Устройство дисплея и способ управления устройством дисплея
Изобретение относится к устройствам дисплея матричного типа. Техническим результатом является повышение точности различия между светом и темнотой при отображении. Устройство дисплея содержит фотодатчики, предусмотренные в области отображения, предназначенные для вывода сигнала интенсивности света, тонкопленочные транзисторы с каналом n-типа, используемые как истоковые повторители с затвором, на который подают сигнал, при этом каждый из указанных транзисторов включает в себя сток, на который подают первый импульсный сигнал, чей уровень повышается при подаче на указанный затвор, средство детектирования интенсивности света путем детектирования выхода истокового повторителя, и конденсатор, имеющий выводы, первый из которых соединен с указанным затвором, а на второй, противоположный первому, подают второй импульсный сигнал, чей уровень повышается до момента времени падения уровня первого импульсного сигнала. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 9 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к устройству дисплея, включающему в себя область отображения, в которой предусмотрен фотодатчик.
Уровень техники
Существует устройство жидкокристаллического дисплея, включающее в себя схему пикселя, в которой предусмотрен фотодатчик. В настоящее время предпринимаются попытки использовать такое устройство жидкокристаллического дисплея для устройств аутентификации по отпечаткам пальцев, сенсорных панелей и т.д.
На фиг.6 показана (i) конфигурация области отображения, включенной в такое устройство дисплея, описанная в Патентной Литературе 1, и (ii) принципиальная схема цепи для управления такой областью отображения.
В области отображения пиксель 18, который составляет массив, включает в себя схему 10 датчика, в дополнение к схеме дисплея, включающей в себя жидкокристаллический конденсатор CLC, вспомогательный конденсатор С2, TFT M4 и т.д. Схема 10 датчика включает в себя усилитель TFT M1 с каналом n-типа, фотодатчик D1 и конденсатор С1.
В схеме дисплея затвор TFT M4 соединен с линией GL затвора, и исток TFT M4 соединен с линией 6′ данных. Жидкокристаллический конденсатор CLC сформирован между (i) электродом пикселя, соединенным со стоком TFT M4 и (ii) общим электродом, к которому приложено общее напряжение VCOM. Вспомогательный конденсатор С2 сформирован между электродом пикселя и общим проводом TFTCOM.
Линией GL затвора и общим проводом TFTCOM управляют с помощью задающего модуля 15 затвора, в то время как линией 6′ данных управляют с помощью задающего модуля 14 истока.
В схеме 10 датчика катод фотодатчика D1 и один конец конденсатора С1 соединены друг с другом, и затвор усилителя TFT, M1 соединен с точкой, в которой фотодатчик D1 и конденсатор С1 соединены друг с другом. Сток усилителя TFT, M1 соединен с линией 6′ данных, и исток усилителя TFT M1 соединен с выходным проводом 6 датчика. Линией 6′ данных управляют с помощью задающего модуля 17 считывания датчика через переключатель (не показан) во время периода управления датчиком, который не включен в период записи сигнала данных. Напряжение выходного провода 6 датчика считывают с помощью задающего модуля 17 считывания датчика.
Анод фотодатчика D1 соединен с проводом RST сброса, и другой конец конденсатора С1 соединен с проводом RS выбора строки. Проводом RST сброса и проводом RS выбора строки управляют с помощью задающего модуля 16 строки датчика.
На фиг.7 подробно показана конкретная конфигурация схемы 10 датчика. Сток усилителя TFT M1 соединен с линией 6′ данных. Кроме того, на сток усилителя TFT M1 подают напряжение Vdd из задающего модуля 17 считывания датчика во время периода управления датчиком. Исток усилителя TFT Ml выводит выходное напряжение Vout датчика в провод 6 выхода датчика. Между затвором и стоком усилителя TFT Ml сформирован конденсатор Cagd. Между затвором и истоком усилителя TFT Ml сформирован конденсатор Cags.
Фотодатчик D1 состоит из TFT 101, включенного как диод. Фотодатчик D1 включает в себя (i) анод А, который составлен в результате соединения затвора и стока TFT 101, и (ii) катод К, который составлен истоком TFT 101. На анод А подают напряжение Vrst из провода RST сброса. Между анодом А и катодом К, то есть между затвором и истоком TFT 101, сформирован конденсатор Cdgs.
Конденсатор С1 имеет значение Cst конденсатора. На другой конец конденсатора С1 подают напряжение Vpulse1 из провода RS выбора строки.
Затвор усилителя TFT Ml, катод фотодатчика D1 и один конец конденсатора С1 соединены друг с другом в точке, которая называется узлом NetA.
Далее, со ссылкой на фиг.8, будет описано, как работает схема 10 датчика, имеющего описанную выше конфигурацию.
Во время периода управления датчиком линию 6′ данных отключают от задающего модуля 14 истока и подключают к задающему модулю 17 считывания датчика. В момент времени t1, который представляет собой начало периода управления датчиком, напряжение Vrst, которое прикладывает к проводу RST сброса, задающий модуль 16 строки датчика устанавливают на высокий уровень (здесь 0 В). Это позволяет сделать фотодатчик D1 электропроводным в направлении вперед, таким образом, что электрический потенциал VnetA в узле NetA устанавливают на высокий уровень (здесь 0 В). Кроме того, в момент времени t1 напряжение Vpulse1, которое прикладывают к проводу RS выбора строки задающим модулем 16 строки датчика, устанавливают на низкий уровень (здесь 0 В). Напряжение Vdd, которое прикладывают к линии 6′ данных, задающим модулем 17 считывания датчика устанавливают в 15В, которое представляет собой напряжение постоянного тока.
После этого, в момент времени t2, задающий модуль 16 строки датчика устанавливает напряжение Vrst на низкий уровень (здесь -10 В). В момент времени t2 фотодатчик D1 переводят в состояние обратного смещения, поскольку электрический потенциал на аноде А становится ниже, чем на катоде К.
С момента времени t2 начинается период Т1 заряда. В период Т1 заряда узел NetA заряжается в соответствии с интенсивностью света, излучаемого фотодатчиком D1. Когда свет излучается на фотодатчик D1, величина тока утечки, протекающего из катода К к аноду, изменяется в соответствии с интенсивностью излучаемого света. В светлой части величина тока утечки велика; поэтому электрический потенциал на аноде А, то есть электрический потенциал VnetA быстро уменьшается. С другой стороны, в темной части величина тока утечки мала; поэтому электрический потенциал VnetA уменьшается медленно.
В момент времени t3, которым заканчивается период Т1 заряда, задающий модуль 16 строки датчика устанавливает напряжение Vpulse1 на высокий уровень (здесь 20 В). В ответ на это электрический потенциал VnetA повышают от отрицательного электрического потенциала до положительного электрического потенциала, в результате емкостной связи через конденсатор С1 и поддерживают разность электрических потенциалов между светлой частью и темной частью. В момент времени t3 усилитель TFT Ml становится проводящим; однако электрический потенциал VnetA, то есть электрический потенциал на затворе усилителя TFT Ml повышается, в результате эффекта начальной загрузки через емкостную связь между конденсатором Cagd и конденсатором Cags. Вследствие этого усилитель TFT M1 выводит из истока выходное напряжение Vout, которое выше, чем получаемое в случае, когда эффект начальной загрузки отсутствует. С момента времени t3 начинается период T2 выхода, который предназначен для выхода датчика.
Здесь, если предположить, что общее значение Ctotal конденсатора может быть выражено как:
Ctotal=Cdgs+Cst+Cagd+Cags
(каждое значение емкости с правой стороны обозначено названием соответствующего конденсатора), и
α=Cst/Ctotal.
Тогда значение AVnetA усиления, которое представляет собой значение, на которое повышают электрический потенциал VnetA напряжением Vpulsel, выражается следующим образом:
ΔVnetA=α·Vpulse1р-P.
Следует отметить, что "Vpulse1p-P" представляет напряжение от пика к пику Vpulse1. В приведенном выше примере Vpulse1р-P равняется 20 В.
Выходное напряжение Vout имеет значение, соответствующее электрическому потенциалу VnetA. Поэтому путем считывания выходного напряжения Vout задающим модулем 17 считывания датчика в период Т2 выхода становится возможным детектировать выход датчика фотодатчика D1, то есть интенсивность света, излучаемого на фотодатчик D1.
В момент времени t4, в который заканчивается период выхода Т2, задающий модуль 16 строки датчика устанавливает напряжение Vpulse1 на низкий уровень (здесь, 0 В). Таким образом, заканчивается период управления датчиком.
Список литературы [Патентная литература]
[Патентная литература 1]
Международная публикация, № WO 2007/145347 (Дата публикации: 21 декабря 2007 г.)
[Патентная литература 2]
Публикация заявки на японский патент, Tokukai, № 2005-217708 (Дата публикации: 11 августа 2005 г.)
[Патентная литература 3]
Публикация заявки на японский патент, Tokukaihei, № 11-26740 (Дата публикации: 29 января 1999 г.)
Сущность изобретения
Техническая задача
Однако в соответствии с обычной схемой 10 датчика, в случае, когда выход датчика фотодатчика D2 детектируют в течение выходного периода Т2, выходное напряжение Vout представляет собой напряжение, получаемое в результате заряда нагрузки (нагрузок) (то есть удерживающий конденсатор в выходном проводе 6 датчика или удерживающий конденсатор во входной части схемы аналогово-цифрового преобразования), которая предусмотрена после истока усилителя TFT M1. Поэтому фактически, как показано на фиг.9, выходное напряжение Vout увеличивается с определенной временной константой. Вследствие этого уровень разности между (i) конечным значением выходного напряжения Vout в светлой части и (ii) конечным значением выходного напряжения Vout в темной части, причем оба эти конечные значения получают в период Т2 выхода, детектируют как разность между светлым и темным. Однако, поскольку усилитель TFT M1 используется как истоковый повторитель, максимальное конечное значение выходного напряжения Vout в период Т2 выхода составляет "Vout=VnetA-Vth<Vdd" ("Vth" представляет пороговое напряжение усилителя TFT M1). Таким образом, разность между (i) конечным значением выходного напряжения Vout, которое может быть получено в светлой части, и (ii) конечным значением выходного напряжения Vout, которое может быть получено в темной части, ограничена. Обычно разность между конечными значениями настолько мала, что становится невозможным надежно различать между светом и темнотой.
Кроме того, в случае устройства дисплея, имеющего более высокую разрешающую способность, выделяют достаточно короткий период управления датчиком для (i) каждой схемы датчика 10 или (ii) схем 10 датчика в каждой строке. В соответствии с этим необходимо устанавливать период выхода Т2 таким образом, чтобы (i) он заканчивался до того, как усилитель TFT M1, который используется как истоковый повторитель, переключится из проводящего состояния в непроводящее состояние, и (ii) чтобы он был очень коротким так, чтобы удовлетворялось соотношение "Vout<VnetA-Vth". Это дополнительно затрудняет возможность различия между светом и темнотой.
Здесь предположим случай, когда панель дисплея изготовлена из аморфного кремния. TFT, изготовленный из аморфного кремния, имеет высокое пороговое напряжение Vth и низкую мобильность. В соответствии с этим в этом случае усилитель TFT M1 в меньшей степени пригоден для использования в качестве усилителя, чем TFT, изготовленный из поликристаллического кремния. Поэтому для преодоления трудности различения между светом и темнотой необходимо повышать электрический потенциал VnetA, когда усилитель TFT M1 выполняет выход, с целью обеспечения большого выходного тока, то есть обеспечение широкого динамического диапазона выхода датчика. Кроме того, также в случае, когда TFT изготовлен из поликристаллического кремния, для получения более широкого динамического диапазона необходимо увеличивать электрический потенциал VnetA, как в описанном выше случае.
Для увеличения электрического потенциала VnetA рассматриваются следующие способы: 1) повышение напряжения Vpulse1p-p от пика к пику напряжения Vpulse1; 2) увеличение значения Cst емкости для конденсатора С1; 3) повышение напряжения Vdd и 4) увеличение ширины W канала усилителя TFT M1. Однако при использовании способа 1) необходимо улучшить долговечность IC (например, задающего модуля 16 строки датчика), который подает напряжение Vpulse1; поэтому способ 1) имеет недостаток повышения затрат. При способе 2) увеличивается площадь, занимаемая конденсатором С1; поэтому способ 2) имеет недостаток уменьшения апертуры пикселя. В способе 3) необходимо увеличить долговечность микросхемы (например, задающего модуля 17 считывания датчика), которая подает напряжение Vdd; поэтому способ 3) имеет недостаток увеличения стоимости и потребления тока. В способе 4) площадь, занимаемая усилителем TFT M1, увеличивается; поэтому способ 4) имеет недостаток уменьшения апертуры пикселя.
Таким образом, при расширении динамического диапазона выхода датчика обычное устройство дисплея, включающее в себя пиксель, в котором предусмотрен фотодатчик, приводит к задачам (i) увеличения напряжения источника питания для фотодатчика и (ii) уменьшения апертуры пикселя.
Настоящее изобретение было выполнено с учетом описанных выше задач, и цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы обеспечить: (i) устройство дисплея, включающее в себя область отображения, в которой предусмотрен фотодатчик, причем это устройство дисплея выполнено с возможностью расширения динамического диапазона выхода датчика без (a) повышения напряжения источника питания для фотодатчика или (b) уменьшения апертуры пикселя; и (ii) способ для управления устройством дисплея.
Решение задачи
Для решения приведенных выше задач устройство дисплея в соответствии с настоящим изобретением представляет собой устройство дисплея матричного типа, включающее в себя: фотодатчики, предусмотренные в области отображения, каждый из которых предназначен для вывода сигнала, соответствующего интенсивности света, излучаемого на фотодатчик; тонкопленочные транзисторы с каналом n-типа, причем каждый из тонкопленочных транзисторов используется как истоковый повторитель, включающий в себя затвор, на который подают сигнал; и средство детектирования интенсивности света, предназначенное для детектирования интенсивности света путем детектирования выхода истокового повторителя, который представляет собой тонкопленочный транзистор, причем каждый тонкопленочный транзистор включает в себя сток, на который подают первый импульсный сигнал, имеющий первый импульс, причем уровень первого импульсного сигнала повышается от низкого уровня до высокого уровня в состоянии, когда сигнал подают на затвор тонкопленочного транзистора.
В соответствии с описанным выше изобретением, если первый импульс первого импульсного сигнала прикладывают к стоку TFT в состоянии, в котором сигнал, выводимый фотодатчиком, подают на затвор TFT, электрический потенциал на затворе повышается, благодаря емкостной связи между затвором и стоком TFT. Кроме того, электрический потенциал на затворе дополнительно повышается в результате емкостной связи между затвором и истоком TFT, который становится проводящим. В соответствии с этим электрический потенциал на затворе TFT повышается в большей степени по сравнению с обычной конфигурацией. Поэтому выход истокового повторителя, выход которого имеет электрический потенциал, соответствующий электрическому потенциалу на затворе, также имеет электрический потенциал выше, чем получается в обычной конфигурации.
Таким образом, выход истокового повторителя повышается, то есть динамический диапазон выхода фотодатчика расширяется. При этом становится возможным детектировать с помощью средства детектирования интенсивности света большие различия между светом и темнотой в отношении света, излучаемого на фотодатчик, по сравнению с обычной конфигурацией. Кроме того, в соответствии с описанным выше изобретением становится возможным расширить динамический диапазон без (i) повышения напряжение источника питания для фотодатчика или (ii) увеличения размеров элемента, для увеличения электрического потенциала на затворе.
Таким образом, описанное выше изобретение позволяет обеспечить устройство дисплея, включающее в себя область отображения, в которой предусмотрен фотодатчик, причем это устройство дисплея выполнено с возможностью расширения динамического диапазона выхода датчика, без (a) увеличения напряжения источника питания для фотодатчика или (b) уменьшения апертуры пикселя.
Для решения описанных выше задач устройство дисплея в соответствии с настоящим изобретением включает в себя конденсатор, первый вывод которого соединен с затвором, причем конденсатор имеет второй вывод, который противоположен первому выводу и на который подают второй импульсный сигнал, имеющий второй импульс, причем уровень второго импульсного сигнала повышается от низкого уровня до высокого уровня до момента времени, в который начинается первый импульс, и второй импульс понижается с высокого уровня до низкого уровня после момента времени, в который начинается первый импульс.
В соответствии с описанным выше изобретением второй импульс второго импульсного сигнала подают на затвор TFT через конденсатор перед тем, как начнется первый импульс. Это позволяет заранее повысить электрический потенциал на затворе. Поэтому, когда первый импульс подают на сток TFT, электрический потенциал на затворе повышается в значительной степени.
Для решения описанных выше задач устройство дисплея в соответствии с настоящим изобретением выполнено таким образом, что второй импульс понижается с высокого уровня до низкого уровня после момента времени, когда заканчивается первый импульс.
В соответствии с описанным выше изобретением становится возможным детектировать выход истокового повторителя в течение периода первого импульса. При этом период для детектирования выхода истокового повторителя может быть легко установлен только на основе временных характеристик периода первого импульса.
Для решения описанных выше задач устройство дисплея в соответствии с настоящим изобретением выполнено таким образом, что (i) электрический потенциал высокого уровня первого импульса и (ii) электрический потенциал высокого уровня второго импульса равны друг другу.
В соответствии с описанным выше изобретением становится возможным подавать как (i) высокий уровень первого импульса и (ii) высокий уровень второго импульса, используя один источник питания. Это позволяет исключить усложнение конфигурации блока источника питания.
Для решения описанных выше задач устройство дисплея в настоящем изобретении выполнено таким образом, что в один из более раннего (i) момента времени, при котором заканчивается первый импульс, и (ii) момента времени, в который заканчивается второй импульс, выход истокового повторителя имеет более низкий электрический потенциал, чем электрический потенциал, получаемый в результате вычитания (i) порогового напряжения тонкопленочного транзистора из (ii) электрического потенциала на затворе тонкопленочного транзистора.
В соответствии с описанным выше изобретением, даже если период выхода, в течение которого истоковый повторитель выполняет выход, будет слишком коротким для того, чтобы обеспечить достижение на выходе истокового повторителя электрического потенциала, который переводит TFT в неэлектропроводное состояние, становится возможным легко отличить свет и темноту, благодаря расширению динамического диапазона выхода истокового повторителя. Это позволяет детектировать свет с высоким разрешением и с высокой скоростью.
Для решения описанных выше задач устройство дисплея в настоящем изобретении выполнено таким образом, что фотодатчик и тонкопленочный транзистор предусмотрены в каждой строке пикселей.
В соответствии с описанным выше изобретением фотодатчик и TFT предусмотрены для каждой строки пикселей. Поэтому в случае, когда выполняют детектирование света для строк пикселя одна за другой в порядке развертки, даже если каждый период развертки будет коротким и, соответственно, период выхода, в течение которого истоковый повторитель выполняет выход, становится коротким, становится возможным легко различать между светом и темнотой, благодаря расширенному динамическому диапазону выхода истокового повторителя. Это позволяет детектировать свет с высоким разрешением и с высокой скоростью.
Для решения описанных выше задач устройство дисплея настоящего изобретения выполнено таким образом, что область отображения изготовлена из аморфного кремния.
В соответствии с описанным выше изобретением даже в случае, когда TFT изготовлен из аморфного кремния и в соответствии с этим имеет малую возможность использования в качестве усилителя, становится возможным легко различать между светом и темнотой, благодаря расширенному динамическому диапазону выхода истокового повторителя.
Для решения описанных выше задач устройство дисплея в соответствии с настоящим изобретением выполнено таким образом, что первый импульсный сигнал генерируют с помощью схемы, предусмотренной в области отображения в форме кристалла на стекле.
В соответствии с описанным выше изобретением становится возможным использовать в качестве схемы, которая генерирует первый импульсный сигнал и которая предусмотрена в виде COG (кристалла на стекле), интегральную микросхему, изготовленную в соответствии с обычной архитектурой, без изменения напряжения источника питания. Это позволяет предотвратить повышение затрат.
Для решения описанных выше задач устройство дисплея в соответствии с настоящим изобретением выполнено таким образом, что фотодатчик представляет собой транзистор, включенный как диод, и фотодатчик включает в себя катод, соединенный с затвором тонкопленочного транзистора.
В соответствии с описанным выше изобретением, поскольку величина тока утечки, протекающего из катода фотодатчика к аноду фотодатчика, изменяется в соответствии с интенсивностью излучаемого света, становится возможным вывести выход истокового повторителя от электрического потенциала на затворе TFT, причем этот электрический потенциал соответствует току утечки.
Для решения описанных выше задач устройство дисплея в соответствии с настоящим изобретением выполнено таким образом, что область отображения включает в себя жидкий кристалл в качестве элемента дисплея.
В соответствии с описанным выше изобретением в устройстве жидкокристаллического дисплея, в котором предусмотрен фотодатчик, становится возможным легко различать между светом и темнотой, благодаря расширенному динамическому диапазону выхода истокового повторителя.
Для решения описанных выше задач способ в соответствии с настоящим изобретением для управления устройством дисплея представляет собой способ для управления устройством дисплея матричного типа, причем устройство дисплея включает в себя: фотодатчики, предусмотренные в области отображения, каждый из которых предназначен для вывода сигнала, соответствующего интенсивности света, излучаемого на фотодатчик; тонкопленочные транзисторы с каналом n-типа, причем каждый тонкопленочный транзистор используется как истоковый повторитель, включающий в себя затвор, на который подают сигнал; и средство детектирования интенсивности света, предназначенное для детектирования интенсивности света путем детектирования выхода истокового повторителя, который представляет собой тонкопленочный транзистор, упомянутый способ включает в себя: подачу первого импульсного сигнала, имеющего первый импульс, на сток каждого тонкопленочного транзистора, причем уровень первого импульса повышается с низкого уровня до высокого уровня в состоянии, когда сигнал подают на затвор тонкопленочного транзистора.
В соответствии с описанным выше изобретением, если первый импульс первого импульсного сигнала прикладывают к стоку TFT в состоянии, когда сигнал, выводимый фотодатчиком, подают на затвор TFT, электрический потенциала на затворе повышается в результате емкостной связи между затвором и стоком TFT. Кроме того, электрический потенциал на затворе дополнительно повышается, благодаря емкостной связи между затвором и истоком TFT, который становится электропроводным. В соответствии с этим электрический потенциал на затворе TFT повышается в большей степени по сравнению с обычной конфигурацией. Поэтому выход истокового повторителя, выход которого имеет электрический потенциал, соответствующий электрическому потенциалу на затворе, также имеет более высокий электрический потенциал, чем получают в обычной конфигурации.
Таким образом, выход истокового повторителя повышается, то есть динамический диапазон выхода фотодатчика расширяется. То есть становится возможным детектировать с помощью средства детектирования интенсивности света большие различия между светлым и темным для света, излучаемого на фотодатчик, по сравнению со случаем обычной конфигурации. Кроме того, в соответствии с описанным выше изобретением становится возможным расширить динамический диапазон без (i) повышения напряжения источника питания для фотодатчика или (ii) увеличения размера элемента для повышения электрического потенциала на затворе.
Таким образом, описанное выше изобретение позволяет обеспечить способ для управления устройством дисплея, включающим в себя область отображения, в которой предусмотрен фотодатчик, причем этот способ позволяет расширить динамический диапазон выхода датчика, без (a) повышения напряжения источника питания для фотодатчика или (b) уменьшения апертуры пикселя.
Для решения описанных выше задач способ в соответствии с настоящим изобретением для управления устройством дисплея включает в себя: подачу через конденсатор второго импульсного сигнала, имеющего второй импульс, на затвор, причем уровень второго импульса повышается с низкого уровня до высокого уровня перед моментом времени, в который повышается первый импульс, и второй импульс понижается с высокого уровня до низкого уровня после момента времени, в который повышается первый импульс.
В соответствии с описанным выше изобретением второй импульс второго импульсного сигнала прикладывают к затвору TFT через конденсатор перед повышением первого импульса. Это делает возможным заранее увеличить электрический потенциал на затворе. Поэтому, когда первый импульс прикладывают к стоку TFT, электрический потенциал на затворе в значительной степени повышается.
Для решения описанных выше задач в способе в соответствии с настоящим изобретением для управления устройством дисплея второй импульс понижается с высокого уровня до низкого уровня после момента времени, в который понижается уровень первого импульса.
В соответствии с описанным выше изобретением становится возможным детектировать выход истокового повторителя в течение периода первого импульса. При этом период для детектирования выхода истокового повторителя можно легко установить только на основе временных характеристик периода первого импульса.
Для решения описанных выше задач в способе в соответствии с настоящим изобретением для управления дисплеем (i) электрический потенциал высокого уровня первого импульса и (ii) электрический потенциал высокого уровня второго импульса равны друг другу.
В соответствии с описанным выше изобретением становится возможным подавать как (i) высокий уровень первого, так и (ii) высокий уровень второго импульса, используя один источник питания.
Это позволяет предотвратить усложнение конфигурации блока источника питания.
Для решения описанных выше задач способ в соответствии с настоящим изобретением для управления устройством дисплея включает в себя: установку периода первого импульса таким образом, что при более раннем одном из (i) момента времени, в который заканчивается первый импульс, и (ii) момента времени, в который заканчивается второй импульс, выход истокового повторителя имеет электрический потенциал ниже, чем электрический потенциал, получаемый в результате вычитания (i) порогового напряжения тонкопленочного транзистора из (ii) электрического потенциала на затворе тонкопленочного транзистора.
В соответствии с описанным выше изобретением, даже если период выхода, в который истоковый повторитель выполняет выход, будет слишком коротким, для обеспечения достижения на выходе истокового повторителя электрического потенциала, который переводит TFT в неэлектропроводное состояние, становится возможным легко отличать свет и темноту, благодаря расширенному динамическому диапазону выхода истокового повторителя. Это позволяет детектировать свет с высоким разрешением и с высокой скоростью.
Предпочтительные эффекты изобретения
Как описано выше, устройство дисплея в соответствии с настоящим изобретением представляет собой устройство дисплея матричного типа, включающее в себя: фотодатчики, предусмотренные в области отображения, каждый из которых предназначен для вывода сигнала, соответствующего интенсивности света, излучаемого в фотодатчик; тонкопленочные транзисторы с каналом n типа, причем каждый из этих тонкопленочных транзисторов используется в качестве истокового повторителя, включающего в себя затвор, на которой подают сигнал; и средство детектирования интенсивности света, предназначенное для детектирования интенсивности света при детектировании выхода истокового повторителя, которое представляет собой тонкопленочный транзистор, причем каждый тонкопленочный транзистор включает в себя сток, на который подают первый импульсный сигнал, имеющий первый импульс, причем первый импульс поднимается с низкого уровня до высокого уровня в состоянии, в котором сигнал подают на затвор тонкопленочного транзистора.
Таким образом, описанное выше изобретение позволяет обеспечить устройство дисплея, включающее в себя область отображения, в которой предусмотрен фотодатчик, при этом устройство дисплея выполнено с возможностью расширения динамического диапазона выхода датчика без (а) повышения напряжения источника питания для фотодатчика или (b) уменьшения апертуры пикселя.
Как описано выше, способ в соответствии с настоящим изобретением для управления устройством дисплея представляет собой способ для управления устройством дисплея матричного типа, причем устройство дисплея включает в себя: фотодатчики, предусмотренные в области отображения, каждый из которых предназначен для вывода сигнала, соответствующего интенсивности света, излучаемого в фотодатчик; тонкопленочные транзисторы с каналом n-типа, причем каждый из тонкопленочных транзисторов используется в качестве истокового повторителя, включающего в себя затвор, на который подают сигнал; и средство детектирования интенсивности света, предназначенное для детектирования интенсивности света путем детектирования выхода истокового повторителя, который представляет собой тонкопленочный транзистор, упомянутый способ включает в себя: подачу первого импульсного сигнала, имеющего первый импульс, на сток каждого тонкопленочного транзистора, причем первый импульс поднимается от низкого уровня до высокого уровня в состоянии, когда сигнал подают на затвор тонкопленочного транзистора.
Таким образом, описанное выше изобретение позволяет обеспечить способ управления устройством дисплея, включающее в себя область отображения, в которой предусмотрен фотодатчик, причем этот способ выполнен с возможностью расширения динамического диапазона выхода датчика без (a) увеличения напряжения источника питания для фотодатчика или (b) уменьшения апертуры пикселя.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения представлен вид, иллюстрирующий схему датчика, в позиции (a) на фиг.1 показана принципиальная схема, иллюстрирующая конфигурацию схемы датчика, в то время как в позиции (b) на фиг.1 показан временной график, иллюстрирующий, как работает схема датчика, показанная в позиции (a) на фиг.1.
На фиг.2 показана временная диаграмма, иллюстрирующая форму колебаний напряжений и электрический потенциал, который, в частности, представляет, как работает схема датчика, показанная на фиг.1.
На фиг.3 показана временная диаграмма для сравнения (i) части форм колебаний, показанных на фиг.2, и (ii) форм колебаний, наблюдаемых в предшествующем уровне техники.
На фиг.4, которая относится к варианту осуществления настоящего изобретения, показана блок-схема, иллюстрирующая конфигурацию устройства дисплея
На фиг.5 представлена блок-схема, иллюстрирующая конфигурацию панели дисплея, включенной в устройство дисплея, показанное на фиг.4.
На фиг.6, которая относится к предшествующему уровню техники, показана блок-схема, иллюстрирующая конфигурацию устройства дисплея, в котором предусмотрен фотодатчик.
На фиг.7, которая относится к предшествующему уровню техники, показана принципиальная схема, иллюстрирующая конфигурацию схемы датчика.
На фиг.8 показана временная диаграмма, иллюстрирующая работу схемы датчика, показанной на фиг.7.
На фиг.9 показан график формы колебаний, иллюстрирующий формы колебаний напряжений и электрического потенциала, который, в частности, представляет, как работает схема датчика, показанная на фиг.7.
Подробное описание изобретения
Далее будет описан один вариант осуществления настоящего изобретения со ссылкой на фиг.1-5.
На фиг.4 показана конфигурация устройства жидкокристаллического дисплея 1 (устройство дисплея) в соответствии с настоящим вариантом осуществления.
Устройство жидкокристаллического дисплея 1 представляет собой устройство дисплея с активной матрицей и включает в себя панель 2 дисплея и главный контроллер 3.
Панель 2 дисплея включает в себя область 2а отображения/датчика, задающий модуль 4 истока (то есть схему для управления линиями сигналов с данными), схему 5 развертки затворов (то есть схему для управления разверткой линий сигнала) и схему 6 развертки датчиков. Область 2а отображения/датчика включена в панель 2 дисплея и изготовлена из аморфного кремния, поликремния, кремния типа CG (непрерывное зерно), микрокристаллического кремния или тому подобное. Кроме того, область 2а отображения/датчика включает в себя пиксели (один из которых показан на описанной ниже фиг.5) и схемы SC датчика, причем пиксели и схемы SC датчика расположены в виде матрицы. Задающий модуль 4 истока представляет собой микросхему LSI, непосредственно установленную на панели 2 дисплея, и предусмотрен в форме, так называемой, COG (Микросхема на стекле). Задающий модуль 4 истока выводит в линии сигнала данных сигнал данных для пикселя в области 2а отображения/датчика и обрабатывает выход из схемы датчика. Схема 5 развертки затвора выводит сигнал развертки в линию сигнала развертки, причем этот сигнал развертки используется для записи сигнала данных в пиксели в области 2а отображения/датчика. Схема 6 развертки датчиков подает необходимое напряжение в схему датчика в области 2а отображения/датчика.
Главный контроллер 3 представляет собой панель управления, которая предусмотрена за пределами панели 2 дисплея. Главный контроллер 3 подает в задающий модуль 4 истока (i) данные отображения, предназначенные для подачи в задающий модуль 4 истока, (ii) сигнал тактовой частоты, стартовый импульс и т.д., которые должны быть поданы в схему 5 развертки затворов, и (iii) сигнал тактовой частоты, начальный импульс, напряжение источника питания и т.д., которые должны быть поданы в схему 6 развертки датчиков. Сигналы и напряжения подают в схему 5 развертки затвора и в схему 6 развертки датчика через задающий модуль 4 истока.
На фиг.5 показано взаимное соединение между областью 2а отображения/датчика и задающим модулем 4 истока.
В области 2а отображения/датчика каждый пиксель состоит из группы, включающей в себя элемент PIXR изображения для "R", элемент PIXG изображения для "G" и элемент PIXB изображения для "В". Для каждого пикселя предусмотрена одна схема SC датчика. В каждом пикселе элементом PIXR изображения, элементом PIXG изображения и элементом PIXB изображения управляют с разделением по времени в один горизонтальный период. Каждый элемент изображения предусмотрен на пересечении одной из линии GL сигнала развертки и ей соответствующей линии SL сигнала данных (для "R", SLR; для "G", SLG; для "В", SLB). Кроме того, сигнал данных записывают в жидкокристаллический конденсатор SL с помощью TFT 51, который используется как элемент выбора. Линия SLR сигнала данных, линия SLG сигнала данных и линия SLB сигнала данных соединены с одним из выводов Р задающего модуля 4 истока, через переключатель SWR, переключатель SWG и переключатель SWB соответственно. Следует отметить, что цвета, выраженные элементами изображения, не ограничиваются тремя цветами "RGB", указанными как пример выше, и могут представлять собой любые цвета.
Каждая схема SC датчика предусмотрена так, что она соединена с соответствующими элементами изображения в области, противоположной соответствующему выводу Р. Между областью и выводом Р предусмотрены их соответствующие переключатели SWR, SWG и SWB. Кроме того, схема SC датчика включает в себя усилитель TFT (TFT) 52 с каналом n-типа, конденсатор 53 и фотодатчик 54. Усилитель TFT 52 имеет конфигурацию, аналогичную усилителю TFT M1, показанную на фиг.6, конденсатор 53 имеет аналогичную конфигурацию конденсатору С1, показанному на фиг.6, и фотодатчик 54 имеет конфигурацию аналогичную, показанной для фотодатчика D1, показанного на фиг.6. Вывод стока усилителя TFT 52 соединен с линией SLG сигнала данных, в то время как вывод истока усилителя TFT 52 соединен с линией SLB сигнала данных. Конденсатор 53 и фотодатчик 54 соединены друг с другом последовательно в точке, расположенной на стороне катода фотодатчика 54. Кроме того, точка, в которой расположен узел NetA, соединена с затвором усилителя TFT 52. Другой конец конденсатора 53 соединен со схемой 6 развертки датчиков через соответствующую одну из линий RS выбора строки, которая предусмотрена для их соответствующих строк пикселей. Кроме того, анод фотодатчика 54 соединен со схемой 6 развертки датчиков через соответствующий один из проводов RST сброса, которые предусмотрены для их соответствующих строк пикселей. Линия RS выбора строки для каждой строки пикселей соединена с другими концами всех конденсаторов 53, предусмотренных в строке пикселей. Провод RST сброса для каждой строки пикселя соединен с анодами всех фотодатчиков 54, предусмотренных в строке пикселей. Кроме того, один конец линии SLG сигналов данных, причем этот конец расположен на противоположной стороне от вывода Р, соединен с источником V0 питания через переключатель SWS.
В задающем модуле 4 истока выходные выводы схемы 47 ввода/вывода истока соединены с их соответствующими выводами Р. Схема 47 вывода истока включает в себя каскады, каждый из которых состоит из пары, включающей в себя (i) буфер 47а, который составлен из повторителя напряжения на основе операционного усилителя, и (ii) блока 47b переключателя. Каждый каскад соединен с соответствующим одним из выводов Р. Входной вывод буфера 47а соединен с выходным выводом схемы 46 цифроаналогового преобразования, в то время как выходной вывод буфера 47а соединен с выводом Р. Блок 47b переключателя представляет собой схему для подключения входного вывода схемы 45 аналого-цифрового преобразования с выводом Р и отсоединения входного вывода схемы 45 аналого-цифрового преобразования от вывода Р. Схема 46 цифроаналогового преобразования использует источник питания и заземление, каждый из которых предусмотрен исключительно для схемы 46 цифроаналогового преобразования, и схема 45 аналого-цифрового преобразования использует источник питания и заземление, каждый из которых предусмотрен исключительно для схемы 45 аналого-цифрового преобразования.
Во время периода отображения, в течение которого выполняют отображение, используя элементы изображения в области 2а отображения/датчика, источник питания для буферов 47а включен, и блок 47b переключателя отсоединяет входные выводы схемы 45 аналого-цифрового преобразования от вывода Р. В результате выходы Vd истока (сигналов данных) для RGB подают в область 2а отображения/датчика в виде временной последовательности. В области 2а отображения/датчика, соответствующие переключатели SWR, SWG и SWB включают один за другим по порядку. Следовательно, выходные сигналы Vd истока подают в линии SLR, SLG и SLB сигналов данных по порядку так, что выполняется отображение с использованием элементов PIXR, PIXG и PIXB изображения. В этот момент переключатель SWS выключен.
В период управления датчиком, в который (i) интенсивность света, излучаемого задней подсветкой или (ii) интенсивность света, излучаемого внешне, детектируют в области 2а отображения/датчика, переключатели SWR, SWG и SWB выключены, в то время как переключатель SWS включен так, что линия SLG сигнала данных соединена с источником V0 питания. Кроме того, в результате заряда заранее конденсатора 53 до заданного напряжения, используя напряжение в прямом направлении, вводимое из схемы 6 развертки датчиков в фотодатчике 54, на затворе усилителя TFT 52 можно поддерживать напряжение, соответствующее интенсивности света, излучаемого на фотодатчик 54, во время периода детектирования интенсивности света. Это позволяет установить в линии SLB сигнала данных напряжение, соответствующее детектируемой интенсивности света. Поэтому переключатель SWB включают и линию SLB сигнала данных подключают к выводу Р задающего модуля 4 истока.
При выполнении описанной выше операции в задающем модуле 4 истока источник питания для буфера 47а отключают, таким образом, что выход буфера 47а переходит в состояние высокого импеданса, и блок 47b переключателя соединяет входной вывод схемы 45 аналого-цифрового преобразования с выводом Р. В ответ на это напряжение VS датчика, которое представляет собой аналоговый выход схемы SC датчика, подают в схему 45 аналого-цифрового преобразования. Схема 45 аналого-цифрового преобразования преобразует введенное напряжение VS датчика в цифровые данные. Цифровые данные используются последней схемой обработки как результат детектирования интенсивности света.
Таким образом, задающий модуль 4 истока используется как средство детектирования интенсивности света, предназначенное для детектирования интенсивности света, излучаемого на фотодатчик 54.
Далее, со ссылкой на фиг.1, будет, в частности, описано следующее: (i) конфигурация каждой из схемы SC датчика в устройстве 1 жидкокристаллического дисплея, имеющая описанную выше конфигурацию, и (ii) как работает такая схема SC датчика.
В позиции (а) на фиг.1 показана подробная конфигурация схемы SC датчика. Во время периода управления датчиком на сток усилителя TFT 52 подают напряжение (первый импульсный сигнал) Vpulse2 из источника V0 питания через переключатель SWS и линию SLG сигнала данных. С истока усилителя TFT 52 выводят выходное напряжение Vout датчика в линию SLB сигнала данных, которая используется как выходной провод датчика. Между затвором и стоком усилителя TFT 52 сформирован конденсатор Cagd. Между затвором и истоком усилителя TFT 52 сформирован конденсатор Cags.
Фотодатчик 54 состоит включенного как диод TFT (транзистора) 11. Фотодатчик 54 включает в себя (i) анод А, который состоит из соединения затвора и стока TFT 11, и (ii) катод К, который состоит из истока TFT 11. На анод А подают напряжение Vrst из провода RST сброса.
Между анодом А и катодом К, то есть между затвором и истоком TFT 11, сформирован конденсатор Cdgs.
Конденсатор 53 имеет значение Cst емкости. Кроме того, на один конец конденсатора 53, который расположен на стороне провода RS выбора строки, подают напряжение (второй импульсный сигнал) Vpulse1 из провода RS выбора строки.
Далее, со ссылкой на позицию (b) на фиг.1 будет описано, как работает схема SC датчика, имеющая описанную выше конфигурацию.
В период управления датчиком линия SLG сигнала данных отключена от задающего модуля 4 истока, поскольку переключатель SWG выключен. С другой стороны, линия SLB сигнала данных подключена к задающему модулю 4 истока, поскольку переключатель SWB включен. Кроме того, в задающем модуле 4 истока к соответствующему выводу Р подключен входной вывод схемы 45 аналого-цифрового преобразования с помощью блока 47b переключателя. В момент времени t1, который представляет собой начало периода управления датчиком, напряжение Vrst, которое прикладывают к проводу RST сброса с помощью схемы 6 развертки датчика устанавливают на высокий уровень (здесь 0 В). Это приводит к тому, что фотодатчик 54 становится электропроводным в прямом направлении так, что электрический потенциал VnetA в узле NetA становится потенциалом высокого уровня (здесь 0 В). Кроме того, в момент времени t1 напряжение Vpulse1, которое прикладывают к проводу RS выбора строки, с помощью схемы 6 развертки датчиков устанавливают на низкий уровень (здесь 0 В), и напряжение Vpulse2, которое прикладывают к линии SLG сигнала данных с помощью источника V0 питания, устанавливают на низкий уровень (здесь 0 В).
После этого в момент времени t2 схема 6 развертки датчика устанавливает напряжение Vrst на низкий уровень (здесь -10 B). В момент времени t2 фотодатчик 54 переводят в состояние обратного смещения, поскольку анод А имеет более низкий электрический потенциал, чем катод К.
С момента времени t2 начинается периода T1 заряда. В период T1 заряда узел NetA заряжают в соответствии с интенсивностью света, излучаемого фотодатчиком 54. Когда свет излучают на фотодатчик 54, величина тока утечки, протекающего через катод К в анод А, изменяется в соответствии с интенсивностью излучаемого света. В светлой части величина тока утечки велика; поэтому электрический потенциал на катоде К, то есть электрический потенциал VnetA быстро падает. С другой стороны, в темной части величина тока утечки мала; поэтому электрический потенциал VnetA медленно уменьшается. Электрический потенциал VnetA в период Т1 заряда становится сигналом, который соответствует интенсивности света, излучаемого на фотодатчик 54.
В момент времени t3, в который заканчивается период Т1 заряда, схема 6 развертки датчика устанавливает напряжение Vpulse1 на высокий уровень (здесь 20 В). В ответ на это электрический потенциал VnetA повышается с отрицательного электрического потенциала до положительного электрического потенциала, благодаря емкостной связи через конденсатор 53. В этот момент времени поддерживают разность электрических потенциалов между светлой частью и темной частью. Однако, поскольку напряжение Vpulse2 все еще находится на низком уровне, электрический ток еще не протекает через усилитель TFT 52.
Затем в момент времени t4, после момента времени t3, напряжение Vpulse2 источника V0 питания устанавливают на высокий уровень (здесь 20 В). В ответ на это усилитель TFT 52 становится электропроводным. Однако электрический потенциал VnetA, то есть электрический потенциал на затворе усилителя TFT 52, дополнительно повышают, используя эффект начальной загрузки через емкостное соединение между конденсатором Cagd и конденсатором Cags. Благодаря усилению, достигаемому путем подачи импульса напряжения Vpulse2 на сток усилителя TFT 52, электрический потенциал VnetA становится выше по сравнению со случаем, когда постоянное напряжение всегда приложено к стоку усилителя TFT 52. Таким образом, усилитель TFT 52 выводит из истока выходное напряжение Vout, которое выше, чем напряжение, достигаемое в обычной конфигурации. Здесь следует отметить, что "Vout ≤ (высокий уровень Vpulse2)". Поэтому в случае, когда период Т2 установлен на конец в тот же самый момент времени или после выключения усилителя TFT 52, электрический потенциал VnetA достигает эффекта повышения выходного напряжения Vout в большей степени по сравнению с обычной конфигурацией, то есть расширяет выходное напряжение Vout в отношении различия светлый-темный в большей степени по сравнению с обычной конфигурацией, в пределах диапазона "VnetA ≤ (высокий уровень Vpulse2) + Vth". С другой стороны, в случае, когда период Т2 установлен в конец перед выключением усилителя TFT 52, если электрический потенциал VnetA установлен так, что он удовлетворяет "VnetA > (высокий уровень Vpulse2) + Vth", повышение выходного напряжения Vout прекращается при достижении значения, близкого к высокому уровню Vpulse2 в определенный момент времени во время периода Т2. Однако, поскольку выходное напряжение Vout изменяется быстрее, чем в обычной конфигурации, электрический потенциал VnetA достигает эффекта расширения до тех пор, пока не прекратится повышение выходного напряжения Vout, при этом разница выходного напряжения Vout в отношении светлый-темный будет больше по сравнению с обычной конфигурацией. С момента времени t4 начинается период выхода Т2, который предназначен для выхода из датчика.
Здесь предположим, что общее значение Ctotal конденсатора выражается следующей формулой:
Ctotal=Cdgs+Cst+Cagd+Cags
(каждое значение емкости с правой стороны обозначено названием соответствующего конденсатора), и
α=Cst/Ctotal и
β=Cagd/Ctotal.
Затем величину ΔV1netA усиления, которая представляет собой величину, на которую усиливают электрический потенциал VnetA, на напряжение Vpulse1, выражают следующим образом:
ΔV1netA=α×Vpulse1р-р.
Кроме того, значение усиления ΔV2netA, которое представляет собой значение, которое усиливает электрический потенциал VnetA на напряжение Vpulse2, выражают следующим образом:
ΔV2netA =р×Vpulse2p-p.
Следует отметить, что "Vpulse1р-р" представляет напряжение от пика к пику Vpulse1, в то время как "Vpulse2pp-p" представляет напряжение от пика к пику Vpulse2. В описанном выше примере каждое из Vpulse1p-p и Vpulse2p-p равно 20 В.
Таким образом, общая величина усиления ΔVallnetA, которая представляет собой значение, на которое усиливают электрический потенциал VnetA, на напряжение Vpulse1 и напряжение Vpulse2, выражается следующим образом:
ΔVallnetA=ΔV1netA+ΔV2netA.
Здесь (i) напряжение в соответствии с настоящим вариантом осуществления должно быть приложено к стоку усилителя TFT в момент времени (= время t3), при котором импульс напряжения Vpluse1 повышается, отличается от (ii) напряжения ранее описанной обычной конфигурации, которое должно быть приложено к стоку усилителя TFT в момент времени (= время t3). Поэтому (i) ΔV1netA и (ii) ΔVnetA, которых достигают с использованием обычной конфигурации, несколько отличаются друг от друга; однако ΔV1netA и ΔVnetA практически равны друг другу. В соответствии с этим ΔVallnetA больше приблизительно на ΔV2netA, чем ΔVnetA, которое достигается с помощью обычной конфигурации. Следовательно, выходное напряжение Vout, которое имеет значение, соответствующее электрическому потенциалу VnetA, становится больше, чем в обычной конфигурации.
В результате считывания выходного напряжения Vout задающим модулем 4 истока в период выхода Т2 становится возможным детектировать выход датчика фотодатчика 54, то есть интенсивность света, излучаемого на фотодатчик 54. Здесь, поскольку выходное напряжение Vout имеет увеличенный динамический диапазон, схема 45 аналого-цифрового преобразования имеет расширенный входной динамический диапазон. Поэтому схема 45 аналого-цифрового преобразования может считывать разность светлый-темный с высоким разрешением.
В момент времени t5, в который заканчивается период выхода Т2, напряжение Vpulse2 источника V0 питания устанавливают на низкий уровень (здесь 0V). После этого в момент времени t6 напряжение Vpulse1, которое прикладывают с помощью схемы развертки датчика, устанавливают на низкий уровень (здесь 0V). Таким образом, заканчивается период управления датчиком.
В описанной выше операции для управления схемой SC датчика импульс (второй импульс) напряжения Vpulse1 прикладывают к узлу NetA, то есть к затвору усилителя TFT 52 через конденсатор 53 в течение периода от времени t3 до t6; в то время как импульс (первый импульс) с напряжением Vpulse2 прикладывают к стоку усилителя TFT 52 во время выходного периода Т2.
На фиг.2 показан конкретный пример форм колебаний напряжений и электрического потенциала, наблюдаемых в течение выходного периода Т2.
В период Т2 электрический потенциал VnetA постепенно повышается; однако электрический потенциал VnetA почти постоянен. С другой стороны, выходное напряжение Vout постоянно увеличивается с постоянной времени, соответствующей нагрузке (нагрузкам), предусмотренным после истока усилителя TFT 52.
На фиг.3 показаны (i) формы колебаний электрического потенциала VnetA и выходного напряжения Vout в соответствии с настоящим вариантом осуществления (такие, как показаны на фиг.2) и (ii) формы колебаний электрического потенциала VnetA и выходного напряжения Vout в соответствии с обычной конфигурацией (такой, как показана на фиг.9). Электрический потенциал VnetA в соответствии с обычной конфигурацией, которая обозначена пунктирными линиями, усиливают до уровня приблизительно 11,02 В в период выхода Т2. С другой стороны, электрический потенциал VnetA в соответствии с настоящим вариантом осуществления, который обозначен непрерывными линиями, один раз усиливают до приблизительно 10,71 В в конце периода Т1 и после этого дополнительно усиливают до уровня приблизительно 13,25 В, который выше на 2,54 В, чем 10,71 В, в период Т2 выхода. Таким образом, электрический потенциал VnetA в соответствии с настоящим вариантом осуществления выше приблизительно на 2,23 В, чем в обычной конфигурации.
Кроме того, выходное напряжение Vout в обычной конфигурации составляет 0,86 В в конце выходного периода Т2, в то время как выходное напряжение Vout в соответствии с настоящим вариантом осуществления равно 1,26 В, что выше на 0,40 V, чем в обычной конфигурации.
Таким образом, в настоящем варианте осуществления импульс прикладывают к стоку усилителя TFT 52 в период выхода Т2, в результате чего усиливают электрический потенциал VnetA. Такой эффект усиления выше, чем эффект начальной загрузки, достигаемый в случае, когда постоянное напряжение постоянно прикладывают к стоку. Поэтому настоящий вариант осуществления позволяет сделать электрический потенциал VnetA выше, чем достигается с помощью обычной конфигурации. В соответствии с этим настоящий вариант осуществления позволяет повысить разность выходного напряжения в отношении Vout - светлый-темный. Кроме того, становится возможным усилить электрический потенциал VnetA в значительной степени просто путем приложения импульса напряжения Vpulse2 к стоку усилителя TFT 52. Однако в дополнение к этому, как и в описанном выше примере, приложение заранее импульса, состоящего из напряжения Vpulse1, к узлу NetA через конденсатор 53 приводит к двухэтапному усилению, в результате чего становится возможным в значительной степени усилить узел NetA.
В описанном выше примере момент времени, в который импульс напряжения Vpulse1 падает, установлен как момент после момента времени, при котором падает импульс напряжения Vpulse2. Однако настоящее изобретение не ограничивается этим. В качестве альтернативы момент времени, в который импульс напряжения Vpulse1 падает, может быть установлен так, чтобы он был после моментов времени, в который происходит подъем импульса напряжения Vpulse2, но до момента времени, в который падает импульс напряжения Vpulse2. В этом случае период выхода Т2 начинается в момент времени, в который поднимается импульс напряжения Vpulse2, и заканчивается в момент времени, в который падает импульс напряжения Vpulse1. В этом случае выходное напряжение Vout может быть детектировано в течение этого периода.
В схеме SC датчика каждый из конденсаторов Cdgs, Cst, Cagd и Cags может представлять собой паразитную емкость или конденсатор, специально сформированный из противоположных электродов. Для повышения общего значения ΔVallnetA усиления, могут быть увеличены α и β. Однако, например, если Cagd увеличить для повышения β, Ctotal увеличивается соответственно так, что α уменьшается. Учитывая это, предпочтительно устанавливать значения емкостей, учитывая баланс между ними.
Кроме того, в описанном выше примере каждый из (i) высокого уровня напряжения Vpulse1 и (ii) высокого уровня напряжения Vpulse2 устанавливают равными уровню напряжения Vpulse1 в обычной конфигурации, для того чтобы можно было сконфигурировать блок источника питания и микросхемы в соответствии с архитектурой, аналогичной обычной архитектуре, без изменения напряжения источника питания и увеличения количества уровней напряжения источника питания для исключения сложности конфигурации блока источника питания. Однако любой из или оба из (i) высокого уровня напряжения Vpulse1 и (ii) высокого уровня напряжения Vpulse2 могут быть дополнительно увеличены для увеличения общего значения усиления ΔVallnetA. В этом случае предпочтительно рассмотреть баланс между (i) высоким уровнем напряжения Vpulse1 и высоким уровнем напряжения Vpulse2 и (ii) каждым значением конденсатора.
В частности, применяемые конденсаторы и напряжения изменяются в зависимости от спецификации продукта устройства дисплея. Поэтому предпочтительно разрабатывать блок источника питания в соответствии с этим для обеспечения максимального значения усиления ΔVallnetA.
Как описано выше, настоящий вариант осуществления увеличивает выход истокового повторителя усилителя TFT 52, то есть расширяет динамический диапазон выхода фотодатчика, делая, таким образом, возможным детектировать большее различие светлый-темный относительно света, излучаемого на фотодатчик 54, по сравнению с обычной конфигурацией. Кроме того, в соответствии с настоящим вариантом осуществления становится возможным расширить динамический диапазон без (i) повышения напряжения источника питания для фотодатчика 54 или (ii) увеличения размера элемента для увеличения электрического потенциала на затворе.
Таким образом, настоящий вариант осуществления может обеспечивать устройство дисплея, включающее в себя область дисплея, в которой предусмотрен фотодатчик, и такое устройство дисплея выполнено с возможностью расширения динамического диапазона выхода датчика, без (а) повышения напряжения источника питания для фотодатчика или (b) уменьшения апертуры пикселя.
Этот эффект, другими словами, предназначен для повышения тока, выводимого усилителем TFT 52. Поскольку выходное напряжение Vout повышается, также становится возможным уменьшить период Т2 выхода. Кроме того, поскольку выходное напряжение Vout повышается, также возможно уменьшить значение Cst конденсатора для конденсатора 53 и, соответственно, уменьшить площадь, занимаемую конденсатором 53, для увеличения апертуры пикселя. Кроме того, поскольку ток, выводимый усилителем TFT 52, повышается, также становится возможным уменьшить ширину канала усилителя TFT 52 и, соответственно, уменьшить площадь, занимаемую усилителем TFT 52, для увеличения апертуры пикселя. Кроме того, благодаря описанному выше эффекту, также становится возможным уменьшить соответствующие напряжения от пика к пику для напряжений Vpulse1 и Vpulse2 при двухкаскадном усилении, что позволяет использовать микросхему, имеющую низкую долговечность, и снизить затраты.
Настоящее изобретение не ограничено описанием приведенных выше вариантов осуществления, но может быть изменено специалистом в пределах объема формулы изобретения. Вариант осуществления на основе правильной комбинации технических средств, раскрытых в других вариантах осуществления, охвачен техническим объемом настоящего изобретения.
Промышленная применимость
Настоящее изобретение соответствующим образом применимо для устройств отображения, в которых используется аутентификация по отпечаткам пальцев и/или к сенсорной панели, в каждом из которых используется фотодатчик.
Список номеров ссылочных позиций
| 1 | Устройство жидкокристаллического дисплея (устройство дисплея) |
| 4 | Задающий модуль истока (средство детектирования интенсивности света) |
| 11 | TFT (транзистор) |
| 52 | TFT |
| 53 | Конденсатор |
| 54 | Фотодатчик |
| Vout | Выходное напряжение (выход истокового повторителя) |
| Vpulse1 | Напряжение (сигнал второго импульса) |
| Vpulse2 | Напряжение (сигнал первого импульса) |
1. Устройство дисплея матричного типа, содержащее: фотодатчики, предусмотренные в области отображения, каждый из которых предназначен для вывода сигнала, соответствующего интенсивности света, излучаемого на фотодатчик; тонкопленочные транзисторы с каналом n-типа, причем каждый из тонкопленочных транзисторов используется как истоковый повторитель, включающий в себя затвор, на который подают сигнал; средство детектирования интенсивности света, предназначенное для детектирования интенсивности света путем детектирования выхода истокового повторителя, который представляет собой тонкопленочный транзистор; и конденсатор, имеющий первый вывод, соединенный с затвором тонкопленочного транзистора, в котором каждый из тонкопленочных транзисторов включает в себя сток, на который подают первый импульсный сигнал, имеющий первый импульс, причем уровень первого импульсного сигнала повышается от низкого уровня до высокого уровня в состоянии, когда сигнал подают на затвор тонкопленочного транзистора, и конденсатор имеет второй вывод, который противоположен первому выводу и на который подают второй импульсный сигнал, имеющий второй импульс, причем уровень второго импульсного сигнала повышается от низкого уровня до высокого уровня до момента времени, в который уровень первого импульсного сигнала падает.
2. Устройство дисплея по п.1, в котором уровень второго импульсного сигнала повышается от низкого уровня до высокого уровня до момента времени, в который повышается уровень первого импульсного сигнала и второй импульс понижается с высокого уровня до низкого уровня после момента времени, в который повышается первый импульс.
3. Устройство дисплея по п.2, в котором второй импульс понижается с высокого уровня до низкого уровня после момента времени, в который понижается первый импульс.
4. Устройство дисплея по п.2, в котором: (i) электрический потенциал высокого уровня первого импульса и (ii) электрический потенциал высокого уровня второго импульса равны друг другу.
5. Устройство дисплея по п.2, в котором: в один из более раннего (i) момента времени, в который заканчивается первый импульс, и (ii) момента времени, в который заканчивается второй импульс, выход истокового повторителя имеет более низкий электрический потенциал, чем электрический потенциал, получаемый в результате вычитания (i) порогового напряжения тонкопленочного транзистора из (ii) электрического потенциала на затворе тонкопленочного транзистора.
6. Устройство дисплея по п.1, в котором фотодатчик и тонкопленочный транзистор предусмотрены в каждой строке пикселей.
7. Устройство дисплея по п.1, в котором область отображения изготовлена из аморфного кремния.
8. Устройство дисплея по п.1, в котором первый импульсный сигнал генерируют с помощью схемы, предусмотренной в области отображения в форме кристалла на стекле.
9. Устройство дисплея по п.1, в котором фотодатчик представляет собой транзистор, включенный как диод, и фотодатчик включает в себя катод, соединенный с затвором тонкопленочного транзистора.
10. Устройство дисплея по п.1, в котором область отображения включает в себя жидкий кристалл как элемент дисплея.
11. Способ управления устройством дисплея матричного типа, в котором устройство дисплея, включает в себя: фотодатчики, предусмотренные в области отображения, каждый из которых предназначен для вывода сигнала, соответствующего интенсивности света, излучаемого на фотодатчик; тонкопленочные транзисторы с каналом n-типа, причем каждый тонкопленочный транзистор используется как истоковый повторитель, включающий в себя затвор, на который подают сигнал; и средство детектирования интенсивности света, предназначенное для детектирования интенсивности света путем детектирования выхода истокового повторителя, который представляет собой тонкопленочный транзистор, при этом упомянутый способ содержит: подают первый импульсный сигнал, имеющий первый импульс, на сток каждого тонкопленочного транзистора, причем уровень первого импульса повышается с низкого уровня до высокого уровня в состоянии, когда сигнал подают на затвор тонкопленочного транзистора, и подают через конденсатор второй импульсный сигнал, имеющий второй импульс, на затвор, причем уровень второго импульса повышается с низкого уровня до высокого уровня перед моментом времени, в который первый импульс падает.
12. Способ по п.11, в котором уровень второго импульса повышается с низкого уровня до высокого уровня перед моментом времени, в который повышается первый импульс, и второй импульс понижается с высокого уровня до низкого уровня после момента времени, в который повышается первый импульс.
13. Способ по п.12, в котором второй импульс понижается с высокого уровня до низкого уровня после момента времени, в который понижается уровень первого импульса.
14. Способ по п.12, в котором: (i) электрический потенциал высокого уровня первого импульса и (ii) электрический потенциал высокого уровня второго импульса равны друг другу.
15. Способ по п.12, дополнительно содержащий: установку периода первого импульса таким образом, что при более раннем одном из (i) момента времени, в который заканчивается первый импульс, и (ii) момента времени, в который заканчивается второй импульс, выход истокового повторителя имеет электрический потенциал ниже, чем электрический потенциал, получаемый путем вычитания (i) порогового напряжения тонкопленочного транзистора из (ii) электрического потенциала на затворе тонкопленочного транзистора.
