии считывания из линий с RWSl по RWSn считывания и подает потенциал высокого уровня для считывания к выбранным линиям считывания, в то время как потенциал низкого уровня подается для считывания к другим линиям считывания. Это побуждает «m» пиксельных схем 9 датчиков, соединенных с выбранными двумя линиями считывания, тотчас же подготовиться к считыванию. Именно схема 6 формирователя сигналов управления истоками прикладывает потенциал высокого уровня к линиям с VDD1 по VDDm источника питания. Это побуждает сигналы, соответствующие количествам света, обнаруженного соответствующими пиксельными схемами 9 датчиков (именуемые ниже в данном документе как сигналы датчиков), быть на выходе из «m» пиксельных схем 9 датчиков готовыми к считыванию в выходные линии с OUT1 по OUTm.

[0030] Схема 6 формирователя сигналов управления истоками включает в себя дифференциальную схему (не показана) для определения разницы между сигналом на выходе пиксельной схемы 9а первого датчика и сигналом на выходе пиксельной схемы 9b второго датчика. Схема 6 формирователя сигналов управления истоками усиливает разницу количеств света, определенную дифференциальной схемой, и выводит усиленный сигнал в качестве выходного сигнала Sout датчика за пределы панели 2 отображения. Таким образом, посредством считывания сигналов датчиков от всех пиксельных схем 9 датчиков с использованием схемы 6 формирователя сигналов управления истоками и схемы 7 возбудителя ряда датчиков, свет, падающий на панель 2 отображения, может быть детектирован. Устройство отображения, представленное на фиг.1, действует следующим образом для того, чтобы детектировать свет, падающий на панель 2 отображения.

[0031] На фиг.3 показаны тактирования при включении и выключении задней подсветки 3 и тактирования при сбросе и считывании в отношении пиксельных схем 9 датчиков. Задняя подсветка 3 включается один раз, для заданного периода времени, в течение одного периода кадра, и выключается в течение другого периода. Более конкретно, задняя подсветка 3 включается во время tb в пределах одного периода кадра, и выключается во время tc. Во всех пиксельных схемах 9а первых датчиков происходит сброс во время tb, и во всех пиксельных схемах 9b вторых датчиков происходит сброс во время ta.

[0032] Пиксельные схемы 9а первых датчиков детектируют свет, падающий в течение периода А1 со времени tb до времени tc (период «включенной задней подсветки» для задней подсветки 3). Пиксельные схемы 9b вторых датчиков детектируют свет, падающий в течение периода А2 со времени ta до времени tb (период «выключенной задней подсветки» для задней подсветки 3). Период А1 и период А2 имеют одну и ту же продолжительность. Считывание с пиксельных схем 9а первых датчиков и считывание с пиксельных схем 9b вторых датчиков выполняются параллельно, в последовательности линий, после времени tc. Следует заметить, что на фиг.3 считывание с пиксельных схем 9 датчиков заканчивается в течение одного периода кадра, но оно может быть закончено ко времени, когда сброс выполняется в отношении пиксельной схемы 9а первого датчика в следующий период кадра.

[0033] Фиг.4 является диаграммой формы сигнала панели 2 отображения. Как показано на фиг.4, потенциалы линий с GLl по GLx затвора последовательно увеличиваются до высокого уровня один раз каждый в один период кадра на каждом заданном времени. Потенциал нечетной линии с CLK1 по CLKn-1 синхронизации увеличивается до высокого уровня один раз в один период кадра, в течение периода А1 (более конкретно, со времени tb до времени чуть раньше tc). Потенциалы четных линий с CLK2 по CLKn синхронизации увеличиваются до высокого уровня один раз в один период кадра в течение периода А2 (более конкретно, со времени ta до времени чуть раньше tb). Потенциалы нечетных линий с RST1 по RSTn-1 сброса увеличиваются до высокого уровня один раз в один период кадра в заданный период вначале периода А1. Потенциалы четных линий с RST2 по RSTn сброса увеличиваются до высокого уровня один раз в один период кадра в заданный период вначале периода А2. Каждые две линии с RWSl по RWSn считывания являются парными, и потенциалы (n/2) пар линий считывания последовательно увеличиваются до высокого уровня после времени tc в каждый заданный период.

[0034] На фиг.5 представлена схематичная конфигурация пиксельных схем 9 датчиков. Как показано на фиг.5, пиксельная схема 9а первого датчика включает в себя один фотодиод D1a и один узел NDa накопления. Фотодиод D1a выдает электрические заряды в соответствии с количеством света (сигнала + шума), падающего на него, пока задняя подсветка 3 находится в состоянии «включено», из узла NDa накопления. Пиксельная схема второго датчика 9b включает в себя один фотодиод D1b и один узел NDb накопления, как и в случае пиксельной схемы 9а первого датчика. Фотодиод D1b выдает электрические заряды в соответствии с количеством света (шума), падающего на него, пока задняя подсветка 3 находится в состоянии «выключено», из узла NDb накопления. С пиксельной схемы 9а первого датчика сигнал датчика считывается в соответствии с количеством света, падающего в течение периода, когда задняя подсветка 3 находится в состоянии «включено». С пиксельной схемы 9b второго датчика сигнал датчика считывается в соответствии с количеством света, падающего в течение периода, когда задняя подсветка 3 находится в состоянии «выключено». Разница между выходным сигналом пиксельной схемы 9а первого датчика и выходным сигналом пиксельной схемы 9b второго датчика определяется дифференциальной схемой, включенной в схему 6 формирователя сигналов управления истоками, посредством чего можно определять разницу между количеством света в течение периода включенной задней подсветки и количеством света в течение периода выключенной задней подсветки.

[0035] Следует заметить, что количество пиксельных схем 9 датчиков, предусмотренных в пиксельной области 4, может быть произвольным. Однако предпочтительно, что пиксельные схемы 9а первых датчиков и пиксельные схемы 9b вторых датчиков соединяются с разными выходными линиями. Например, в случае, когда предусмотрено (n×m) пиксельных схем 9 датчиков в пиксельной области 4, «n» пиксельных схем 9а первых датчиков соединяются с нечетными выходными линиями с OUT1 по OUTm-1 соответственно, и «n» пиксельных схем 9b вторых датчиков могут соединяться с четными выходными линиями с OUT2 по OUTm соответственно. В этом случае считывание с пиксельных схем 9 датчиков производится ряд за рядом. В качестве альтернативы, то же количество (т.е. (х×у/3)) пиксельных схем 9 датчиков, что и количество цветных точек, может быть обеспечено в пиксельной области 4. В качестве альтернативы, в пиксельной области 4 может быть обеспечено меньшее количество пиксельных схем 9 датчиков по сравнению с количеством цветных точек (например, одна на несколько десятков цветных точек).

[0036] Таким образом, устройство отображения, согласно варианту осуществления настоящего изобретения, является устройством отображения, в котором в пиксельной области 4 расположено множество фотодиодов (оптических датчиков), и устройство отображения включает в себя панель 2 отображения и схему 7 возбудителя ряда датчиков (возбуждающую схему), в котором панель 2 отображения включает в себя множество пиксельных схем 8 отображения и множество пиксельных схем 9 датчиков, и схема 7 возбудителя ряда датчиков выводит на пиксельные схемы 9 датчиков сигнал CLK синхронизации (сигнал управления), который указывает период детектирования в период включенной задней подсветки и период детектирования в период выключенной задней подсветки. Ниже в данном документе объясняются подробности о пиксельных схемах 9 датчиков, включенных в устройство отображения. В последующем описании сигналы в сигнальных линиях именуются теми же названиями, что и сигнальные линии, так что сигналы можно отличать (например, сигнал в линии CLKа синхронизации именуется как «сигнал CLKа синхронизации»).

[0037] Пиксельная схема 9а первого датчика соединяется с линией CLKа синхронизации, линией RSTа сброса, линией RWSa считывания, линией VDDa источника питания и выходной линией OUTa. Пиксельная схема 9b второго датчика соединяется с линией CLKb синхронизации, линией RSTb сброса, линией RWSb считывания, линией VDDb источника питания и выходной линией OUTb. Следует заметить, что пиксельная схема 9b второго датчика имеет ту же самую конфигурацию и функционирует таким же образом, что и пиксельная схема 9а первого датчика. Вследствие этого пояснение о пиксельной схеме 9b второго датчика опущено как равноценное.

[0038] Фиг.6 является принципиальной схемой пиксельной схемы согласно настоящему варианту осуществления. Как показано на фиг.6, пиксельная схема 9а первого датчика включает в себя транзисторы Т1а и М1а, фотодиод D1a и конденсатор С1а. Пиксельная схема 9b второго датчика включает в себя транзисторы T1b и M1b, фотодиод D1b и конденсатор C1b. Транзисторы Т1а, М1а, T1b и M1b являются TFT (тонкопленочными транзисторами) N-типа.

[0039] В пиксельной схеме 9а первого датчика анод фотодиода D1a подключен к линии RSTa сброса, и его катод подключен к истоку транзистора Т1а. Затвор транзистора Т1а подключен к линии CLKа синхронизации, и его сток подключен к затвору транзистора М1а. Сток транзистора М1а подключен к линии VDDa источника питания, и его исток подключен к выходной линии OUTa. Конденсатор С1а предусмотрен между затвором транзистора М1а и линией RWSа считывания. В пиксельной схеме 9а первого датчика узел, соединенный с затвором транзистора М1а, функционирует в качестве узла накопления, в котором накапливаются заряды, соответствующие количеству детектированного света, и транзистор М1а функционирует в качестве считывающего транзистора. Пиксельная схема 9b второго датчика имеет ту же самую конфигурацию, что и пиксельная схема 9а первого датчика.

[0040] Фиг.7 является компоновочной схемой пиксельной схемы 9а первого датчика. Как показано на фиг.7, пиксельная схема 9а первого датчика выполняется посредством формирования светоэкранирующей пленки LS, полупроводникового слоя (заштрихованная часть), слоя линии затвора (часть с точечным заполнением), и слоя линии истока (часть без заполнения) на стеклянной подложке в указанном порядке. В позициях, где соединяются полупроводниковый слой и слой линии истока, и в позициях, где соединяются слой линии затвора и слой линии истока, обеспечиваются контакты (указанные кружками без штриховки).

[0041] В отношении пиксельной схемы 9а первого датчика и пиксельной схемы 9b второго датчика светоэкранирующая пленка LS предотвращает прямое попадание света от задней подсветки 3 на фотодиоды D1a и D1b. Светоэкранирующая пленка LS формируется из тонкой пленки светоэкранирующего металла, выполненной, например, из молибдена. Светоэкранирующие пленки LS в пиксельных схемах 9а первых датчиков электрически соединяются друг с другом через сигнальные линии VLS светоэкранирующих пленок. Светоэкранирующие пленки LS в пиксельных схемах 9b вторых датчиков также соединяются электрически друг с другом через сигнальные линии VLS светоэкранирующих пленок. Следует отметить, что сигнальные линии VLS светоэкранирующих пленок могут быть образованы из материала, отличного от материала светоэкранирующих пленок LS, или могут быть образованы из того же самого материала, что и светоэкранирующие пленки LS. В раннем случае сигнальные линии VLS светоэкранирующих пленок можно было формировать в слое, отличном от слоя светоэкранирующих пленок LS, и светоэкранирующие пленки LS и сигнальные линии VLS светоэкранирующих пленок можно было соединять через контактные отверстия. В более позднем случае, когда светоэкранирующие пленки LS формируются посредством формирования рисунка, в то же время сигнальные линии VLS светоэкранирующих пленок могут быть сформированы в непрерывном рисунке. Следует заметить, что пример, представленный на фиг.7, является более поздним случаем.

[0042] Транзисторы Т1а и М1а формируются полупроводниковым слоем и слоем линии затвора, которые расположены так, чтобы пересекать друг друга. Фотодиод D1a сформирован полупроводниковыми слоями из p-слоя, i-слоя и n-слоя, которые являются сопредельными. Конденсатор С1а сформирован полупроводниковым слоем и слоем линии затвора, перекрывающими друг друга. Светоэкранирующая пленка LS выполняется из металла и предотвращает попадание света, поступающего с тыльной стороны подложки, на фотодиод D1a. Пиксельная схема 9b второго датчика проектируется тем же способом, что и пиксельная схема 9а первого датчика. Следует заметить, что пиксельные схемы 9а и 9b первого и второго датчиков могут быть спроектированы иным способом, отличным от описанного выше способа.

[0043] На фиг.8 показаны действия пиксельной схемы 9а первого датчика. Пиксельная схема 9а первого датчика выполняет (а) сброс, (b) накопление, (с) сохранение и (d) считывание в один период кадра.

[0044] Фиг.9 является диаграммой формы сигнала пиксельной схемы 9а первого датчика и пиксельной схемы 9b второго датчика. На фиг.9 «BL» показывает освещение задней подсветки 3, «Vinta» показывает потенциал узла накопления пиксельной схемы 9а первого датчика (потенциал затвора транзистора М1а) и «Vintb» показывает потенциал узла накопления пиксельной схемы 9b второго датчика (потенциал затвора транзистора M1b). В отношении пиксельной схемы 9а первого датчика, период со времени t4 до времени t5 - период сброса, период со времени t5 до времени t6 - период накопления, период со времени t6 до времени t7 - период сохранения и период со времени t7 до времени t8 - период считывания. В отношении пиксельной схемы 9b второго датчика, период со времени t1 до времени t2 - период сброса, период со времени t2 до времени t3 - период накопления, период со времени t3 до времени t7 - период сохранения и период со времени t7 до времени t8 - период считывания.

[0045] В течение периода сброса для пиксельной схемы 9а первого датчика сигнал CLKа синхронизации увеличивается до высокого уровня, сигнал RWSа считывания падает до низкого уровня, и сигнал RSTa сброса увеличивается до высокого уровня для сброса. В этот момент транзистор Т1а включен. Вследствие этого электрический ток (прямой ток фотодиода D1a) течет от линии RSTa сброса через фотодиод D1a и транзистор Т1а к узлу накопления ((a) на фиг.8), посредством чего потенциал Vinta сбрасывается на заданный уровень.

[0046] В течение периода накопления для пиксельной схемы 9а первого датчика сигнал CLKа синхронизации находится на высоком уровне, и сигнал RSTa сброса и сигнал RWSa считывания находятся на низких уровнях. В этот момент транзистор Т1а включен. Когда свет падает на фотодиод D1a в этом состоянии, электрический ток (фотоэлектрический ток фотодиода D1a) течет от узла накопления через транзистор Т1а и фотодиод D1a к линии RSTa сброса, и заряды выдаются от узла накопления ((b) на фиг.8). Вследствие этого потенциал Vinta снижается постепенно согласно количеству света, падающего в течение периода, пока сигнал CLKа синхронизации находится на высоком уровне (период «задняя подсветка включена» задней подсветки 3).

[0047] В течение периода сохранения для пиксельной схемы 9а первого датчика сигнал CLKа синхронизации, сигнал RSTa сброса и сигнал считывания RWSa находятся на низких уровнях. В этот момент транзистор Т1а выключен. Здесь даже если свет падает на фотодиод D1a, потенциал Vinta не меняется, поскольку транзистор Т1а находится в состоянии «выключено», и фотодиод D1a и затвор транзистора М1а электрически разъединены ((с) на фиг.8).

[0048] В течение периода считывания для пиксельной схемы 9а первого датчика сигнал синхронизации CLKа и сигнал RSTa сброса находятся на низком уровне, и сигнал считывания RWSa повышается до высокого уровня для считывания. В данный момент транзистор Т1а выключен. В этот момент потенциал Vinta возрастает в (Cqa/Cpa) раз от величины подъема потенциала сигнала RWSa считывания (где Сра представляет значение емкости пиксельной схемы 9а первого датчика в целом и Cqa представляет значение емкости конденсатора С1а). Транзистор М1а образует усилительную схему на истоковом повторителе, которая имеет в качестве собственной загрузки транзистор (не показан), включенный в схему 6 формирователя сигналов управления истоками, и приводит в действие выходную линию OUTa согласно потенциалу Vinta ((d) на фтг.8).

[0049] Пиксельная схема 9b второго датчика действует таким же образом, что и пиксельная схема 9а первого датчика. Потенциал Vintb сбрасывается на заданный уровень в течение периода сброса; в течение периода накопления потенциал Vintb постепенно снижается согласно количеству света, падающему в течение периода, пока сигнал CLKb синхронизации находится на высоком уровне (период «задняя подсветка выключена» задней подсветки 3); и в течение периода сохранения он не меняется. В течение периода считывания потенциал Vintb возрастает в (Cqb/Cpb) раз от величины подъема потенциала сигнала RWSb считывания (где Cpb представляет значение емкости пиксельной схемы 9b второго датчика в целом, и Cqb представляет значение емкости конденсатора C1b). Транзистор M1b приводит в действие выходную линию OUTb согласно потенциалу Vintb.

[0050] Как описано выше, пиксельная схема 9а первого датчика согласно настоящему варианту осуществления включает в себя один фотодиод D1a (оптический датчик), один узел накопления, в котором накапливаются заряды, соответствующие количеству детектированного света, транзистор М1а (считывающий транзистор), имеющий управляющий электрод, соединенный с узлом накопления, и транзистор Т1а (переключающий элемент для сохранения), который предусматривается на пути электрического тока, протекающего через фотодиод D1a, и включается/ выключается согласно сигналу CLK синхронизации (переключающий элемент для сохранения). Транзистор Т1а устанавливается между узлом накопления и одним концом фотодиода D1a, а другой конец фотодиода D1a соединен с линией RSTa сброса. Транзистор Т1а включен в течение периода детектирования в период включенной задней подсветки согласно сигналу CLKа синхронизации. Пиксельная схема 9b второго датчика имеет ту же самую конфигурацию, что и пиксельная схема 9а первого датчика, и транзистор T1b, включенный в пиксельную схему 9b второго датчика, включается в течение периода детектирования в период выключенной задней подсветки.

[0051] Таким образом, обеспечивая транзистор Т1а, который включается в течение периода детектирования в период включенной задней подсветки, на пути электрического тока, протекающего через фотодиод D1a, и обеспечивая транзистор T1b, который включается в течение периода детектирования в период выключенной задней подсветки, на пути электрического тока, протекающего через фотодиод D1b, пиксельная схема 9а первого датчика и пиксельная схема 9b второго датчика обеспечиваются так, что пиксельная схема 9а первого датчика детектирует свет в течение периода детектирования в период включенной задней подсветки и сохраняет количество детектированного света в течение другого периода, и пиксельная схема 9b второго датчика детектирует свет в течение периода детектирования в период выключенной задней подсветки и сохраняет количество детектированного света в течение другого периода.

[0052] Вследствие этого, используя пиксельные схемы 9а и 9b первого и второго датчиков, можно детектировать количество света в течение периода включенной задней подсветки и количество света в течение выключенной задней подсветки по отдельности, и разница между ними может быть определена вне пиксельных схем. Это делает возможным обеспечение входной функции, которая не зависит от света окружающей среды. Если сравнить со случаем, когда количества двух типов света последовательно детектируются пиксельной схемой одного датчика, то количество раз считываний от пиксельных схем датчиков может быть уменьшено, посредством чего скорость считывания может быть медленней, и энергопотребление устройства может быть снижено. Кроме того, выполняя операцию для детектирования света в течение периода включенной задней подсветки один раз и операцию для детектирования света в течение периода выключенной задней подсветки один раз в течение одного периода кадра, можно увеличивать степень свободы в определении тактирований включения и выключения задней подсветки, так же как и тактирований сброса и считывания в отношении пиксельных схем датчиков. Дополнительно, посредством установления периода детектирования в период включенной задней подсветки и времени детектирования в период выключенной задней подсветки близкими друг к другу, можно устранять отклонения между периодом детектирования в период включенной задней подсветки и периодом детектирования в период выключенной задней подсветки, что предотвращает изменение его способности в отношении движения при вводе, зависящее от направления ввода. Дополнительно, посредством определения разницы темнового тока вне пиксельных схем датчиков можно осуществлять температурную компенсацию.

[0053] Пиксельные схемы 9а и 9b первого и второго датчиков кроме того, включают в себя конденсаторы С1а и C1b соответственно, которые устанавливаются между узлом накопления и линией RWSа считывания и между узлом накопления и линией RWSb считывания соответственно. Вследствие этого прикладывание потенциала считывания к линиям RWSа и RWSb считывания является причиной изменений потенциала узла накопления, и сигналы согласно количеству детектированного света могут быть считаны с пиксельных схем 9а и 9b первого и второго датчиков, соответственно.

[0054] Далее панель 4 отображения, кроме того, включает в себя множество выходных линий с OUT1 по OUTm, которые передают сигналы на выходе пиксельных схем 9а и 9b первых и вторых датчиков, и пиксельные схемы 9а первых датчиков и пиксельные схемы 9b вторых датчиков подключаются к выходным линиям различных типов соответственно. Поэтому считывание с пиксельных схем 9а первых датчиков и считывание с пиксельных схем 9b вторых датчиков может выполняться параллельно, посредством чего скорость считывания может уменьшаться и энергопотребление устройства может сокращаться. Дополнительно, схема 6 формирователя сигналов управления истоками включает в себя дифференциальную схему для определения разницы между сигналом на выходе пиксельных схем 9а первых датчиков и сигналом на выходе пиксельных схем 9b вторых датчиков. Следовательно, разницу между количествами света двух типов, которые считываются параллельно, можно определять незамедлительно, и память для сохранения количества света, предварительно детектированного, которая требуется в случае, когда количества света двух типов детектируются последовательно (один за другим), может быть излишней.

[0055] Следует заметить, что пиксельная схема 9а первого датчика и пиксельная схема 9b второго датчика согласно настоящему варианту осуществления предусматриваются со светоэкранирующими пленками LS, которые помещаются на тыльные стороны фотодиодов Dla и Dlb соответственно. К каждой из светоэкранирующей пленки LS фотодиода D1a и светоэкранирующей пленки LS фотодиода Dlb прикладываются потенциалы высокого уровня один раз в течение одного периода кадра, как показано на фиг.10. Следует заметить, что потенциал высокого уровня подается к светоэкранирующей пленке LS фотодиода Dla от сигнальной линии VLS светоэкранирующей пленки таким образом, что период подачи этого потенциала высокого уровня перекрывает период, пока потенциал высокого уровня приложен к линии сброса пиксельной схемы 9а первого датчика. Потенциал высокого уровня подается к светоэкранирующей пленке LS фотодиода Dlb от сигнальной линии VLS светоэкранирующей пленки таким образом, что период подачи этого потенциала высокого уровня перекрывает период, пока потенциал высокого уровня приложен к линии сброса пиксельной схемы 9b второго датчика. Другими словами, период, пока потенциал, приложенный к нечетным сигнальным линиям с VLS1 по VLSn-1 светоэкранирующих пленок, находится на высоком уровне, перекрывает период, пока потенциал, приложенный к нечетным линиям с RST1 по RSTn-1 сброса, находится на высоком уровне. Период, пока потенциал, приложенный к четным сигнальным линиям с VLS2 по VLSn светоэкранирующих пленок, находится на высоком уровне, перекрывает период, пока потенциал, приложенный к четным линиям с RST2 по RSTn сброса, находится на высоком уровне.

[0056] Период, когда потенциал высокого уровня прикладывается к сигнальным линиям с VLS1 по VLSn-1 светоэкранирующих пленок, устанавливается предпочтительно так, чтобы полностью включать в себе период, пока потенциал, приложенный к линиям с RST1 по RSTn-1 сброса, находится на высоком уровне. Кроме того, период, когда потенциал высокого уровня прикладывается к сигнальным линиям с VLS2 по VLSn светоэкранирующих пленок, устанавливается предпочтительно так, чтобы полностью включать в себе период, пока потенциал, приложенный к линиям с RST2 по RSTn сброса, находится на высоком уровне. Например, в примере, представленном на ФИГ.10, подача потенциала высокого уровня V_{LS_H} на сигнальную линию VLS светоэкранирующей пленки начинается чуть раньше времени, когда потенциал линии RST сброса переключается с низкого уровня на высокий уровень, и потенциал сигнальной линии VLS светоэкранирующей пленки возвращается к потенциалу низкого уровня V_{LS_L} чуть позднее того времени, когда потенциал линии RST сброса переключается с высокого уровня на низкий уровень. Однако нет необходимости в том, что период, пока потенциал высокого уровня прикладывается к сигнальной линии VLS светоэкранирующей пленки, должен полностью перекрывать период, пока потенциал линии RST сброса находится на высоком уровне. Если эти периоды, по меньшей мере, частично перекрывают друг друга, в некоторой степени эффект достигнут. Например, как показано на фиг.11 или 12, период, пока потенциал высокого уровня прикладывается к сигнальной линии VLS светоэкранирующей пленки, может частично перекрывать период, пока потенциал линии RST сброса находится на высоком уровне.

[0057] Следует заметить, что потенциал VLS_H высокого уровня сигнальной линии VLS светоэкранирующей пленки предпочтительно удовлетворяет условию формулы (1), представленной ниже. Кроме того, потенциал VLS_L низкого уровня сигнальной линии VLS светоэкранирующей пленки предпочтительно удовлетворяет условию формулы (2), представленной ниже. Следует заметить, что ниже в формулах (1) и (2) Vc означает потенциал в n-слоях фотодиодов Dla и Dlb V_{RST_H} означает потенциал высокого уровня линии RST сброса, и V_{RST_L} означает потенциал низкого уровня линии RST сброса. V_{th_n} означает пороговое напряжение предполагаемого n-канального МОП-транзистора, где n-слои фотодиодов Dla и Dlb являются областью истока - стока, и светоэкранирующая пленка LS является электродом затвора. Подобно V_{th_p} означает пороговое напряжение предполагаемого p-канального МОП-транзистора, где p-слои являются областью истока - стока, и светоэкранирующая пленка LS является электродом затвора.

[0058]

V_{LS_H} ≥ V_{RST_H} + V_{th_p} $$\begin{array}{cccc}\begin{array}{cccc}\begin{array}{ccc}& & \end{array}& & & \end{array}& & & \end{array}$$ (1)

V_{RST_L} + V_{th_p} ≤ V_{LS_L} ≤ V_C + V_{th_n} $$\begin{array}{cccc}\begin{array}{ccc}& & \end{array}& & & \end{array}$$ (2)

Итак, посредством установления периода, пока потенциал высокого уровня прикладывается к сигнальной линии VLS светоэкранирующей пленки, по существу в тот же самый период для сброса, можно достичь преимущества в улучшении линейности выходного сигнала датчика. Другими словами, управляя потенциалом сигнальной линии VLS светоэкранирующей пленки, можно управлять режимом работы фотодиодов Dla и Dlb. Принципы такового разъясняются ниже.

[0059] На фиг.13 по 15 показаны потенциалы светоэкранирующей пленки LS и состояния фотодиодов D1a и D1b. На каждом чертеже верхняя секция показывает потоки свободных электронов и положительных дырок в фотодиодах D1a и D1b, средняя секция показывает энергетические зоны в фотодиодах D1a и D1b, и нижняя секция показывает эквивалентную схему фотодиодов D1a и D1b. На фиг.13 показано состояние фотодиодов D1a и D1b в случае, когда потенциал V_LS светоэкранирующей пленки LS удовлетворяет нижеследующей формуле (3). На фиг.14 показано состояние фотодиодов D1a и D1b в случае, когда потенциал V_LS светоэкранирующей пленки LS удовлетворяет нижеследующей формуле (4). На фиг.15 показано состояние фотодиодов D1a и D1b в случае, когда потенциал V_LS светоэкранирующей пленки LS удовлетворяет нижеследующей формуле (5).

[0060]

(V_A + V_{th_p}) < V_LS < (V_C + V_{th_n}) $$\begin{array}{cccc}& & & \end{array}$$ $$\begin{array}{cc}& \end{array}$$ (3)

V_LS < (V_A + V_{th_p}) < (V_C + V_{th_n}) $$$$ $$\begin{array}{cccc}\begin{array}{cc}& \end{array}& & & \end{array}$$ (4)

(V_A + V_{th_p}) < (V_C + V_{th_n}) < V_LS $$\begin{array}{cccc}& & & \end{array}$$ $$\begin{array}{cc}& \end{array}$$ (5)

Следует заметить, что V_A означает потенциал p-слоев фотодиодов D1a и D1b. Е_С изображает энергетический уровень в зоне проводимости, E_F изображает энергетический уровень в запрещенной зоне, и E_V изображает энергетический уровень в валентной зоне.

[0061] Как показано в верхней секции и средней секции фиг.13, в случае, где потенциал V_LS светоэкранирующей пленки LS удовлетворяет формуле (3), представленной выше (ниже в данном документе этот случай именуется как «режим А»), близость границ раздела i-слоев с обоих сторон в фотодиодах D1a и D1b предполагает состояние, в котором свободные электроны и положительные дырки легко мигрируют. Вследствие этого, как показано в нижней секции фиг.13, электрический ток может плавно протекать через внутреннюю часть фотодиода в режиме A.

[0062] С другой стороны, как показано в верхней секции и средней секции фиг.14 в случае, где потенциал V_LS светоэкранирующей пленки LS удовлетворяет формуле (4), представленной выше (ниже в данном документе именуется как «режим В»), только близость границ раздела i-слоев на стороне n-слоя предполагает состояние, в котором свободные электроны и положительные дырки легко мигрируют. Вследствие этого, как показано в нижней секции фиг.14, течению электрического тока препятствует i-слой в режиме В.

[0063] Дополнительно, как показано в верхней секции и средней секции фиг.15 в случае, где потенциал V_LS светоэкранирующей пленки LS удовлетворяет формуле (5), представленной выше (ниже в данном документе именуется как «режим С»), только близость границ раздела i-слоев на стороне p-слоя предполагает состояние, в котором свободные электроны и положительные дырки легко мигрируют. Вследствие этого, как показано в нижней секции фиг.15, течению электрического тока препятствует i-слой в режиме С, так же как и в случае режима В.

[0064] Далее описывается взаимосвязь между каждым режимом и фотоэлектрическим током со ссылками на фиг.16. На фиг.16 показана взаимосвязь между фотоэлектрическим током и потенциалом светоэкранирующей пленки в фотодиоде. На фиг.16 вертикальная ось показывает значения [A/µm] электрического тока, выходящего от фотодиодов D1a и D1b, и горизонтальная ось показывает потенциал V_LS [V] светоэкранирующей пленки LS.

[0065] Как показано на фиг.16, фотоэлектрический ток и темновой ток фотодиодов D1a и D1b меняются с потенциалом V_LS светоэкранирующей пленки LS. В режиме A фотоэлектрический ток имеет тенденцию в большей степени возрастать, и темновой ток имеет тенденцию в большей степени убывать. Другими словами, когда фотодиоды D1a и D1b находятся в режиме А, коэффициент фотоэлектрического тока по отношению к темновому току (коэффициент S/N) возрастает, и вследствие этого характеристики на выходе фотодиодов улучшаются.

[0066] Ниже со ссылками на фиг.17 описывается взаимосвязь между изменением потенциалов V_inta и V_intb узлов накопления от сброса до считывания и режимы работы. На фиг.17А показано изменение потенциалов V_inta и V_intb узлов накопления от сброса до считывания. На фиг.17В показана взаимосвязь между потенциалом светоэкранирующей пленки LS и потенциалом V_A в p-слое фотодиодов D1a and D1b. Как показано на фиг.17А и 17В, если вышеописанная формула (1) удовлетворяется во время t0 в течение сброса, то есть

V_{LS_H} ≥ V_{RST_H} + V_{th_p} $$\begin{array}{cccc}\begin{array}{cccc}\begin{array}{cccc}& & & \end{array}& & & \end{array}& & & \end{array}$$ (1)

удовлетворяется, то фотодиоды D1a и D1b действуют в области режима А со времени t0 до времени, когда завершается сброс (время t1).

[0067] Дополнительно, если вышеописанная формула (2), то есть

V_{RST_L} + V_{th_p} ≤ V_{LS_L} ≤ V_C + V_{th_n} $$\begin{array}{cccc}\begin{array}{ccc}& & \end{array}& & & \end{array}$$ (2)

удовлетворяется во время, когда начинается считывание (время t2), то фотодиоды D1a и D1b действуют в области режима А, также во время t2.

[0068] Итак, посредством прикладывания потенциала V_{LS_H} высокого уровня к светоэкранирующей пленке LS только вблизи периода сброса, и сохраняя потенциал светоэкранирующей пленки LS как потенциал V_{LS_L} низкого уровня в течение другого периода, можно побуждать фотодиоды D1a и D1b к действию в области режима А, и может быть получен выходной сигнал датчика, имеющий отличную линейность.

[0069] Фиг.18 является графиком, демонстрирующим изменение потенциала узла накопления в случае, когда потенциал светоэкранирующей пленки LS неизменно удерживается на постоянном уровне, для сравнения с настоящим вариантом осуществления. На фиг.18 «g1» показывает изменение потенциала узла накопления в случае, когда потенциал V_LS светоэкранирующей пленки LS сохраняется, будучи потенциалом V_{LS_H} высокого уровня в течение полного периода кадра, и «g2» показывает изменение потенциала узла накопления в случае, когда потенциал V_LS светоэкранирующей пленки LS сохраняется, будучи потенциалом V_{LS_L} низкого уровня в течение всего периода кадра. Как видно на фиг.18, в случае, когда потенциал V_LS светоэкранирующей пленки LS сохраняется, будучи потенциалом V_{LS_L} высокого уровня (в случае g1), ухудшение линейности наблюдается в области высокой освещенности (при или выше 800 люкс). Это так, потому что режим действия переключается с режима А на режим С в течение периода накопления в случае, когда количество света является большим. В случае, когда потенциал V_LS светоэкранирующей пленки LS сохраняется, будучи потенциалом V_{LS_L} высокого уровня (в случае g2), ухудшение линейности наблюдается в области низкой освещенности (при или ниже 300 люкс). Это так, потому что фотодиоды при сбросе и сразу после сброса функционируют в режиме В.

[0070] С другой стороны, фиг.19 является графиком, демонстрирующим изменение выходного электрического напряжения по отношению к выходной линии OUT в конфигурации согласно настоящему варианту осуществления, то есть в случае, когда потенциал V_{LS_H} высокого уровня прикладывается к светоэкранирующей пленке LS в течение периода, который, по меньшей мере, частично перекрывает период сброса, и потенциал светоэкранирующей пленки LS сохраняется, будучи потенциалом V_{LS_L} низкого уровня в течение другого периода. Как видно из сравнения между фиг.18 и фиг.19, линейность характеристик чувствительности улучшается в случае настоящего варианта осуществления.

[0071] Кроме того, устройством отображения согласно изложенному выше варианту осуществления, может обеспечиваться функция ввода, которая независима от света окружающей среды. Это так, потому что в устройстве отображения находятся раздельно обеспечиваемые пиксельные схемы первых датчиков, который детектирует свет в течение периода в период включенной задней подсветки и сохраняют количество света в течение другого периода, и пиксельные схемы вторых датчиков, которые детектируют свет в течение периода детектирования в период выключенной задней подсветки и сохраняют количество детектированного света в течение другого периода, посредством чего разница между количествами света двух типов может определяться за пределами пиксельных схем датчиков, так что можно определять разницу между количеством света в течение периода включенной задней подсветки и количеством света в течение периода выключенной задней подсветки.

[0072] Следует заметить, что варианты осуществления настоящего изобретения не ограничиваются описанным выше вариантом осуществления. Настоящее изобретение можно произвольно модифицировать относительно конфигураций пиксельных схем датчиков и способа для возбуждения пиксельных схем датчиков до тех пор, пока удовлетворяются следующие требования: потенциал V_{LS_L} высокого уровня прикладывается к светоэкранирующей пленке LS в течение периода, который, по меньшей мере, частично перекрывает период сброса, и потенциал светоэкранирующей пленки LS удерживается, будучи потенциалом V_{LS_H} низкого уровня, в течение другого периода.

[0073] Например, в описанном выше варианте осуществления один период А1 включенной задней подсветки и один период А2 выключенной задней подсветки предусмотрены в одном периоде кадра, но количества периодов А1 включенной задней подсветки и периодов А2 выключенной задней подсветки не ограничиваются описанным выше количеством.

[0074] Кроме того, в описанном выше варианте осуществления пиксельные схемы первых датчиков, которые детектируют свет в течение периода детектирования в период включенной задней подсветки, и пиксельные схемы вторых датчиков, которые детектируют свет в течение периода детектирования в период выключенной задней подсветки, обеспечиваются раздельно, и сигналы CLK синхронизации подаются к этим пиксельным схемам датчиков, соответственно, так что количество света в течение периода включенной задней подсветки и количество света в течение периода выключенной задней подсветки детектируются раздельно, и обнаруживается разница между этими количествами. Однако в конфигурации, в которой пиксельные схемы первых датчиков предусмотрены по всей панели отображения и детектируют только количество света в течение периода включенной задней подсветки, тот же самый эффект как тот, что описан выше, может быть получен также посредством прикладывания потенциала высокого уровня V_{LS_H} К светоэкранирующей пленке LS в течение периода, который, по меньшей мере, частично перекрывает период сброса и сохраняя потенциал светоэкранирующей пленки LS на низком уровне потенциала V_{LS_L} в течение другого периода.

[0075] Следует отметить, что тип источника света, предусмотренного, в частности, в устройстве отображения, не ограничивается настоящим изобретением. Следовательно, видимая задняя подсветка, предусмотренная, например, для отображения, может включаться и выключаться один или много раз в течение одного периода кадра. В качестве альтернативы, отдельно от видимой задней подсветки для отбражения, в устройстве отображения может быть предусмотрена инфракрасная задняя подсветка для детектирования света. В таком устройстве отображения видимая задняя подсветка всегда поддерживается в состоянии «включено» и только инфракрасная задняя подсветка может включаться и выключаться один или много раз в течение одного периода кадра.

ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ

[0076] Настоящее изобретение промышленно применимо в качестве устройства отображения, которое имеет оптический датчик на подложке активной матрицы и способно на захват изображений.

Изобретение относится к устройству отображения, снабженному оптическим датчиком в пиксельной области. Техническим результатом является повышение точности при захвате изображений посредством улучшения линейности характеристик чувствительности фотодиода. Оптический датчик, предусмотренный на подложке активной матрицы устройства отображения, включает в себя: фотодиод (D1a) для приема падающего света; линию (RSTa) сигнала сброса для подачи сигнала (RST) сброса к оптическому датчику; линию (RWSa) сигнала считывания для подачи сигнала (RWS) считывания к оптическому датчику; и переключающий элемент (M1a) датчика для считывания фотоэлектрического тока, выходящего из фотодиода (D1a) согласно сигналу считывания, в течение периода от подачи сигнала сброса до подачи сигнала считывания. Потенциал VLS светоэкранирующей пленки (LS), предусмотренной на тыльной стороне фотодиода (D1a), устанавливается на уровне высокого потенциала в течение периода, который перекрывает период, пока подается сигнал сброса. 4 з.п. ф-лы, 21 ил.

1. Устройство отображения, содержащее оптический датчик на подложке активной матрицы, в котором оптический датчик включает в себя:
фотодетектирующий элемент для приема падающего света;
линию сигнала сброса для подачи сигнала сброса к оптическому датчику;
линию сигнала считывания для подачи сигнала считывания к оптическому датчику; и
переключающий элемент датчика для считывания фотоэлектрического тока, выходящего из фотодетектирующего элемента согласно сигналу считывания, в течение периода от подачи сигнала сброса до подачи сигнала считывания,
в котором устройство отображения дополнительно содержит:
светоэкранирующую пленку, предусмотренную на тыльной стороне фотодетектирующего элемента; и
возбуждающую схему для переключения потенциала светоэкранирующей пленки между потенциалом высокого уровня и потенциалом низкого уровня,
в котором возбуждающая схема побуждает светоэкранирующую пленку иметь потенциал высокого уровня в течение периода, который, по меньшей мере, частично перекрывает период, пока сигнал сброса подается к линии сигнала сброса.

2. Устройство отображения по п.1, в котором фотодетектирующий элемент является диодом, имеющим p-i-n-структуру.

3. Устройство отображения по п.2, в котором удовлетворяется следующая формула:
V_{LS_H} ≥ V_{RST_H} + V_{th_p}
где V_{LS_H} означает потенциал высокого уровня светоэкранирующей пленки, V_{RST_H} означает потенциал высокого уровня сигнала сброса и V_{th_p} означает пороговое напряжение предполагаемого p-канального МОП-транзистора, где p-слой фотодиода является областью истока - стока, и светоэкранирующая пленка является электродом затвора.

4. Устройство отображения по п.2, в котором удовлетворяется следующее:
V_{RST_L} + V_{th_p} ≤ V_{LS_L} ≤ V_C + V_{th_n}
где V_{LS_L} означает потенциал низкого уровня светоэкранирующей пленки, V_{RST_L} означает потенциал низкого уровня сигнала сброса, V_C означает потенциал в n-слое фотодиода, V_{th_p} означает пороговое напряжение предполагаемого p-канального МОП-транзистора, где p-слой фотодиода является областью истока - стока, и светоэкранирующая пленка является электродом затвора, и V_{th_n} означает пороговое напряжение предполагаемого n-канального МОП-транзистора, где n-слой фотодиода является областью истока - стока, и светоэкранирующая пленка является электродом затвора.

5. Устройство отображения по любому из пунктов с 1 по 4, в котором возбуждающая схема побуждает светоэкранирующую пленку иметь потенциал высокого уровня в течение периода, который перекрывает целый период, пока сигнал сброса подается к линии сигнала сброса.