[发明专利]具有屏幕输入功能的图像显示装置

说明书

技术领域

本发明涉及在显示面板内内置光学传感器的图像显示装置，尤其涉及能进行屏幕直接输入而不降低像素的开口率并的具有高速且高精度的屏幕输入功能的图像显示装置。 

背景技术

具有由使用者的手指等对屏幕进行触摸操作(以下也仅称为触摸)从而进行信息输入的屏幕输入功能的图像显示装置，被用于PDA等具有触摸传感器的便携终端、自助受理机等固定式顾客引导终端。这样的具有屏幕触摸输入功能的图像显示装置，已知检测由触摸而被按压的部分的电阻值变化或电容变化的方式、检测由触摸而被遮挡的部分的光量变化的方式等。 

特别是，近年来正在开发在构成屏幕的像素结构中检测外部光的光量变化来检测触摸部分的坐标的方式。例如，在专利文献1中公开了在构成液晶显示装置的液晶显示面板的像素单位用薄膜晶体管(TFT)形成光传感元件(光传感器)。 

图24是说明在像素单位形成光传感器的一般的液晶显示面板的现有例的像素结构的等效电路图。该液晶显示面板公开在下述的专利文献1中，包括多条栅极线GL、多条数据线DL、与栅极线GL和数据线DL电连接的第一开关元件Q1、与第一开关元件Q1连接的液晶电容、以及第一存储电容CST1。另外，还包括第一电压线VL1、第二电压线VL2、检测外部光L的强度并使之变换为电流的第二开关元件TS1、保存由从第二开关元件TS1提供的电流形成的电荷的第二存储电容CST2、输出第二存储电容CST2所保存的电荷的第三开关元件TS2、以及读出线ROL。上述第二开关元件TS1、第二存储电容 CTS2、以及第三开关元件TS2形成一种光传感部。 

专利文献1：日本特开2005-129948号公报 

发明内容

专利文献1所公开的光传感器结构每个像素需要较多的包含了薄膜晶体管的元件数量，因此用于显示的像素开口率变低，另外因元件数量增加而功耗增大。开口率的降低使屏幕的亮度恶化，功耗的增大尤其在便携式终端中导致工作时间缩短。另外，按读出线的顺序利用开关元件依次读出在由栅极线、数据线以及读出线定义的区域内沿横向排列多个的光检测元件的光泄漏电流。因此，获得纵横2维的光信号所需的时间随着光检测元件和开关元件的数量增加而变长。因此，随着高精细化而检测速度变慢。 

本发明的目的是提供一种能不降低像素的开口率地进行高速、高精度的屏幕直接输入的具有屏幕输入功能的图像显示装置。 

为实现上述目的，以液晶显示装置为例公开本发明的代表性结构和动作如下。本发明的具有屏幕输入功能的图像显示装置在玻璃基板等绝缘基板上的像素区域形成由薄膜晶体管构成的光传感器，该光传感器具有如下结构并进行如下动作。 

(1)使从屏幕的显示面侧输入的光被遮挡的开关用薄膜晶体管(开关TFT)的漏电极或源电极(此处为漏电极)与接收从屏幕的显示面侧输入的光的光传感器用薄膜晶体管(光检测TFT)的源电极或漏电极(此处为源电极)连接，将两个TFT串联连接。 

(2)在光检测TFT的源电极或漏电极上连接辅助电容和像素电极。 

(3)在光检测TFT的栅电极上连接传感器控制线，在开关TFT的栅电极上连接像素选择用栅极线。 

(4)在开关TFT的漏电极或源电极(此处为源电极)上连接数据线。 

(5)在光检测TFT的漏电极或源电极(此处为漏电极)上并联 连接保持电容的一个电极和像素电极。 

(6)在存储线上连接上述保持电容的另一电极。 

(7)并且，利用数据线和存储线(或共用线)进行显示信号的传送和光传感器的读出信号的传送。 

(8)在传送光传感器的读出信号的数据线和存储线(或共用线)的一端连接切换开关，适当地切换显示信号的传送和光传感器的读出信号的传送。 

(9)通过数据线将在垂直方向上排列的光传感器的读出信号传送至X地址检测电路，通过存储线(或共用线)将在水平方向上排列的光传感器的读出信号传送至Y地址检测电路。 

(10)根据以读出信号为基础在X、Y地址检测电路进行了AD变换后的输出信号，判断有无触摸。 

薄膜晶体管TFT的源电极和漏电极在显示板的动作中进行对调，但为了便于说明，以下将源电极和漏电极固定进行说明。另外，也可代替上述存储线而使用作为对置电极的供电线的共用线。 

本发明适用于有源驱动的液晶显示装置，但同样也可适用于有源驱动的有机EL显示装置、其它相同的图像显示装置、光传感器应用设备。以下，记述本发明的代表性结构例。