显示装置的制作方法
专利名称：显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及显示装置，特别涉及在像素区域内具备光传感器的显示装置。
背景技术：
近年，在以液晶显示装置为代表的显示装置中，存在为了根据显示装置的周围的光的强度自动地进行显示画面的亮度的调整，搭载有光传感器的情况。另外，也已知呈矩阵状配置有多个光传感器的显示装置。在该显示装置中，多个光传感器作为一个区域传感器工作，取入观察者一侧的图像。光传感器搭载于显示装置，能够通过在显示面板安装分立部件的光传感器来进行。另外，光传感器也能够利用有源元件(TFT)和周边电路的形成工艺，在有源矩阵基板形 成单片电路(monolithic)。其中，特别在便携终端装置用的显示装置的领域中，光传感器从部件数量的削减化和显示装置的小型化的观点来看，要求在有源矩阵基板形成为单片电路。作为形成为单片电路的光传感器，已知例如由娃膜形成的光电二极管(例如，参照日本特开2006-3857号公报)。此处，使用图20说明现有的光电二极管(光传感器)。图20是表示具备光电二极管的现有的液晶显示面板的结构的截面图。如图20所示，光电二极管51是具备横向结构的PIN 二极管，在构成液晶显示面板的有源矩阵基板52形成为单片电路。如图20所不,光电二极管51具备娃膜60。在成为有源矩阵基板50的基底基板的玻璃基板52上，利用作为有源元件发挥功能的薄膜晶体管(TFT(Thin Film Transistor))的形成工序，与其同时地形成硅膜60。另外，在硅膜60沿着面方向依次设置有η型半导体区域(η层)51a、本征半导体区域(i层)51b和P型半导体区域(p层)51c。i层51b成为光电二极管51的光检测区域。另外，在光电二极管51的下层设置有对来自背光源装置(未图示)的照明光进行遮光的遮光膜53。遮光膜53被绝缘性的底涂层(base coat) 54覆盖。遮光膜53通常由金属材料形成。另外，现有的遮光膜53处于与周围绝缘而电浮置的状态。光电二极管51还被层间绝缘膜55和56覆盖。而且，在图20中，57表示与η层51a连接的配线，58表示与P层51c连接的配线。另外，59表示平坦化膜，61表示保护膜。62是液晶层。滤光片基板63仅图示了外形。
发明内容
但是，在图20所示的例子中，由于在光电二极管51的下层配置有金属制的遮光膜53，因此光电二极管51的输出特性随着遮光膜53的电位变化而改变。另外，遮光膜53的电位与光电二极管的P层51c的电位联动。但是，遮光膜53包含在形成工序中取入的固定电荷，当固定电荷的量不同时，遮光膜53的电位改变。因此，尤其存在在低照度区域和高照度区域中光电二极管的灵敏度特性的线性被损害的问题。
本发明是为了解决上述问题而完成的，其目的在于提供一种能够通过提高光电二极管的灵敏度特性的线性而使得图像的取入精度优良的显示装置。为了达成上述的目的，本发明的显示装置，其特征在于其在有源矩阵基板具备光传感器，上述光传感器包括接收入射光的光检测元件；对该光传感器供给复位信号的复位信号配线；对该光传感器供给读出信号的读出信号配线；和传感器开关元件，其在从被供给上述复位信号起至被供给上述读出信号为止的期间，根据上述读出信号读出从上述光检测元件输出的光电流，上述显示装置还包括在上述光检测元件的背面设置的遮光膜；和将上述遮光膜的电位在高电平电位和低电平电位之间进行切换控制的驱动电路，上述驱动电路，在与对上述复位信号配线供给上述复位信号的期间的至少一部分重叠的期间，使上述遮光膜的电位为上述高电平电位。
根据本发明，能够提供通过提高光电二极管的灵敏度特性的线性而使得图像的取入精度优良的显示装置。
图I是表示本发明的实施方式的显示装置的结构的框图。图2是表示图I所示的显示装置包括的显示面板中的传感器像素电路的配置的图。图3是表示在图I所示的显示装置中进行I次驱动的情况下的背光源的点亮和熄灭定时，以及对于传感器像素电路的复位(reset)和读出(读取)定时的图。图4是在图I所示的显示装置中进行I次驱动的情况下的显示面板的信号波形图。图5是表示图I所示的显示装置包括的传感器像素电路的概略结构的图。图6是传感器像素电路的电路图。图7是图6所示的传感器像素电路的布局图。图8是表示图6所示的传感器像素电路的动作的图。图9是图6所示的传感器像素电路的信号波形图。图10是图6所示的传感器像素电路的驱动波形图的一个例子。图11是图6所示的传感器像素电路的驱动波形图的一个例子。图12是图6所示的传感器像素电路的驱动波形图的一个例子。图13是表示遮光膜的电位和光电二极管的状态的图。图14是表示遮光膜的电位和光电二极管的状态的图。图15是表示遮光膜的电位和光电二极管的状态的图。图16是表示光电二极管中的光电电流和遮光膜的电位的关系的图。图17是表示从复位到读出的存储节点电位的变化和动作模式的关系的图。图18是表示为了与本实施方式进行比较而将遮光膜总是维持在恒定电位的情况下的存储节点电位的变化的图表。图19是表示涉及本实施方式的结构的存储节点电位的变化的图表。图20是表示具备光电二极管的现有的液晶显示面板的结构的截面图。
具体实施例方式本发明的一实施方式的显示装置，其特征在于其在有源矩阵基板具备光传感器，上述光传感器包括接收入射光的光检测元件；对该光传感器供给复位信号的复位信号配线；对该光传感器供给读出信号的读出信号配线；和传感器开关元件，其在从被供给上述复位信号起至被供给上述读出信号为止的期间，根据上述读出信号读出从上述光检测元件输出的光电流，上述显示装置还包括在上述光检测元件的背面设置的遮光膜；和将上述遮光膜的电位在高电平电位和低电平电位之间进行切换控制的驱动电路，上述驱动电路，在与对上述复位信号配线供给上述复位信号的期间的至少一部分重叠的期间，使上述遮光膜的电位为上述高电平电位 。该显示装置包括使在光检测元件的背面设置的遮光膜的电位在高电平电位和低电平电位之间进行切换控制的驱动电路，在与向复位信号配线供给上述复位信号的期间的至少一部分重叠的期间，使上述遮光膜的电位为上述高电平电位，由此能够成为在光检测元件的阳极和阴极之间容易产生自由电子和空穴的移动的状态。由此，光电流在光检测元件内顺畅地流通，所以光检测元件的灵敏度特性的线性提高。其结果是，能够提供图像的取入精度优良的显示装置。上述光检测元件优选是PIN结构的二极管。进而，当将上述遮光膜的高电平电位设为L H、上述复位信号的高电平电位设为Vkst H、且在假设是以上述光电二极管的P层为源极和漏极(源极 漏极)区域且以上述遮光膜为栅极电极的P沟道MOS晶体管的情况下的阈值电压设为Vth p时，优选L H彡Vkst H+VthJ)成立。另外，当将上述遮光膜的低电平电位设为V^、上述复位信号的低电平电位设为VKST p上述光电二极管的η层中的电位设为V。、在假设是以上述P层为源极和漏极区域且以上述遮光膜为栅极电极的P沟道MOS晶体管的情况下的阈值电压设为Vth ρ、并且在假设是以上述光电二极管的η层为源极和漏极区域且以上述遮光膜为栅极电极的η沟道MOS晶体管的情况下的阈值电压设为Vth η时，优选VkstL+Vth—P 彡 VLS—L 彡 Vc+Vth—η 成立。上述驱动电路，在与向上述复位信号配线供给上述复位信号的期间的整体重叠的期间，优选使上述遮光膜的电位为上述高电平电位。以下，参照附图对本发明的更具体的实施方式进行说明。图I是表示本发明的实施方式的显示装置的结构的框图。图I所示的显示装置包括显示控制电路I、显示面板2和背光源3。显示面板2包括像素区域4、栅极驱动器电路5、源极驱动器电路6和传感器行驱动器电路7。像素区域4包括多个显示像素电路8和多个传感器像素电路9。该显示装置具有在显示面板2显示图像的功能和检测入射到显示面板2的光的功能。以下，设X为2以上的整数、y为3的倍数、m和η为偶数并且设显示装置的中贞率(frame rate,巾贞速率)为60巾贞/秒。对图I所示的显示装置从外部供给视频信号Vin和定时控制信号Cin。显示控制电路I基于这些信号，对显示面板2输出视频信号VS和控制信号CSg、CSs, CSr，对背光源3输出控制信号CSb。视频信号VS可以与视频信号Vin相同，也可以是对视频信号Vin施加了信号处理后的信号。背光源3是对显示面板2照射光的光源。更详细而言，背光源3设置于显示面板2的背面侧，并且对显示面板2的背面照射光。背光源3在控制信号CSb为高电平时点亮，并且在控制信号CSb为低电平时熄灭。在显示面板2的像素区域4，分别呈二维状配置有(xXy)个显示像素电路8和(ηXm/2)个传感器像素电路9。更详细而言，在像素区域4设置有x根栅极线GLl GLx和Y根源极线SLl SLy。栅极线GLl GLx相互平行地配置,源极线SLl SLy以与栅极线GLl GLx正交的方式相互平行地配置。(xXy)个显示像素电路8配置于栅极线GLl GLx与源极线SLl SLy的交点附近。各显示像素电路8与一根栅极线GL和一根源极线SL连接。显示像素电路8被分为红色显示用、绿色显示用和蓝色显示用。这二种显示像素电路8在栅极线GLl GLx的延伸方向上排列配置，构成一个彩色像素。在像素区域4，与栅极线GLl GLx平行地设置有η根时钟线CLK l CLKn、η根复位线RSTl RSTn和η根读出线RWSl RWSn。另外，存在在像素区域4与栅极线GLl GLx平行地设置有其他信号线、电源线(未图示)的情况。在从传感器像素电路9进行读出时，从源极线SLl SLy中选择的m根作为电源线VDDl VDDm使用，另外的m根作为输出线OUTl OUTm使用。此外，与时钟线CLKl CLKn等平行地设置有η根遮光膜信号线VLSI VLSn。遮光膜信号线VLSI VLSn与设置于传感器像素电路9的遮光膜(后述)连接。图2是表示像素区域4中的传感器像素电路9的配置的图。在(nXm/2)个传感器像素电路9中包括检测在背光源3的点亮期间入射的光的第一传感器像素电路9a ;和检测在背光源3的熄灭期间入射的光的第二传感器像素电路％。第一传感器像素电路9a和第二传感器像素电路9b为相同数量。在图2中，(nXm/4)个第一传感器像素电路9a配置于奇数号的时钟线CLKl CLKn-I与奇数号的输出线OUTl OUTm-I的交点附近。(nXm/4)个第二传感器像素电路9b配置于偶数号的时钟线CLK2 CLKn与偶数号的输出线0UT2 OUTm的交点附近。这样，显不面板2包括对第一传感器像素电路9a的输出信号和第二传感器像素电路9b的输出信号进行传输的多个输出线OUTl OUTm,第一传感器像素电路9a和第二传感器像素电路％按种类与不同的输出线连接。栅极驱动器电路5驱动栅极线GLl GLx。更具体而言，栅极驱动器电路5基于控制信号CSg，从栅极线GLl GLx中依次选择I根栅极线，对所选择的栅极线施加高电平电位，对剩余的栅极线施加低电平电位。由此，与所选择的栅极线连接的I个显示像素电路8一并被选择。源极驱动器电路6驱动源极线SLl SLy。更具体而言，源极驱动器电路6基于控制信号CSs，将与视频信号VS相应的电位施加在源极线SLl SLy。此时，源极驱动器电路6既可以进行线顺序驱动，也可以进行点顺序驱动。施加在源极线SLl SLy的电位，被写入由栅极驱动器电路5选择的y个显示像素电路8。这样，使用栅极驱动器电路5和源极驱动器电路6，对全部的显示像素电路8写入与视频信号VS相应的电位，由此能够在显示面板2显示期望的图像。传感器行驱动器电路7驱动时钟线CLKl CLKn、复位线RSTl RSTn和读出线RWSl RWSn等。更具体而言，传感器行驱动器电路7基于控制信号CSr，对时钟线CLKl CLKn按图4所示的定时(后述详细内容)施加高电平电位和低电平电位。另外，传感器行驱动器电路7基于控制信号CSr，从复位线RSTl RSTn中选择(n/2)根或者2根复位线，对选出的复位线施加复位用的高电平电位，对剩余的复位线施加低电平电位。由此，与被施加了高电平电位的复位线连接的(nXm/4)个或者m个传感器像素电路9 一并被复位。另外，传感器行驱动器电路7基于控制信号CSr，从读出线RWSl RWSn中依次选择相邻的两根读出线，并且对选出的读出线施加读出用的高电平电位，对剩余的读出线施加低电平电位。由此，与被选择的两根读出线连接的m个传感器像素电路9一并成为可读出状态。此时,源极驱动器电路6对电源线VDDl VDDm施加高电平电位。由此，从处于可读出状态的m个传感器像素电路9对输出线OUTl OUTm输出与由各传感器像素电路9检测到的光量相应的信号(以下称为传感器信号)。源极驱动器电路6包括求取第一传感器像素电路9a的输出信号和第二传感器像素电路9b的输出信号之差的差分电路(未图示)。源极驱动器电路6对由差分电路求得的光量的差进行放大，将放大后的信号作为传感器输出Sout输出到显示面板2的外部。这样，使用源极驱动器电路6和传感器行驱动器电路7从全部的传感器像素电路9读出传感 器信号，由此能够检测入射到显示面板2的光。为了检测入射到显示面板2的光，图I所示的显示装置按以下方式动作。图3是表示背光源3的点亮和熄灭定时以及对于传感器像素电路9的复位和读出定时的图。背光源3在I帧期间点亮I次并点亮规定时间，在这以外的期间熄灭。具体而言，背光源3在I帧期间内的时刻tb点亮，在时刻tc熄灭。另外，在时刻tb进行对于全部的第一传感器像素电路9a的复位，在时刻ta进行对于全部的第二传感器像素电路9b的复位。第一传感器像素电路9a检测从时刻tb到时刻tc的期间Al (背光源3的点亮期间)入射的光。第二传感器像素电路％检测从时刻ta到时刻tb的期间A2(背光源3的熄灭期间)入射的光。期间Al和期间A2是相同的长度。来自第一传感器像素电路9a的读出和来自第二传感器像素电路9b的读出在时刻tc以后并列地按线顺序进行。而且，在图3中，来自传感器像素电路9的读出在I帧期间内结束，但是直到在下一帧期间进行对于第一传感器像素电路9a的复位为止结束即可。图4是显示面板2的信号波形图。如图4所示，栅极线GLl GLx的电位按照I帧期间I次的方式依次地以规定时间成为高电平。奇数号的时钟线CLKl CLKn-I的电位按照I帧期间I次的方式在期间Al (更具体而言，从时刻tb到比时刻tc稍稍靠前的时刻)成为高电平。偶数号的时钟线CLK2 CLKn的电位按照I帧期间I次的方式在期间A2 (更具体而言，从时刻ta到比时刻tb稍稍靠前的时刻)成为高电平。奇数号的复位线RSTl RSTn-I的电位按照I帧期间I次的方式在期间Al的起始以规定时间成为高电平。偶数号的复位线RST2 RSTn的电位按照I帧期间I次的方式在期间A2的起始以规定时间成为高电平。读出线RWSl RWSn以两根为一对，(n/2)对的读出线的电位在时刻tc以后依次地以规定时间成为高电平。图5是表示传感器像素电路9的概略结构的图。如图5所示，第一传感器像素电路9a包含I个光电二极管Dla和I个存储节点NDa。光电二极管Dla从存储节点NDa引出与在背光源3点亮的期间入射的光量(信号+噪声)相应的电荷。第二传感器像素电路9b与第一传感器像素电路9a同样，包括I个光电二极管Dlb和I个存储节点NDb。光电二极管Dlb从存储节点NDb引出与在背光源3熄灭的期间入射的光量(噪声)相应的电荷。从第一传感器像素电路9a读出与在背光源3点亮时的检测期间入射的光量相应的传感器信号。从第二传感器像素电路％读出与在背光源3熄灭时的检测期间入射的光量相应的传感器信号。使用源极驱动器电路6所包含的差分电路，求取第一传感器像素电路9a的输出信号和第二传感器像素电路9b的输出信号之差，由此能够求取背光源点亮时的光量和背光源熄灭时的光量之差。而且，在像素区域4设置的传感器像素电路9的个数可以是任意的。但是，优选将第一传感器像素电路9a和第二传感器像素电路9b与不同的输出线连接。例如，在像素区域4设置有(nXm)个传感器像素电路9的情况下，将奇数号的输出线OUTl OUTm-I的各条与η个第一传感器像素电路9a连接，将偶数号的输出线0UT2 OUTm的各条与η个第二传感器像素电路9b连接即可。在该情况下，按行进行来自传感器像素电路9的读出。或者，也可以在像素区域4设置与彩色像素相同数目的(B卩，(xXy/3)个)传感器像素电路
9。或者，也可以在像素区域4设置比彩色像素少的个数的(例如，彩色像素的几分之一 几十分之一的)传感器像素电路9。这样，本发明的实施方式的显示装置是在像素区域4配置有多个光电ニ极管(光传感器)的显示装置，包括具有多个显示像素电路8和多个传感器像素电路9的显示面板2 ;传感器行驱动器电路7 (驱动电路)，对传感器像素电路9输出表示背光源点亮时的检测期间和背光源熄灭时的检测期间的时钟信号CLK (控制信号)。下面，说明该显示装置所包括的传感器像素电路9的详细情況。在下面的说明中，为了识别信号线上的信号而使用与信号线相同的名称(例如，将时钟线CLKa上的信号称为时钟信号CLKa)。第一传感器像素电路9a与时钟线CLKa、复位线RSTa、读出线RWSa、电源线VDDa和输出线OUTa连接。第二传感器像素电路9b与时钟线CLKb、复位线RSTb、读出线RWSb、电源线VDDb和输出线OUTb连接。而且，第二传感器像素电路9b具有与第一传感器像素电路9a相同的结构，同样地进行动作，因此适当省略有关第二传感器像素电路9b的说明。图6是本实施方式的像素电路的电路图。如图6所示，第一传感器像素电路9a包括晶体管Tla、Mia、光电ニ极管Dla和电容器Cla。第二传感器像素电路9b包括晶体管Tlb、Mlb、光电ニ极管 Dlb 和电容器 Clb0 晶体管 Tla、Mla、Tlb、Mlb 是 N 型 TFT (Thin FilmTransistor :薄膜晶体管)。在第一传感器像素电路9a中，光电ニ极管Dla的阳极与复位线RSTa连接，阴极与晶体管Tla的源极连接。晶体管Tla的栅极与时钟线CLKa连接，漏极与晶体管Mla的栅极连接。晶体管Mla的漏极与电源线VDDa连接，源极与输出线OUTa连接。电容器Cla设置于晶体管Mla的栅极和读出线RWSa之间。在第一传感器像素电路9a中，与晶体管Mla的栅极连接的节点成为存储与检测到的光量相应的电荷的存储节点，晶体管Mla作为读出晶体管发挥功能。第二传感器像素电路％具有与第一传感器像素电路9a相同的结构。图7是第一传感器像素电路9a的布局图。如图7所示，第一传感器像素电路9a通过在玻璃基板上依次形成遮光膜LS、半导体层(斜线部)、栅极配线层(点图案部)和源极配线层(涂白部)而构成。在连接半导体层和源极配线层的部位、以及连接栅极配线层和源极配线层的部位，设置有接触部(用白色的圆表示)。遮光膜LS，对于第一传感器像素电路9a和第二传感器像素电路％，阻碍来自背光源3的光直接入射到光电ニ极管Dla、Dlb。遮光膜LS例如由钥等遮光性的金属薄膜形成。第一传感器像素电路9a的遮光膜LS通过遮光膜信号线VLS相互电连接。第二传感器像素电路9b的遮光膜LS也通过遮光膜信号线VLS相互电连接。而且，遮光膜信号线VLS可以由与遮光膜LS不同的材料形成，也可以由与遮光膜LS相同的材料形成。前者的情况下，可以在与遮光膜LS不同的层形成遮光膜信号线VLS，通过接触孔连接遮光膜LS和遮光膜信号线VLS。后者的情况下，也能够在对遮光膜LS进行图案形成时同时使遮光膜信号线VLS作为连续图案来形成。而且，图7所示的例子是后者。晶体管Tla、Mla通过交叉地配置半导体层和栅极配线层而形成。光电ニ极管Dla通过并列地配置P层、I层和N层等半导体层而形成。电容器Cla通过将半导体层和栅极配线层重叠地配置而形成。遮光膜LS是金属制，防止从基板的背侧进入的光入射到光电ニ极管Dla。第二传感器像素电路9b以与第一传感器像素电路9a相同的方式布局。而且，也可以按照上述以外的方式对第一和第二传感器像素电路9a、9b进行布局。图8是表示第一传感器像素电路9a的动作的图。第一传感器像素电路9a在I帧期间进行(a)复位、(b)存储、(C)保持和(d)读出。
图9是表示第一传感器像素电路9a和第二传感器像素电路9b的信号波形图。在图9中，BL表示背光源3的亮度，Vinta表示第一传感器像素电路9a的存储节点的电位(晶体管Mla的栅极电位)，Vintb表示第二传感器像素电路9b的存储节点的电位(晶体管Mlb的栅极电位)。对于第一传感器像素电路9a,时刻t4 时刻t5成为复位期间，时刻t5 时刻t6成为存储期间，时刻t6 时刻t7成为保持期间，时刻t7 时刻t8成为读出期间。对于第二传感器像素电路％，时刻tl 时刻t2成为复位期间，时刻t2 时刻t3成为存储期间，时刻t3 时刻t7成为保持期间，时刻t7 时刻t8成为读出期间。在第一传感器像素电路9a的复位期间，时钟信号CLKa成为高电平，读出信号RWSa成为低电平，复位信号RSTa成为复位用的高电平。此时，晶体管Tla导通。因而，电流(光电ニ极管Dla的顺方向电流)从复位线RSTa经由光电ニ极管Dla和晶体管Tla流到存储节点(图8(a)),电位Vinta被复位到规定电平。在第一传感器像素电路9a的存储期间，时钟信号CLKa成为高电平，复位信号RSTa和读出信号RWSa成为低电平。此时，晶体管Tla导通。此时，当光入射到光电ニ极管Dla时，电流(光电ニ极管Dla的光电电流)从存储节点经由晶体管Tla和光电ニ极管Dla流到复位线RSTa，从存储节点引出电荷(图8(b))。因而，电位Vinta根据在时钟信号CLKa为高电平的期间(背光源3的点亮期间)入射的光量而下降。在第一传感器像素电路9a的保持期间，时钟信号CLKa、复位信号RSTa和读出信号RWSa成为低电平。此时，晶体管Tla断开(截止)。此时，即使光入射到光电ニ极管Dla，晶体管Tla也断开，光电ニ极管Dla和晶体管Ml的栅极之间也被电断开，因此电位Vinta不变化(图8(c))。在第一传感器像素电路9a的读出期间，时钟信号CLKa和复位信号RSTa成为低电平，读出信号RWSa成为读出用的高电平。此时，晶体管Tla断开。此时，电位Vinta上升读出信号RWSa的电位的上升量的(Cqa/Cpa)倍(但是，Cpa是第一传感器像素电路9a的整体电容值，Cqa是电容器Cla的电容值)。晶体管Mla构成以源极驱动器电路6所包含的晶体管(未图示)为负载的源极跟随(flower)放大电路，根据电位Vinta驱动输出线OUTa(图8(d))。第二传感器像素电路9b与第一传感器像素电路9a同样地进行动作。电位Vintb在复位期间被复位到规定电平，在存储期间根据在时钟信号CLKb为高电平的期间(背光源3的熄灭期间)入射的光量而下降，在保持期间不变化。在读出期间，电位Vintb上升读出信号RWSb的电位的上升量的(Cqb/Cpb)倍(但是，Cpb是第二传感器像素电路9b的整体的电容值，Cqb是电容器Clb的电容值)，晶体管Mlb根据电位Vintb驱动输出线OUTb。如以上所不，本实施方式的第一传感器像素电路9a包括1个光电ニ极管Dla(光传感器)；存储与检测到的光量相应的电荷的I个存储节点；具有与存储节点连接的控制端子的晶体管Mla(读出晶体管)；和设置在流过光电ニ极管Dla的电流的路径上，并且根据时钟信号CLK而导通/断开的晶体管Tla (保持用开关元件)。晶体管Tla设置于存储节点和光电ニ极管Dla的一端之间,光电ニ极管Dla的另一端与复位线RSTa连接。晶体管Tla 根据时钟信号CLKa，在背光源点亮时的检测期间导通。第二传感器像素电路9b具有与第一传感器像素电路9a相同的结构，包含于第二传感器像素电路9b中的晶体管Tlb在背光源熄灭时的检测期间导通。这样，在流过光电ニ极管Dla的电流的路径上设置在背光源点亮时的检测期间导通的晶体管Tla，并且在流过光电ニ极管Dlb的电流的路径上设置在背光源熄灭时的检测期间导通的晶体管Tlb，由此能够构成在背光源点亮时的检测期间检测光，并且在其他期间保持检测到的光量的第一传感器像素电路9a ;和在背光源熄灭时的检测期间检测光，并且在其他期间保持检测到的光量的第二传感器像素电路％。因而，能够使用第一和第二传感器像素电路9a、9b分别检测背光源点亮时的光量和背光源熄灭时的光量，在像素电路的外部求得两者的差。由此，能够提供不依赖于光环境的输入功能。另外，与用I个传感器像素电路依次检测两种光量的情况相比，能够减少来自传感器像素电路的读出次数，减缓读出速度，从而削減装置的耗电。另外，通过将检测背光源点亮时的光的动作和检测背光源熄灭时的光的动作在I帧期间各进行I次，能够使决定背光源点亮和熄灭的定时以及决定对于传感器像素电路的复位和读出的定时时候的自由度较大。另外，通过将背光源点亮时的检测期间和背光源熄灭时的检测期间接近地进行设定，能够消除背光源点亮时的检测期间和背光源熄灭时的检测期间之间的偏差，能够防止对于动态(motion)输入的追踪性根据输入方向而改变。另外，通过在传感器像素电路的外部求取暗电流的差，也能够进行温度补偿。另外，第一和第二传感器像素电路9a、9b分别还包括设置于存储节点和读出线RWSa、RffSb之间的电容器CI a、C Ib。因而，通过对读出线RWSa、RffSb施加读出用电位，能够使存储节点的电位变化，能够从第一和第二传感器像素电路9a、9b读出与检测到的光量相应的信号。另外，显示面板4还包括对第一和第二传感器像素电路9a、9b的输出信号进行传输的多个输出线OUTl OUTm,第一传感器像素电路9a和第二传感器像素电路9b按种类与不同的输出线连接。因而，能够并列进行来自第一和第二传感器像素电路9a、9b的读出，减缓读出速度，从而削減装置的耗电。另外，源极驱动器电路6包括求取第一传感器像素电路9a的输出信号和第二传感器像素电路9b的输出信号之差的差分电路。因而，直接求取并列读出的两种光量的差，能够无需在依次检测到两种光量的情况下是需要的且用于存储先检测到的光量的存储器。而且，本实施方式的第一传感器像素电路9a和第二传感器像素电路％，在光电ニ极管Dla、Dlb的各自的背面具备遮光膜LS。分别对光电ニ极管Dla的遮光膜LS和光电ニ极管Dlb的遮光膜LS，如图10所示，按照I帧期间I次的方式施加高电平电位。而且，按照与对第一传感器像素电路9a的复位线施加高电平电位的期间重叠的方式，从遮光膜信号线VLS对光电ニ极管Dla的遮光膜LS施加高电平电位。另外，按照与对第二传感器像素电路％的复位线施加高电平电位的期间重叠的方式，从遮光膜信号线VLS对光电ニ极管Dlb的遮光膜LS施加高电平电位。即，奇数号的遮光膜信号线VLSI VLSn-I的电位成为高电平的期间，与奇数号的复位线RSTl RSTn-I的电位成为高电平的期间重叠。另外，偶数号的遮光膜信号线VLS2 VLSn的电位成为高电平的期间，与偶数号的复位线RST2 RSTn的电位成为高电平的期间重叠。
对遮光膜信号线VLSI VLSn-I施加高电平电位的期间，优选设定为完全包含复位线RSTl RSTn-I的电位成为高电平的期间。另外，对遮光膜信号线VLS2 VLSn施加高电平电位的期间，优选设定为完全包含复位线RST2 RSTn的电位成为高电平的期间。例如，在图10所示的例子中，在比复位线RST的电位从低电平切换为高电平的时刻稍早的时亥IJ，开始对遮光膜信号线VLS施加高电平电位\s H，比复位线RST的电位从高电平切换为低电平的时刻稍迟地，遮光膜信号线VLS返回至低电平电位、ひ。但是，对遮光膜信号线VLS施加高电平电位的期间和复位线RST的电位成为高电平的期间不需要完全重叠，若这些期间有重叠，则能够得到一部分效果。例如，如图11或图12所示，对遮光膜信号线VLS施加高电平电位的期间，也可以与复位线RST的电位成为高电平的期间部分地重叠。而且，遮光膜信号线VLS的高电平电位\SH优选满足以下的式(I)。另外，遮光膜信号线VLS的低电平电位U尤选满足以下的式(2)。而且，在下述的式⑴和(2)中，V。表示光电ニ极管Dla、Dlb的η层的电位，Vest h是复位线RST的高电平电位，Vest l是复位线RST的低电平电位。Vth n表示在假设以光电ニ极管Dla、Dlb的η层为源极和漏极区域、以遮光膜LS为栅极电极的η沟道MOS晶体管的情况下的阈值电压。同样地，Vth ρ表示在假设以P层为源极和漏极区域、以遮光膜LS为栅极电极的ρ沟道MOS晶体管的情况下的阈值电压。VlsJ1 ^ Vrst—H+Vth—ρ…⑴VEST L+Vthj 彡 Vls l 彡 N+Nth - (2)这样，在与复位大致相同的期间，设置对遮光膜信号线VLS施加高电平电位的期间，由此具有能够提高传感器输出的线性的这个优点。即，通过控制遮光膜信号线VLS的电位，能够控制光电ニ极管Dla、Dlb的动作模式。下面针对其原理进行说明。图13 图15分别是表示遮光膜LS的电位和光电ニ极管Dla、Dlb的状态的图。在各图中，最上方表示光电ニ极管Dla、Dlb中的自由电子和空穴的流动，中段表示光电ニ极管Dla、Dlb中的能带，最下方表示光电ニ极管Dla、Dlb的等效电路。图13表示遮光膜LS的电位\s满足下述式(3)的情况下的光电ニ极管Dla、Dlb的状态。图14表示遮光膜LS的电位L满足下述式(4)的情况下的光电ニ极管Dla、Dlb的状态。图15表示遮光膜LS的电位、满足下述式(5)的情况下的光电ニ极管Dla、Dlb的状态。(VA+Vthj) < Vls < (Vc+Vth n)…(3)Vls < (VA+Vthj) < (Vc+Vth n)…(4)(VA+Vthj) < (Vc+Vth n) < Vls …(5)
而且，Va表示光电ニ极管Dla、Dlb的ρ层的电位。另外，E。表示传导带的能级，Ef表示禁带的能级，Ev表示价电子带的能级。如图13的最上方和中段所示，在遮光膜LS的电位L满足上述式(3)的情况下(以下以该情况为“模式A”)，成为在光电ニ极管Dla、Dlb的i层的两界面附近，容易产生自由电子和空穴的移动的状态。因此，如图13的最下方所示，在模式A中，电流能够在光电ニ极管内部顺畅地流动。另ー方面，如图14的最上方和中段所示，在遮光膜LS的电位Is满足上述式(4)的情况下(以下以该情况为“模式B”)，成为仅在i层的η层侧的界面附近，容易产生自由电子和空穴的移动的状态。因此，如图14的最下方所示，在模式B中，电流的流动被i层妨碍。另外，如图15的最上方和中段所示，在遮光膜LS的电位も满足上述式(5)的情况下(以下以该情况为“模式C”)，成为仅在i层的ρ层侧的界面附近，容易产生自由电子和空穴的移动的状态。因此，如图15的最下方所示，在模式C中，也与模式B的情况相同，电流的流动被i层妨碍。接着，使用图16说明各模式和光电电流的关系。图16是表不光电ニ极管的光电电流和遮光膜的电位的关系的图。在图16中，纵轴表示从光电ニ极管Dla、Dlb输出的电流的电流值[A/ μ m]，横轴表示遮光膜LS的电位\s [V]。如图16所示，光电ニ极管Dla、Dlb的光电电流和暗电流根据遮光膜LS的电位改变。而且，模式A时，光电电流具有最大幅増加的趋势，暗电流具有最大幅下降的趋势。SP，在光电ニ极管Dla、Dlb是模式A的情况下，成为光电电流相对于暗电流的比例(S/N比)升高，并且光电ニ极管的输出特性良好的状态。此处,參照图17说明从复位起至读出为止的存储节点电位Vinta、Vintb的变化和动作模式的关系。图17(a)表示从复位起至读出为止的存储节点电位Vinta、Vintb的变化。图17(b)表示遮光膜LS的电位和光电ニ极管Dla、Dlb的ρ层的电位Va的关系。如图17(a)和图17(b)所示，在复位中的时刻t0，若满足上述的式(I)即Is h彡VKST H+Vth p···
(I)，则在从时刻t0起至复位结束时(时刻tl)为止的期间，光电ニ极管Dla、Dlb在模式A的区域进行动作。另外，在读出开始时(时刻t2)的时刻，若满足上述的式⑵即Vkst JVthjj彡VLS_L彡Ve+vth n…(2)，则在时刻t2，光电ニ极管Dla、Dlb也在模式A的区域进行动作。因而，仅在复位期间的附近对遮光膜LS施加高电平电位Is H，在其他期间将遮光膜LS維持在低电平电位い由此能够使光电ニ极管Dla、Dlb在模式A的区域进行动作，能够得到线性优异的传感器输出。图18是表示为了与本实施方式进行比较而将遮光膜LS总是维持在恒定电位的情况下的存储节点电位的变化的图表。在图18中，gl表示在遍及整个帧期间地将遮光膜LS的电位L维持为高电平电位L h的情况下的存储节点电位的变化，g2表示在遍及整个帧期间地将遮光膜LS的电位L維持在低电平电位ュ的情况下的存储节点电位的变化。从图18可知，在将遮光膜LS的电位も维持在高电平电位Is h的情况(gl)下，在高照度区域(800勒克斯(Iux)以上)能够看到线性的劣化。这是因为，在光量多的情况下，在存储期间内动作模式从模式A切换到模式C。另外，在将遮光膜LS的电位Is維持在高电平电位L、J勺情况(g2)下，在低照度区域(300勒克斯以下)能够看到线性的劣化。这是因为复位时和刚复位后以模式B进行动作。另ー方面，图19是表示本实施方式的结构、即在与复位期间的至少一部分重叠的期间对遮光膜LS施加高电平电位\S H，并且在其他期间将遮光膜LS維持在低电平电位LJ勺情况下向输出线OUT输出的电压的变化的图表。通过比较图18和图19可知，根据本实施方式，能够提高灵敏度特性的线性。另外，根据上述的实施方式的显示装置，分别设置在背光源点亮时的检测期间检测光并且在其他期间保持检测到的光量的第一传感器像素电路；和在背光源熄灭时的检测期间检测光并且在其他期间保持检测到的光量的第二传感器像素电路，由此，在传感器像素电路的外部能够求取两种光量的差，并且能 够检测背光源点亮时的光量和背光源熄灭时的光量之差，因此能够提供不依赖光环境的输入功能。但是，本发明的实施方式不仅限定于上述的实施方式。本发明以在与复位期间的至少一部分重叠的期间对遮光膜LS施加高电平电位\s H并且在其他期间将遮光膜LS維持在低电平电位为条件，对传感器像素电路的结构及其驱动方法，能够进行任意变更。例如，在上述的实施方式中，在I帧期间设置有各I次的背光源点亮期间Al和背光源熄灭期间A2，但是背光源点亮期间Al和背光源熄灭期间A2的数量不限定于此。另外，在上述的实施方式中，分别设置在背光源点亮时的检测期间检测光的第一传感器像素电路和在背光源熄灭时的检测期间检测光的第二传感器像素电路，并且分别对这些传感器像素电路供给时钟信号CLK，由此分别检测背光源点亮时的光量和背光源熄灭时的光量，并且检测其差。但是，在整个显示面板设置第一传感器像素电路，仅检测背光源点亮时的光量的结构中，在与置位(set)期间的至少一部分重叠的期间对遮光膜LS施加高电平电位H，在其他期间将遮光膜LS維持在低电平电位んュ，由此能够得到与上述相同的效果。而且，在本发明中，设置于显示装置的光源的种类没有特别限定。因而，例如也可以使被设置为显示用的可见光背光源在I帧期间I次或多次地点亮和熄灭。或者，也可以在显示装置中设置与显示用的可见光背光源不同的光检测用的红外光背光源。在这样的显示装置中，也可以使可见光背光源总是点亮，而使红外光背光源在I帧期间I次或多次地点亮和熄灭。产业上的可利用性本发明作为在有源矩阵基板具备光传感器并且能够取入图像的显示装置，能够在产业上利用。
权利要求
1.一种显示装置，其特征在于 其在有源矩阵基板具备光传感器， 所述光传感器包括 接收入射光的光检测元件； 对该光传感器供给复位信号的复位信号配线； 对该光传感器供给读出信号的读出信号配线；和 传感器开关元件，其在从被供给所述复位信号起至被供给所述读出信号为止的期间，根据所述读出信号读出从所述光检测元件输出的光电流， 所述显示装置还包括 在所述光检测元件的背面设置的遮光膜；和 将所述遮光膜的电位在高电平电位和低电平电位之间进行切换控制的驱动电路，所述驱动电路，在与对所述复位信号配线供给所述复位信号的期间的至少一部分重叠的期间，使所述遮光膜的电位为所述高电平电位。
2.如权利要求I所述的显示装置，其特征在于 所述光检测元件是PIN结构的二极管。
3.如权利要求2所述的显示装置，其特征在于 当设所述遮光膜的高电平电位为H、设所述复位信号的高电平电位为Vkst H、且设在假设以所述光电二极管的P层为源极和漏极区域并且以所述遮光膜为栅极电极的P沟道MOS晶体管的情况下的阈值电压为Vth p时， VlS—H ^ VRST—H+Vth_p 成立。
4.如权利要求2所述的显示装置，其特征在于 当设所述遮光膜的低电平电位为设所述复位信号的低电平电位为Vkst p设所述光电二极管的n层的电位为V。、设在假设以所述p层为源极和漏极区域并且以所述遮光膜为栅极电极的P沟道MOS晶体管的情况下的阈值电压为Vthj、且设在假设以所述光电二极管的n层为源极和漏极区域并且以所述遮光膜为栅极电极的n沟道MOS晶体管的情况下的阈值电压为Vth n时， VEST_L+Vth_p ( Vls l ( Vc+Vth n 成立。
5.如权利要求I 4中任一项所述的显示装置，其特征在于 所述驱动电路，在与对所述复位信号配线供给所述复位信号的期间的整体重叠的期间，使所述遮光膜的电位为所述高电平电位。
全文摘要
本发明提供通过提高光电二极管的灵敏度特性的线性来使得图像的取入精度优异的显示装置。设置于显示装置的有源矩阵基板的光传感器包括接收入射光的光电二极管(D1a)；对该光传感器供给复位信号RST的复位信号配线(RSTa)；对该光传感器供给读出信号RWS的读出信号配线(RWSa)；和传感器开关元件(M1a)，其在从被供给上述复位信号起至被供给上述读出信号为止的期间根据上述读出信号读出从上述光电二极管(D1a)输出的光电流。在与被供给上述复位信号的期间的至少一部分重叠的期间使设置于上述光电二极管(D1a)的背面的遮光膜(LS)的电位VLS为高电平电位。
文档编号G09F9/30GK102667905SQ20108005319
公开日2012年9月12日 申请日期2010年11月30日 优先权日2009年11月30日
发明者C·布朗, 杉田靖博, 田中耕平 申请人:夏普株式会社
技术领域：
本发明涉及显示装置，特别涉及在像素区域内具备光传感器的显示装置。
背景技术：
近年，在以液晶显示装置为代表的显示装置中，存在为了根据显示装置的周围的光的强度自动地进行显示画面的亮度的调整，搭载有光传感器的情况。另外，也已知呈矩阵状配置有多个光传感器的显示装置。在该显示装置中，多个光传感器作为一个区域传感器工作，取入观察者一侧的图像。光传感器搭载于显示装置，能够通过在显示面板安装分立部件的光传感器来进行。另外，光传感器也能够利用有源元件(TFT)和周边电路的形成工艺，在有源矩阵基板形 成单片电路(monolithic)。其中，特别在便携终端装置用的显示装置的领域中，光传感器从部件数量的削减化和显示装置的小型化的观点来看，要求在有源矩阵基板形成为单片电路。作为形成为单片电路的光传感器，已知例如由娃膜形成的光电二极管(例如，参照日本特开2006-3857号公报)。此处，使用图20说明现有的光电二极管(光传感器)。图20是表示具备光电二极管的现有的液晶显示面板的结构的截面图。如图20所示，光电二极管51是具备横向结构的PIN 二极管，在构成液晶显示面板的有源矩阵基板52形成为单片电路。如图20所不,光电二极管51具备娃膜60。在成为有源矩阵基板50的基底基板的玻璃基板52上，利用作为有源元件发挥功能的薄膜晶体管(TFT(Thin Film Transistor))的形成工序，与其同时地形成硅膜60。另外，在硅膜60沿着面方向依次设置有η型半导体区域(η层)51a、本征半导体区域(i层)51b和P型半导体区域(p层)51c。i层51b成为光电二极管51的光检测区域。另外，在光电二极管51的下层设置有对来自背光源装置(未图示)的照明光进行遮光的遮光膜53。遮光膜53被绝缘性的底涂层(base coat) 54覆盖。遮光膜53通常由金属材料形成。另外，现有的遮光膜53处于与周围绝缘而电浮置的状态。光电二极管51还被层间绝缘膜55和56覆盖。而且，在图20中，57表示与η层51a连接的配线，58表示与P层51c连接的配线。另外，59表示平坦化膜，61表示保护膜。62是液晶层。滤光片基板63仅图示了外形。
发明内容
但是，在图20所示的例子中，由于在光电二极管51的下层配置有金属制的遮光膜53，因此光电二极管51的输出特性随着遮光膜53的电位变化而改变。另外，遮光膜53的电位与光电二极管的P层51c的电位联动。但是，遮光膜53包含在形成工序中取入的固定电荷，当固定电荷的量不同时，遮光膜53的电位改变。因此，尤其存在在低照度区域和高照度区域中光电二极管的灵敏度特性的线性被损害的问题。
本发明是为了解决上述问题而完成的，其目的在于提供一种能够通过提高光电二极管的灵敏度特性的线性而使得图像的取入精度优良的显示装置。为了达成上述的目的，本发明的显示装置，其特征在于其在有源矩阵基板具备光传感器，上述光传感器包括接收入射光的光检测元件；对该光传感器供给复位信号的复位信号配线；对该光传感器供给读出信号的读出信号配线；和传感器开关元件，其在从被供给上述复位信号起至被供给上述读出信号为止的期间，根据上述读出信号读出从上述光检测元件输出的光电流，上述显示装置还包括在上述光检测元件的背面设置的遮光膜；和将上述遮光膜的电位在高电平电位和低电平电位之间进行切换控制的驱动电路，上述驱动电路，在与对上述复位信号配线供给上述复位信号的期间的至少一部分重叠的期间，使上述遮光膜的电位为上述高电平电位。
根据本发明，能够提供通过提高光电二极管的灵敏度特性的线性而使得图像的取入精度优良的显示装置。
图I是表示本发明的实施方式的显示装置的结构的框图。图2是表示图I所示的显示装置包括的显示面板中的传感器像素电路的配置的图。图3是表示在图I所示的显示装置中进行I次驱动的情况下的背光源的点亮和熄灭定时，以及对于传感器像素电路的复位(reset)和读出(读取)定时的图。图4是在图I所示的显示装置中进行I次驱动的情况下的显示面板的信号波形图。图5是表示图I所示的显示装置包括的传感器像素电路的概略结构的图。图6是传感器像素电路的电路图。图7是图6所示的传感器像素电路的布局图。图8是表示图6所示的传感器像素电路的动作的图。图9是图6所示的传感器像素电路的信号波形图。图10是图6所示的传感器像素电路的驱动波形图的一个例子。图11是图6所示的传感器像素电路的驱动波形图的一个例子。图12是图6所示的传感器像素电路的驱动波形图的一个例子。图13是表示遮光膜的电位和光电二极管的状态的图。图14是表示遮光膜的电位和光电二极管的状态的图。图15是表示遮光膜的电位和光电二极管的状态的图。图16是表示光电二极管中的光电电流和遮光膜的电位的关系的图。图17是表示从复位到读出的存储节点电位的变化和动作模式的关系的图。图18是表示为了与本实施方式进行比较而将遮光膜总是维持在恒定电位的情况下的存储节点电位的变化的图表。图19是表示涉及本实施方式的结构的存储节点电位的变化的图表。图20是表示具备光电二极管的现有的液晶显示面板的结构的截面图。
具体实施例方式本发明的一实施方式的显示装置，其特征在于其在有源矩阵基板具备光传感器，上述光传感器包括接收入射光的光检测元件；对该光传感器供给复位信号的复位信号配线；对该光传感器供给读出信号的读出信号配线；和传感器开关元件，其在从被供给上述复位信号起至被供给上述读出信号为止的期间，根据上述读出信号读出从上述光检测元件输出的光电流，上述显示装置还包括在上述光检测元件的背面设置的遮光膜；和将上述遮光膜的电位在高电平电位和低电平电位之间进行切换控制的驱动电路，上述驱动电路，在与对上述复位信号配线供给上述复位信号的期间的至少一部分重叠的期间，使上述遮光膜的电位为上述高电平电位 。该显示装置包括使在光检测元件的背面设置的遮光膜的电位在高电平电位和低电平电位之间进行切换控制的驱动电路，在与向复位信号配线供给上述复位信号的期间的至少一部分重叠的期间，使上述遮光膜的电位为上述高电平电位，由此能够成为在光检测元件的阳极和阴极之间容易产生自由电子和空穴的移动的状态。由此，光电流在光检测元件内顺畅地流通，所以光检测元件的灵敏度特性的线性提高。其结果是，能够提供图像的取入精度优良的显示装置。上述光检测元件优选是PIN结构的二极管。进而，当将上述遮光膜的高电平电位设为L H、上述复位信号的高电平电位设为Vkst H、且在假设是以上述光电二极管的P层为源极和漏极(源极 漏极)区域且以上述遮光膜为栅极电极的P沟道MOS晶体管的情况下的阈值电压设为Vth p时，优选L H彡Vkst H+VthJ)成立。另外，当将上述遮光膜的低电平电位设为V^、上述复位信号的低电平电位设为VKST p上述光电二极管的η层中的电位设为V。、在假设是以上述P层为源极和漏极区域且以上述遮光膜为栅极电极的P沟道MOS晶体管的情况下的阈值电压设为Vth ρ、并且在假设是以上述光电二极管的η层为源极和漏极区域且以上述遮光膜为栅极电极的η沟道MOS晶体管的情况下的阈值电压设为Vth η时，优选VkstL+Vth—P 彡 VLS—L 彡 Vc+Vth—η 成立。上述驱动电路，在与向上述复位信号配线供给上述复位信号的期间的整体重叠的期间，优选使上述遮光膜的电位为上述高电平电位。以下，参照附图对本发明的更具体的实施方式进行说明。图I是表示本发明的实施方式的显示装置的结构的框图。图I所示的显示装置包括显示控制电路I、显示面板2和背光源3。显示面板2包括像素区域4、栅极驱动器电路5、源极驱动器电路6和传感器行驱动器电路7。像素区域4包括多个显示像素电路8和多个传感器像素电路9。该显示装置具有在显示面板2显示图像的功能和检测入射到显示面板2的光的功能。以下，设X为2以上的整数、y为3的倍数、m和η为偶数并且设显示装置的中贞率(frame rate,巾贞速率)为60巾贞/秒。对图I所示的显示装置从外部供给视频信号Vin和定时控制信号Cin。显示控制电路I基于这些信号，对显示面板2输出视频信号VS和控制信号CSg、CSs, CSr，对背光源3输出控制信号CSb。视频信号VS可以与视频信号Vin相同，也可以是对视频信号Vin施加了信号处理后的信号。背光源3是对显示面板2照射光的光源。更详细而言，背光源3设置于显示面板2的背面侧，并且对显示面板2的背面照射光。背光源3在控制信号CSb为高电平时点亮，并且在控制信号CSb为低电平时熄灭。在显示面板2的像素区域4，分别呈二维状配置有(xXy)个显示像素电路8和(ηXm/2)个传感器像素电路9。更详细而言，在像素区域4设置有x根栅极线GLl GLx和Y根源极线SLl SLy。栅极线GLl GLx相互平行地配置,源极线SLl SLy以与栅极线GLl GLx正交的方式相互平行地配置。(xXy)个显示像素电路8配置于栅极线GLl GLx与源极线SLl SLy的交点附近。各显示像素电路8与一根栅极线GL和一根源极线SL连接。显示像素电路8被分为红色显示用、绿色显示用和蓝色显示用。这二种显示像素电路8在栅极线GLl GLx的延伸方向上排列配置，构成一个彩色像素。在像素区域4，与栅极线GLl GLx平行地设置有η根时钟线CLK l CLKn、η根复位线RSTl RSTn和η根读出线RWSl RWSn。另外，存在在像素区域4与栅极线GLl GLx平行地设置有其他信号线、电源线(未图示)的情况。在从传感器像素电路9进行读出时，从源极线SLl SLy中选择的m根作为电源线VDDl VDDm使用，另外的m根作为输出线OUTl OUTm使用。此外，与时钟线CLKl CLKn等平行地设置有η根遮光膜信号线VLSI VLSn。遮光膜信号线VLSI VLSn与设置于传感器像素电路9的遮光膜(后述)连接。图2是表示像素区域4中的传感器像素电路9的配置的图。在(nXm/2)个传感器像素电路9中包括检测在背光源3的点亮期间入射的光的第一传感器像素电路9a ;和检测在背光源3的熄灭期间入射的光的第二传感器像素电路％。第一传感器像素电路9a和第二传感器像素电路9b为相同数量。在图2中，(nXm/4)个第一传感器像素电路9a配置于奇数号的时钟线CLKl CLKn-I与奇数号的输出线OUTl OUTm-I的交点附近。(nXm/4)个第二传感器像素电路9b配置于偶数号的时钟线CLK2 CLKn与偶数号的输出线0UT2 OUTm的交点附近。这样，显不面板2包括对第一传感器像素电路9a的输出信号和第二传感器像素电路9b的输出信号进行传输的多个输出线OUTl OUTm,第一传感器像素电路9a和第二传感器像素电路％按种类与不同的输出线连接。栅极驱动器电路5驱动栅极线GLl GLx。更具体而言，栅极驱动器电路5基于控制信号CSg，从栅极线GLl GLx中依次选择I根栅极线，对所选择的栅极线施加高电平电位，对剩余的栅极线施加低电平电位。由此，与所选择的栅极线连接的I个显示像素电路8一并被选择。源极驱动器电路6驱动源极线SLl SLy。更具体而言，源极驱动器电路6基于控制信号CSs，将与视频信号VS相应的电位施加在源极线SLl SLy。此时，源极驱动器电路6既可以进行线顺序驱动，也可以进行点顺序驱动。施加在源极线SLl SLy的电位，被写入由栅极驱动器电路5选择的y个显示像素电路8。这样，使用栅极驱动器电路5和源极驱动器电路6，对全部的显示像素电路8写入与视频信号VS相应的电位，由此能够在显示面板2显示期望的图像。传感器行驱动器电路7驱动时钟线CLKl CLKn、复位线RSTl RSTn和读出线RWSl RWSn等。更具体而言，传感器行驱动器电路7基于控制信号CSr，对时钟线CLKl CLKn按图4所示的定时(后述详细内容)施加高电平电位和低电平电位。另外，传感器行驱动器电路7基于控制信号CSr，从复位线RSTl RSTn中选择(n/2)根或者2根复位线，对选出的复位线施加复位用的高电平电位，对剩余的复位线施加低电平电位。由此，与被施加了高电平电位的复位线连接的(nXm/4)个或者m个传感器像素电路9 一并被复位。另外，传感器行驱动器电路7基于控制信号CSr，从读出线RWSl RWSn中依次选择相邻的两根读出线，并且对选出的读出线施加读出用的高电平电位，对剩余的读出线施加低电平电位。由此，与被选择的两根读出线连接的m个传感器像素电路9一并成为可读出状态。此时,源极驱动器电路6对电源线VDDl VDDm施加高电平电位。由此，从处于可读出状态的m个传感器像素电路9对输出线OUTl OUTm输出与由各传感器像素电路9检测到的光量相应的信号(以下称为传感器信号)。源极驱动器电路6包括求取第一传感器像素电路9a的输出信号和第二传感器像素电路9b的输出信号之差的差分电路(未图示)。源极驱动器电路6对由差分电路求得的光量的差进行放大，将放大后的信号作为传感器输出Sout输出到显示面板2的外部。这样，使用源极驱动器电路6和传感器行驱动器电路7从全部的传感器像素电路9读出传感 器信号，由此能够检测入射到显示面板2的光。为了检测入射到显示面板2的光，图I所示的显示装置按以下方式动作。图3是表示背光源3的点亮和熄灭定时以及对于传感器像素电路9的复位和读出定时的图。背光源3在I帧期间点亮I次并点亮规定时间，在这以外的期间熄灭。具体而言，背光源3在I帧期间内的时刻tb点亮，在时刻tc熄灭。另外，在时刻tb进行对于全部的第一传感器像素电路9a的复位，在时刻ta进行对于全部的第二传感器像素电路9b的复位。第一传感器像素电路9a检测从时刻tb到时刻tc的期间Al (背光源3的点亮期间)入射的光。第二传感器像素电路％检测从时刻ta到时刻tb的期间A2(背光源3的熄灭期间)入射的光。期间Al和期间A2是相同的长度。来自第一传感器像素电路9a的读出和来自第二传感器像素电路9b的读出在时刻tc以后并列地按线顺序进行。而且，在图3中，来自传感器像素电路9的读出在I帧期间内结束，但是直到在下一帧期间进行对于第一传感器像素电路9a的复位为止结束即可。图4是显示面板2的信号波形图。如图4所示，栅极线GLl GLx的电位按照I帧期间I次的方式依次地以规定时间成为高电平。奇数号的时钟线CLKl CLKn-I的电位按照I帧期间I次的方式在期间Al (更具体而言，从时刻tb到比时刻tc稍稍靠前的时刻)成为高电平。偶数号的时钟线CLK2 CLKn的电位按照I帧期间I次的方式在期间A2 (更具体而言，从时刻ta到比时刻tb稍稍靠前的时刻)成为高电平。奇数号的复位线RSTl RSTn-I的电位按照I帧期间I次的方式在期间Al的起始以规定时间成为高电平。偶数号的复位线RST2 RSTn的电位按照I帧期间I次的方式在期间A2的起始以规定时间成为高电平。读出线RWSl RWSn以两根为一对，(n/2)对的读出线的电位在时刻tc以后依次地以规定时间成为高电平。图5是表示传感器像素电路9的概略结构的图。如图5所示，第一传感器像素电路9a包含I个光电二极管Dla和I个存储节点NDa。光电二极管Dla从存储节点NDa引出与在背光源3点亮的期间入射的光量(信号+噪声)相应的电荷。第二传感器像素电路9b与第一传感器像素电路9a同样，包括I个光电二极管Dlb和I个存储节点NDb。光电二极管Dlb从存储节点NDb引出与在背光源3熄灭的期间入射的光量(噪声)相应的电荷。从第一传感器像素电路9a读出与在背光源3点亮时的检测期间入射的光量相应的传感器信号。从第二传感器像素电路％读出与在背光源3熄灭时的检测期间入射的光量相应的传感器信号。使用源极驱动器电路6所包含的差分电路，求取第一传感器像素电路9a的输出信号和第二传感器像素电路9b的输出信号之差，由此能够求取背光源点亮时的光量和背光源熄灭时的光量之差。而且，在像素区域4设置的传感器像素电路9的个数可以是任意的。但是，优选将第一传感器像素电路9a和第二传感器像素电路9b与不同的输出线连接。例如，在像素区域4设置有(nXm)个传感器像素电路9的情况下，将奇数号的输出线OUTl OUTm-I的各条与η个第一传感器像素电路9a连接，将偶数号的输出线0UT2 OUTm的各条与η个第二传感器像素电路9b连接即可。在该情况下，按行进行来自传感器像素电路9的读出。或者，也可以在像素区域4设置与彩色像素相同数目的(B卩，(xXy/3)个)传感器像素电路
9。或者，也可以在像素区域4设置比彩色像素少的个数的(例如，彩色像素的几分之一 几十分之一的)传感器像素电路9。这样，本发明的实施方式的显示装置是在像素区域4配置有多个光电ニ极管(光传感器)的显示装置，包括具有多个显示像素电路8和多个传感器像素电路9的显示面板2 ;传感器行驱动器电路7 (驱动电路)，对传感器像素电路9输出表示背光源点亮时的检测期间和背光源熄灭时的检测期间的时钟信号CLK (控制信号)。下面，说明该显示装置所包括的传感器像素电路9的详细情況。在下面的说明中，为了识别信号线上的信号而使用与信号线相同的名称(例如，将时钟线CLKa上的信号称为时钟信号CLKa)。第一传感器像素电路9a与时钟线CLKa、复位线RSTa、读出线RWSa、电源线VDDa和输出线OUTa连接。第二传感器像素电路9b与时钟线CLKb、复位线RSTb、读出线RWSb、电源线VDDb和输出线OUTb连接。而且，第二传感器像素电路9b具有与第一传感器像素电路9a相同的结构，同样地进行动作，因此适当省略有关第二传感器像素电路9b的说明。图6是本实施方式的像素电路的电路图。如图6所示，第一传感器像素电路9a包括晶体管Tla、Mia、光电ニ极管Dla和电容器Cla。第二传感器像素电路9b包括晶体管Tlb、Mlb、光电ニ极管 Dlb 和电容器 Clb0 晶体管 Tla、Mla、Tlb、Mlb 是 N 型 TFT (Thin FilmTransistor :薄膜晶体管)。在第一传感器像素电路9a中，光电ニ极管Dla的阳极与复位线RSTa连接，阴极与晶体管Tla的源极连接。晶体管Tla的栅极与时钟线CLKa连接，漏极与晶体管Mla的栅极连接。晶体管Mla的漏极与电源线VDDa连接，源极与输出线OUTa连接。电容器Cla设置于晶体管Mla的栅极和读出线RWSa之间。在第一传感器像素电路9a中，与晶体管Mla的栅极连接的节点成为存储与检测到的光量相应的电荷的存储节点，晶体管Mla作为读出晶体管发挥功能。第二传感器像素电路％具有与第一传感器像素电路9a相同的结构。图7是第一传感器像素电路9a的布局图。如图7所示，第一传感器像素电路9a通过在玻璃基板上依次形成遮光膜LS、半导体层(斜线部)、栅极配线层(点图案部)和源极配线层(涂白部)而构成。在连接半导体层和源极配线层的部位、以及连接栅极配线层和源极配线层的部位，设置有接触部(用白色的圆表示)。遮光膜LS，对于第一传感器像素电路9a和第二传感器像素电路％，阻碍来自背光源3的光直接入射到光电ニ极管Dla、Dlb。遮光膜LS例如由钥等遮光性的金属薄膜形成。第一传感器像素电路9a的遮光膜LS通过遮光膜信号线VLS相互电连接。第二传感器像素电路9b的遮光膜LS也通过遮光膜信号线VLS相互电连接。而且，遮光膜信号线VLS可以由与遮光膜LS不同的材料形成，也可以由与遮光膜LS相同的材料形成。前者的情况下，可以在与遮光膜LS不同的层形成遮光膜信号线VLS，通过接触孔连接遮光膜LS和遮光膜信号线VLS。后者的情况下，也能够在对遮光膜LS进行图案形成时同时使遮光膜信号线VLS作为连续图案来形成。而且，图7所示的例子是后者。晶体管Tla、Mla通过交叉地配置半导体层和栅极配线层而形成。光电ニ极管Dla通过并列地配置P层、I层和N层等半导体层而形成。电容器Cla通过将半导体层和栅极配线层重叠地配置而形成。遮光膜LS是金属制，防止从基板的背侧进入的光入射到光电ニ极管Dla。第二传感器像素电路9b以与第一传感器像素电路9a相同的方式布局。而且，也可以按照上述以外的方式对第一和第二传感器像素电路9a、9b进行布局。图8是表示第一传感器像素电路9a的动作的图。第一传感器像素电路9a在I帧期间进行(a)复位、(b)存储、(C)保持和(d)读出。
图9是表示第一传感器像素电路9a和第二传感器像素电路9b的信号波形图。在图9中，BL表示背光源3的亮度，Vinta表示第一传感器像素电路9a的存储节点的电位(晶体管Mla的栅极电位)，Vintb表示第二传感器像素电路9b的存储节点的电位(晶体管Mlb的栅极电位)。对于第一传感器像素电路9a,时刻t4 时刻t5成为复位期间，时刻t5 时刻t6成为存储期间，时刻t6 时刻t7成为保持期间，时刻t7 时刻t8成为读出期间。对于第二传感器像素电路％，时刻tl 时刻t2成为复位期间，时刻t2 时刻t3成为存储期间，时刻t3 时刻t7成为保持期间，时刻t7 时刻t8成为读出期间。在第一传感器像素电路9a的复位期间，时钟信号CLKa成为高电平，读出信号RWSa成为低电平，复位信号RSTa成为复位用的高电平。此时，晶体管Tla导通。因而，电流(光电ニ极管Dla的顺方向电流)从复位线RSTa经由光电ニ极管Dla和晶体管Tla流到存储节点(图8(a)),电位Vinta被复位到规定电平。在第一传感器像素电路9a的存储期间，时钟信号CLKa成为高电平，复位信号RSTa和读出信号RWSa成为低电平。此时，晶体管Tla导通。此时，当光入射到光电ニ极管Dla时，电流(光电ニ极管Dla的光电电流)从存储节点经由晶体管Tla和光电ニ极管Dla流到复位线RSTa，从存储节点引出电荷(图8(b))。因而，电位Vinta根据在时钟信号CLKa为高电平的期间(背光源3的点亮期间)入射的光量而下降。在第一传感器像素电路9a的保持期间，时钟信号CLKa、复位信号RSTa和读出信号RWSa成为低电平。此时，晶体管Tla断开(截止)。此时，即使光入射到光电ニ极管Dla，晶体管Tla也断开，光电ニ极管Dla和晶体管Ml的栅极之间也被电断开，因此电位Vinta不变化(图8(c))。在第一传感器像素电路9a的读出期间，时钟信号CLKa和复位信号RSTa成为低电平，读出信号RWSa成为读出用的高电平。此时，晶体管Tla断开。此时，电位Vinta上升读出信号RWSa的电位的上升量的(Cqa/Cpa)倍(但是，Cpa是第一传感器像素电路9a的整体电容值，Cqa是电容器Cla的电容值)。晶体管Mla构成以源极驱动器电路6所包含的晶体管(未图示)为负载的源极跟随(flower)放大电路，根据电位Vinta驱动输出线OUTa(图8(d))。第二传感器像素电路9b与第一传感器像素电路9a同样地进行动作。电位Vintb在复位期间被复位到规定电平，在存储期间根据在时钟信号CLKb为高电平的期间(背光源3的熄灭期间)入射的光量而下降，在保持期间不变化。在读出期间，电位Vintb上升读出信号RWSb的电位的上升量的(Cqb/Cpb)倍(但是，Cpb是第二传感器像素电路9b的整体的电容值，Cqb是电容器Clb的电容值)，晶体管Mlb根据电位Vintb驱动输出线OUTb。如以上所不，本实施方式的第一传感器像素电路9a包括1个光电ニ极管Dla(光传感器)；存储与检测到的光量相应的电荷的I个存储节点；具有与存储节点连接的控制端子的晶体管Mla(读出晶体管)；和设置在流过光电ニ极管Dla的电流的路径上，并且根据时钟信号CLK而导通/断开的晶体管Tla (保持用开关元件)。晶体管Tla设置于存储节点和光电ニ极管Dla的一端之间,光电ニ极管Dla的另一端与复位线RSTa连接。晶体管Tla 根据时钟信号CLKa，在背光源点亮时的检测期间导通。第二传感器像素电路9b具有与第一传感器像素电路9a相同的结构，包含于第二传感器像素电路9b中的晶体管Tlb在背光源熄灭时的检测期间导通。这样，在流过光电ニ极管Dla的电流的路径上设置在背光源点亮时的检测期间导通的晶体管Tla，并且在流过光电ニ极管Dlb的电流的路径上设置在背光源熄灭时的检测期间导通的晶体管Tlb，由此能够构成在背光源点亮时的检测期间检测光，并且在其他期间保持检测到的光量的第一传感器像素电路9a ;和在背光源熄灭时的检测期间检测光，并且在其他期间保持检测到的光量的第二传感器像素电路％。因而，能够使用第一和第二传感器像素电路9a、9b分别检测背光源点亮时的光量和背光源熄灭时的光量，在像素电路的外部求得两者的差。由此，能够提供不依赖于光环境的输入功能。另外，与用I个传感器像素电路依次检测两种光量的情况相比，能够减少来自传感器像素电路的读出次数，减缓读出速度，从而削減装置的耗电。另外，通过将检测背光源点亮时的光的动作和检测背光源熄灭时的光的动作在I帧期间各进行I次，能够使决定背光源点亮和熄灭的定时以及决定对于传感器像素电路的复位和读出的定时时候的自由度较大。另外，通过将背光源点亮时的检测期间和背光源熄灭时的检测期间接近地进行设定，能够消除背光源点亮时的检测期间和背光源熄灭时的检测期间之间的偏差，能够防止对于动态(motion)输入的追踪性根据输入方向而改变。另外，通过在传感器像素电路的外部求取暗电流的差，也能够进行温度补偿。另外，第一和第二传感器像素电路9a、9b分别还包括设置于存储节点和读出线RWSa、RffSb之间的电容器CI a、C Ib。因而，通过对读出线RWSa、RffSb施加读出用电位，能够使存储节点的电位变化，能够从第一和第二传感器像素电路9a、9b读出与检测到的光量相应的信号。另外，显示面板4还包括对第一和第二传感器像素电路9a、9b的输出信号进行传输的多个输出线OUTl OUTm,第一传感器像素电路9a和第二传感器像素电路9b按种类与不同的输出线连接。因而，能够并列进行来自第一和第二传感器像素电路9a、9b的读出，减缓读出速度，从而削減装置的耗电。另外，源极驱动器电路6包括求取第一传感器像素电路9a的输出信号和第二传感器像素电路9b的输出信号之差的差分电路。因而，直接求取并列读出的两种光量的差，能够无需在依次检测到两种光量的情况下是需要的且用于存储先检测到的光量的存储器。而且，本实施方式的第一传感器像素电路9a和第二传感器像素电路％，在光电ニ极管Dla、Dlb的各自的背面具备遮光膜LS。分别对光电ニ极管Dla的遮光膜LS和光电ニ极管Dlb的遮光膜LS，如图10所示，按照I帧期间I次的方式施加高电平电位。而且，按照与对第一传感器像素电路9a的复位线施加高电平电位的期间重叠的方式，从遮光膜信号线VLS对光电ニ极管Dla的遮光膜LS施加高电平电位。另外，按照与对第二传感器像素电路％的复位线施加高电平电位的期间重叠的方式，从遮光膜信号线VLS对光电ニ极管Dlb的遮光膜LS施加高电平电位。即，奇数号的遮光膜信号线VLSI VLSn-I的电位成为高电平的期间，与奇数号的复位线RSTl RSTn-I的电位成为高电平的期间重叠。另外，偶数号的遮光膜信号线VLS2 VLSn的电位成为高电平的期间，与偶数号的复位线RST2 RSTn的电位成为高电平的期间重叠。
对遮光膜信号线VLSI VLSn-I施加高电平电位的期间，优选设定为完全包含复位线RSTl RSTn-I的电位成为高电平的期间。另外，对遮光膜信号线VLS2 VLSn施加高电平电位的期间，优选设定为完全包含复位线RST2 RSTn的电位成为高电平的期间。例如，在图10所示的例子中，在比复位线RST的电位从低电平切换为高电平的时刻稍早的时亥IJ，开始对遮光膜信号线VLS施加高电平电位\s H，比复位线RST的电位从高电平切换为低电平的时刻稍迟地，遮光膜信号线VLS返回至低电平电位、ひ。但是，对遮光膜信号线VLS施加高电平电位的期间和复位线RST的电位成为高电平的期间不需要完全重叠，若这些期间有重叠，则能够得到一部分效果。例如，如图11或图12所示，对遮光膜信号线VLS施加高电平电位的期间，也可以与复位线RST的电位成为高电平的期间部分地重叠。而且，遮光膜信号线VLS的高电平电位\SH优选满足以下的式(I)。另外，遮光膜信号线VLS的低电平电位U尤选满足以下的式(2)。而且，在下述的式⑴和(2)中，V。表示光电ニ极管Dla、Dlb的η层的电位，Vest h是复位线RST的高电平电位，Vest l是复位线RST的低电平电位。Vth n表示在假设以光电ニ极管Dla、Dlb的η层为源极和漏极区域、以遮光膜LS为栅极电极的η沟道MOS晶体管的情况下的阈值电压。同样地，Vth ρ表示在假设以P层为源极和漏极区域、以遮光膜LS为栅极电极的ρ沟道MOS晶体管的情况下的阈值电压。VlsJ1 ^ Vrst—H+Vth—ρ…⑴VEST L+Vthj 彡 Vls l 彡 N+Nth - (2)这样，在与复位大致相同的期间，设置对遮光膜信号线VLS施加高电平电位的期间，由此具有能够提高传感器输出的线性的这个优点。即，通过控制遮光膜信号线VLS的电位，能够控制光电ニ极管Dla、Dlb的动作模式。下面针对其原理进行说明。图13 图15分别是表示遮光膜LS的电位和光电ニ极管Dla、Dlb的状态的图。在各图中，最上方表示光电ニ极管Dla、Dlb中的自由电子和空穴的流动，中段表示光电ニ极管Dla、Dlb中的能带，最下方表示光电ニ极管Dla、Dlb的等效电路。图13表示遮光膜LS的电位\s满足下述式(3)的情况下的光电ニ极管Dla、Dlb的状态。图14表示遮光膜LS的电位L满足下述式(4)的情况下的光电ニ极管Dla、Dlb的状态。图15表示遮光膜LS的电位、满足下述式(5)的情况下的光电ニ极管Dla、Dlb的状态。(VA+Vthj) < Vls < (Vc+Vth n)…(3)Vls < (VA+Vthj) < (Vc+Vth n)…(4)(VA+Vthj) < (Vc+Vth n) < Vls …(5)
而且，Va表示光电ニ极管Dla、Dlb的ρ层的电位。另外，E。表示传导带的能级，Ef表示禁带的能级，Ev表示价电子带的能级。如图13的最上方和中段所示，在遮光膜LS的电位L满足上述式(3)的情况下(以下以该情况为“模式A”)，成为在光电ニ极管Dla、Dlb的i层的两界面附近，容易产生自由电子和空穴的移动的状态。因此，如图13的最下方所示，在模式A中，电流能够在光电ニ极管内部顺畅地流动。另ー方面，如图14的最上方和中段所示，在遮光膜LS的电位Is满足上述式(4)的情况下(以下以该情况为“模式B”)，成为仅在i层的η层侧的界面附近，容易产生自由电子和空穴的移动的状态。因此，如图14的最下方所示，在模式B中，电流的流动被i层妨碍。另外，如图15的最上方和中段所示，在遮光膜LS的电位も满足上述式(5)的情况下(以下以该情况为“模式C”)，成为仅在i层的ρ层侧的界面附近，容易产生自由电子和空穴的移动的状态。因此，如图15的最下方所示，在模式C中，也与模式B的情况相同，电流的流动被i层妨碍。接着，使用图16说明各模式和光电电流的关系。图16是表不光电ニ极管的光电电流和遮光膜的电位的关系的图。在图16中，纵轴表示从光电ニ极管Dla、Dlb输出的电流的电流值[A/ μ m]，横轴表示遮光膜LS的电位\s [V]。如图16所示，光电ニ极管Dla、Dlb的光电电流和暗电流根据遮光膜LS的电位改变。而且，模式A时，光电电流具有最大幅増加的趋势，暗电流具有最大幅下降的趋势。SP，在光电ニ极管Dla、Dlb是模式A的情况下，成为光电电流相对于暗电流的比例(S/N比)升高，并且光电ニ极管的输出特性良好的状态。此处,參照图17说明从复位起至读出为止的存储节点电位Vinta、Vintb的变化和动作模式的关系。图17(a)表示从复位起至读出为止的存储节点电位Vinta、Vintb的变化。图17(b)表示遮光膜LS的电位和光电ニ极管Dla、Dlb的ρ层的电位Va的关系。如图17(a)和图17(b)所示，在复位中的时刻t0，若满足上述的式(I)即Is h彡VKST H+Vth p···
(I)，则在从时刻t0起至复位结束时(时刻tl)为止的期间，光电ニ极管Dla、Dlb在模式A的区域进行动作。另外，在读出开始时(时刻t2)的时刻，若满足上述的式⑵即Vkst JVthjj彡VLS_L彡Ve+vth n…(2)，则在时刻t2，光电ニ极管Dla、Dlb也在模式A的区域进行动作。因而，仅在复位期间的附近对遮光膜LS施加高电平电位Is H，在其他期间将遮光膜LS維持在低电平电位い由此能够使光电ニ极管Dla、Dlb在模式A的区域进行动作，能够得到线性优异的传感器输出。图18是表示为了与本实施方式进行比较而将遮光膜LS总是维持在恒定电位的情况下的存储节点电位的变化的图表。在图18中，gl表示在遍及整个帧期间地将遮光膜LS的电位L维持为高电平电位L h的情况下的存储节点电位的变化，g2表示在遍及整个帧期间地将遮光膜LS的电位L維持在低电平电位ュ的情况下的存储节点电位的变化。从图18可知，在将遮光膜LS的电位も维持在高电平电位Is h的情况(gl)下，在高照度区域(800勒克斯(Iux)以上)能够看到线性的劣化。这是因为，在光量多的情况下，在存储期间内动作模式从模式A切换到模式C。另外，在将遮光膜LS的电位Is維持在高电平电位L、J勺情况(g2)下，在低照度区域(300勒克斯以下)能够看到线性的劣化。这是因为复位时和刚复位后以模式B进行动作。另ー方面，图19是表示本实施方式的结构、即在与复位期间的至少一部分重叠的期间对遮光膜LS施加高电平电位\S H，并且在其他期间将遮光膜LS維持在低电平电位LJ勺情况下向输出线OUT输出的电压的变化的图表。通过比较图18和图19可知，根据本实施方式，能够提高灵敏度特性的线性。另外，根据上述的实施方式的显示装置，分别设置在背光源点亮时的检测期间检测光并且在其他期间保持检测到的光量的第一传感器像素电路；和在背光源熄灭时的检测期间检测光并且在其他期间保持检测到的光量的第二传感器像素电路，由此，在传感器像素电路的外部能够求取两种光量的差，并且能 够检测背光源点亮时的光量和背光源熄灭时的光量之差，因此能够提供不依赖光环境的输入功能。但是，本发明的实施方式不仅限定于上述的实施方式。本发明以在与复位期间的至少一部分重叠的期间对遮光膜LS施加高电平电位\s H并且在其他期间将遮光膜LS維持在低电平电位为条件，对传感器像素电路的结构及其驱动方法，能够进行任意变更。例如，在上述的实施方式中，在I帧期间设置有各I次的背光源点亮期间Al和背光源熄灭期间A2，但是背光源点亮期间Al和背光源熄灭期间A2的数量不限定于此。另外，在上述的实施方式中，分别设置在背光源点亮时的检测期间检测光的第一传感器像素电路和在背光源熄灭时的检测期间检测光的第二传感器像素电路，并且分别对这些传感器像素电路供给时钟信号CLK，由此分别检测背光源点亮时的光量和背光源熄灭时的光量，并且检测其差。但是，在整个显示面板设置第一传感器像素电路，仅检测背光源点亮时的光量的结构中，在与置位(set)期间的至少一部分重叠的期间对遮光膜LS施加高电平电位H，在其他期间将遮光膜LS維持在低电平电位んュ，由此能够得到与上述相同的效果。而且，在本发明中，设置于显示装置的光源的种类没有特别限定。因而，例如也可以使被设置为显示用的可见光背光源在I帧期间I次或多次地点亮和熄灭。或者，也可以在显示装置中设置与显示用的可见光背光源不同的光检测用的红外光背光源。在这样的显示装置中，也可以使可见光背光源总是点亮，而使红外光背光源在I帧期间I次或多次地点亮和熄灭。产业上的可利用性本发明作为在有源矩阵基板具备光传感器并且能够取入图像的显示装置，能够在产业上利用。
权利要求
1.一种显示装置，其特征在于 其在有源矩阵基板具备光传感器， 所述光传感器包括 接收入射光的光检测元件； 对该光传感器供给复位信号的复位信号配线； 对该光传感器供给读出信号的读出信号配线；和 传感器开关元件，其在从被供给所述复位信号起至被供给所述读出信号为止的期间，根据所述读出信号读出从所述光检测元件输出的光电流， 所述显示装置还包括 在所述光检测元件的背面设置的遮光膜；和 将所述遮光膜的电位在高电平电位和低电平电位之间进行切换控制的驱动电路，所述驱动电路，在与对所述复位信号配线供给所述复位信号的期间的至少一部分重叠的期间，使所述遮光膜的电位为所述高电平电位。
2.如权利要求I所述的显示装置，其特征在于 所述光检测元件是PIN结构的二极管。
3.如权利要求2所述的显示装置，其特征在于 当设所述遮光膜的高电平电位为H、设所述复位信号的高电平电位为Vkst H、且设在假设以所述光电二极管的P层为源极和漏极区域并且以所述遮光膜为栅极电极的P沟道MOS晶体管的情况下的阈值电压为Vth p时， VlS—H ^ VRST—H+Vth_p 成立。
4.如权利要求2所述的显示装置，其特征在于 当设所述遮光膜的低电平电位为设所述复位信号的低电平电位为Vkst p设所述光电二极管的n层的电位为V。、设在假设以所述p层为源极和漏极区域并且以所述遮光膜为栅极电极的P沟道MOS晶体管的情况下的阈值电压为Vthj、且设在假设以所述光电二极管的n层为源极和漏极区域并且以所述遮光膜为栅极电极的n沟道MOS晶体管的情况下的阈值电压为Vth n时， VEST_L+Vth_p ( Vls l ( Vc+Vth n 成立。
5.如权利要求I 4中任一项所述的显示装置，其特征在于 所述驱动电路，在与对所述复位信号配线供给所述复位信号的期间的整体重叠的期间，使所述遮光膜的电位为所述高电平电位。
全文摘要
本发明提供通过提高光电二极管的灵敏度特性的线性来使得图像的取入精度优异的显示装置。设置于显示装置的有源矩阵基板的光传感器包括接收入射光的光电二极管(D1a)；对该光传感器供给复位信号RST的复位信号配线(RSTa)；对该光传感器供给读出信号RWS的读出信号配线(RWSa)；和传感器开关元件(M1a)，其在从被供给上述复位信号起至被供给上述读出信号为止的期间根据上述读出信号读出从上述光电二极管(D1a)输出的光电流。在与被供给上述复位信号的期间的至少一部分重叠的期间使设置于上述光电二极管(D1a)的背面的遮光膜(LS)的电位VLS为高电平电位。
文档编号G09F9/30GK102667905SQ20108005319
公开日2012年9月12日 申请日期2010年11月30日 优先权日2009年11月30日
发明者C·布朗, 杉田靖博, 田中耕平 申请人:夏普株式会社
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