本发明专利技术提供一种具有与由积分期间结束时刻的受光面的照度的差引起的存储节点的电位差相比，使提升后的电位差更大并且灵敏度高的光传感器的显示装置。该显示装置在像素区域内具备光传感器。光传感器包括：二极管（D1）；供给复位信号的复位信号配线（RST）；供给读出信号的读出信号配线（RWS）；存储节点，其电位（VINT）根据从供给复位信号开始到供给读出信号为止的二极管（D1）的受光量而变化；根据读出信号将VINT放大的放大元件（C1）；和将被放大的电位读出到输出配线的传感器开关元件（M2）。在二极管的背面设置的遮光膜（LS）的电位被固定在满足下述公式的恒定电位VLS。VLS≧VRST.H。?
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及具备包括光电二极管或者光电晶体管等光检测元件的光传感器的显示装置，特别涉及在像素区域内具备光传感器的显示装置。
技术介绍
在现有技术中，提案有例如通过在像素内包括光电二极管等光检测元件，能检测外光的亮度，或取入接近显示器的物体的图像的具备光传感器的显示装置。这样的具备光传感器的显示装置能假设利用为双向通信用(双工)显示装置或具备触摸面板功能的显示装置。在现有技术的具备光传感器的显示装置中，在有源矩阵基板中，通过半导体工艺形成信号线、扫描线、TFT (Thin Film Transistor,薄膜晶体管)、像素电极等公知的构成要件时，同时在有源矩阵基板上装入光电二极管等(参照日本特开2006-3857 号公报)。作为在有源矩阵基板上形成的现有技术的光传感器，图62表示国际公开第2007 / 145346号和国际公开第2007 / 145347号中公开的结构的一个例子。图62所示的现有技术的光传感器，主要包括光电二极管Dl、电容器C2和晶体管M2。在光电二极管Dl的阳极连接用于供给复位信号的配线RST。在光电二极管Dl的阴极连接电容器C2的一个电极和晶体管M2的栅极。晶体管M2的漏极连接配线VDD，源极连接配线OUT。电容器C2的另一个电极连接用于供给读出信号的配线RWS。在该结构中，通过以规定的定时分别向配线RST供给复位信号、向配线RWS供给读出信号，能得到与由光电二极管Dl受光的光的量对应的传感器输出VPIX。此处，参照图63说明图62所示那样的现有技术的光传感器的动作。而且，在图63中，复位信号的低电平(例如-7V)用VKSu表示，复位信号的高电平(例如0V)用VKST.H表示，读出信号的低电平(例如0V)用Vkws. l表示，读出信号的高电平(例如15V)用VKWS.H表示。首先，向配线RST供给高电平的复位信号VKST.H时，光电二极管Dl为顺方向偏压，晶体管M2的栅极的电位Vint能用下述公式(I)表示。Vint-Vrst.H~VF...... (I)在公式(I)中，Vf是光电二极管Dl的顺方向电压。由于此时的Vint比晶体管M2的阈值电压低，所以晶体管M2在复位期间成为非导通状态。接着，通过复位信号回到低电平电位VKSu (在图63中tKST的定时)，光电流的积分期间(传感期间，图63所示的Tint的期间)开始。在积分期间中，与向光电二极管Dl的入射光量成比例的光电流从电容器C2流出，使电容器C2放电。由此，积分期间的结束时的晶体管M2的栅极的电位Vint能用下述的公式(2)表示。 Vint-Vest. H-Vf- A Vest Cpd / Ctotal-I photo Tint / Ctotal...... (2)在公式(2)中，A Vkst是复位信号的脉冲的高度(VKST.H-VKSu)，IPH_是光电二极管Dl的光电流，Tint是积分期间的长度。Cpd是光电二极管Dl的电容。Ct■是电容器C2的电容、光电二极管Dl的电容Cpd和晶体管M2的电容Ctft的总和。在积分期间中，由于Vint比晶体管M2的阈值电压低，所以晶体管M2成为非导通状态。积分期间结束时，通过在图63所示的tKWS的定时读出信号RWS的上升，读出期间开始。而且，读出期间在读出信号RWS为高电平期间继续。此处，对电容器C2发生电荷注入。其结果是，晶体管M2的栅极的电位Vint能用下述的公式(3)表示。Vint-Vest. H-Vf- A Vest Cpd / Ctotal-I photo Tint / Ctotal A Vews Cint / Ctotal......(3) A Vkws是读出信号的脉冲的高度(Vkws.h-Vh)。由此，因为晶体管M2的栅极的电位Vint变得比阈值电压高，所以晶体管M2成为导通状态，与在各列中设置于配线OUT的端部的偏压晶体管M3—同，作为源极跟随(输出)放大器发挥功能。即，来自晶体管M2的传感器输出电压Vpix与积分期间中的光电二极管Dl的光电流的积分值成比例。而且，在图63中，用实线表示的波形表示入射到光电二极管Dl的光少的情况下的电位Vint的变化，用虚线表示的波形表示饱和等级的光入射到光电二极管Dl的情况下的电位Vint的变化。图63的A Vsig是与向光电二极管Dl入射的光的量成比例的电位差。图63的A Vint是在读出期间中因从配线RWS对光传感器施加读出信号引起的电位Vint的提升量。
技术实现思路
在上述那样的在像素内具备光传感器的显示装置中，照度不同的情况下(例如暗状态的情况与饱和等级的光入射的情况)的存储期间结束时的存储节点的电位的差，与在各自的情况中在读出期间提升后的存储节点的电位的差相等。也就是说，暗状态的情况下的存储期间结束时刻的存储节点的电位(此处称Vinti)和饱和等级的光入射的情况下的存储期间结束时刻的存储节点的电位(此处称Vint2)的电位差，等于上述暗状态的情况下的读出期间中的提升后的存储节点的电位(此处称Vint3)和饱和等级的光入射的情况下的读出期间中的提升后的存储节点的电位(此处称Vint4)的电位差。但是，上述的Vint3和Vint4的差越大，越能得到灵敏度高、S / N比高并且特性优良的光传感器。因而，本专利技术的目的是提供通过使与积分期间结束时刻的受光面的照度的差弓丨起的存储节点的电位差(Vinti-Vint2)相比、提升后的电位差(Vint3-Vint4)更大而实现的具有灵敏度高的光传感器的显示装置。为了解决上述的课题，在此公开的显示装置是在有源矩阵基板的像素区域包括光传感器的显示装置，上述光传感器包括接受入射光的光检测元件；向该光传感器供给复位信号的复位信号配线；向该光传感器供给读出信号的读出信号配线；存储节点，该存储节点的电位根据在传感期间由上述光检测元件接受的光量而变化，上述传感期间为从供给上述复位信号开始到供给上述读出信号为止的期间；根据上述读出信号使上述存储节点的电位放大的放大元件；和传感器开关元件，其用于将由上述放大元件放大后的电位作为传感器电路输出而读出到输出配线，对上述光检测元件在与其受光面相反一侧设置有遮光膜，上述遮光膜与供给使该遮光膜固定在恒定电位的电压的电源连接，当设上述恒定电位为Vw上述复位信号的高电平电位为VKST.H时，Vls彡VKST.H成立。根据上述的结构，由于包括根据读出信号使存储节点的电位放大的放大元件，与由积分期间结束时刻的受光面的照度的差引起的存储节点的电位差相比，提升后的电位差更大。例如，与暗状态情况下的存储期间结束时刻的存储节点的电位和饱和等级的光入射的情况下的存储期间结束时刻的存储节点的电位的电位差相比，上述暗状态情况下的读出期间的提升后的存储节点的电位和饱和等级的光入射的情况下的读出期间的提升后的存储节点的电位的电位差更大。由此，能提供具有灵敏度高的光传感器的显示装置。另外，在将遮光膜的电位固定在复位信号的高电平电位VKST.H以上的恒定电位时，能够得到对于入射光量线性较高的传感器输出。 附图说明图I是表示本专利技术的一实施方式的显示装置的概略结构的框图。图2是表示本专利技术的第一实施方式的显示装置中的一像素的结构的等效电路图。图3是第一实施方式的光传感器所包本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.11.30 JP 2009-2726711.一种显示装置，其特征在干 所述显示装置在有源矩阵基板的像素区域包括光传感器， 所述光传感器包括 接受入射光的光检测元件； 向该光传感器供给复位信号的复位信号配线； 向该光传感器供给读出信号的读出信号配线； 存储节点，该存储节点的电位根据在传感期间由所述光检测元件接受的光量而变化，所述传感期间为从供给所述复位信号开始到供给所述读出信号为止的期间； 根据所述读出信号，使所述存储节点的电位放大的放大元件；和传感器开关元件，其用于将由所述放大元件放大后的电位作为传感器电路输出而读出到输出配线， 对所述光检测元件，在与其受光面相反的一侧设置有遮光膜， 所述遮光膜与供给使该遮光膜固定在恒定电位的电压的电源连接， 当设所述恒定电位为\s、所述复位信号的高电平电位为VKST.H吋，Vls ^ Veslho2.如权利要求I所述的显示装置，其特征在干 所述光检测元件是PIN ニ极管，当设所述PIN ニ极管的p沟道阈值电压为Vthj吋，Vls ^ VRST. H + Vth—p。3.如权利要求I或2所述的显示装置，其特征在于 所述放大元件是可变电容器。4.如权利要求3所述的显示装置，其特征在于 所述可变电容器是包含所述读出信号配线、绝缘膜和在硅膜形成的P型半导体区域的MOS电容器。5.如权利要求3所述的显示装置，其特征在于 所述可变电容器是包含所述传感器开关元件的栅极电极、绝缘膜和在硅膜形成的n型半导体区域的MOS电容器。6.如权利要求I 5中任一项所述的显示装置，其特征在于 所述放大元件是P沟道薄膜晶体管。7.如权利要求6所述的显示装置，其特征在干 在所述P沟道薄膜晶体管中，沟道区域形成在连接所述光检测元件和所述存储节点的硅膜的宽幅部，该P沟道薄膜晶体管的栅极电极以与所述宽幅部重叠的方式设置。8.如权利要求I 5中任一项所述的显示装置，其特征在于 所述放大元件是n沟道薄膜晶体管。9.如权利要求I 5中任一项所述的显示装置，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：杉田靖博，田中耕平，加藤浩巳，C·布朗，
申请(专利权)人：夏普株式会社，
类型：发明
国别省市：
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