Устройство формирования изображения, имеющее оптические датчики - RU2456660C2
Код документа: RU2456660C2
Чертежи
Описание
Область техники
Настоящее изобретение относится к устройству формирования изображения, а более конкретно к устройству формирования изображения, имеющему множество оптических датчиков, предусмотренных в панели отображения (дисплее).
Уровень техники
В последние годы широкое распространение получили электронные устройства, которые управляются прикосновением к экрану с помощью пальца, пера и т.д. Кроме того, относительно способа обнаружения позиции прикосновения на экране дисплея, известен способ, в котором множество оптических датчиков предусмотрены в панели отображения (дисплее), и теневое изображение, которое создается, когда палец или т.п. касается экрана, обнаруживается с помощью оптических датчиков. В способе считывания теневого изображения, когда освещение внешним светом низкое (окружение является темным), становится трудным различать между теневым изображением и фоном в изображении, полученном оптическими датчиками, и, соответственно, позицию прикосновения невозможно обнаруживать надлежащим образом. Следовательно, для устройств формирования изображения, включающих в себя заднюю подсветку, также известен способ, в котором отраженное изображение, которое создается, когда свет от задней подсветки достигает пальца, обнаруживается с использованием оптических датчиков.
Устройство формирования изображения, имеющее множество оптических датчиков, предусмотренных в дисплее, описывается, например, в патентном документе 1. Кроме того, патентный документ 2 описывает жидкокристаллическую панель, включающую в себя, как показано на фиг.21, пиксельную часть PP и часть ISP обнаружения инфракрасного излучения. Пиксельная часть PP снабжена первым TFT (T1), прозрачным электродом TE, отражающим электродом RE и т.д., а часть ISP обнаружения инфракрасного излучения снабжена конденсатором C, вторым TFT (T2) и т.д. Отражающий электрод RE снабжен пропускающим окном W1, чтобы предоставлять возможность прозрачному электроду TE экспонироваться через него, и открывающимся окном W2, чтобы предоставлять возможность пироэлектрической тонкой пленке PE1 в конденсаторе C экспонироваться через него. Открывающееся окно W2 предусмотрено, чтобы упрощать применение инфракрасного излучения, которое преднамеренно предоставляется пользователем снаружи жидкокристаллической панели, к пироэлектрической тонкой пленке PE1. Кроме того, патентный документ 3 описывает предоставление задней подсветки, включающей в себя источник невидимого света, который излучает невидимый свет, который может быть принят оптическими датчиками, в устройстве жидкокристаллического дисплея, имеющем оптические датчики.
[Патентный документ 1] Выложенная японская патентная публикация № 2007-102154
[Патентный документ 2] Выложенная японская патентная публикация № 2004-321685
[Патентный документ 3] Выложенная японская патентная публикация № 2008-3296
Сущность изобретения
Проблемы, которые должны быть решены изобретением
Однако традиционные устройства формирования изображения, имеющие оптические датчики, имеют проблему в том, что отображаемые данные смешиваются, как шум, в выходных данных от оптических датчиков, снижая точность считывания позиции прикосновения. Например, в жидкокристаллическом устройстве формирования изображения, имеющем оптические датчики, свет, проходящий через жидкокристаллическую панель, входит в оптические датчики, предусмотренные в жидкокристаллической панели (см. фиг.5, которая будет описана позже). Следовательно, количество света, обнаруженного оптическими датчиками, изменяется в зависимости от светопропускания жидкокристаллической панели, и на выходные данные из оптических датчиков оказывают влияние отображаемые данные.
Кроме того, в жидкокристаллической панели, которая использует одни и те же сигнальные линии данных как для записи в схемы пикселей, так и для считывания оптических датчиков, поскольку заряды, предоставляемые в сигнальные линии данных во время записи, влияют на считываемые данные, на выходные данные от оптических датчиков оказывают влияние отображаемые данные. По этой причине отображаемые данные смешиваются, в качестве шума, в выходных данных от оптических датчиков. В частности, когда отображаемая градация темная (например, когда воспроизводится черное изображение), количество света, обнаруженного оптическими датчиками, мало, и, таким образом, смешивание отображаемых данных значительно уменьшает точность считывания позиции прикосновения.
Кроме того, в жидкокристаллическом устройстве формирования изображения, имеющем оптические датчики, описанные в патентном документе 3, на изображение, полученное оптическими датчиками, могут влиять как видимый свет, так и невидимый свет, вызывая проблему того, что точность считывания позиции прикосновения недостаточно высока.
Целью настоящего изобретения, следовательно, является предоставление устройства формирования изображения, которое может обнаруживать позицию прикосновения с высокой точностью, независимо от отображаемого изображения, без воздействия видимого света, включенного во внешний свет или заднюю подсветку.
Средство для решения проблем
Согласно первому аспекту настоящего изобретения предоставляется устройство формирования изображения, включающее в себя множество оптических датчиков, устройство включает в себя: панель отображения (дисплей), включающую в себя схемы пикселей и множество оптических датчиков, которые размещены двумерным образом; фильтрующие части, которые предусмотрены на соответствующих путях света, входящего в оптические датчики, и которые предоставляют возможность инфракрасному свету проходить сквозь них и отсекают видимый свет; и фоновая подсветка предусмотрена со стороны задней поверхности панели отображения и излучает, по меньшей мере, свет, проходящий через фильтрующие части.
Согласно второму аспекту настоящего изобретения, в первом аспекте настоящего изобретения схемы пикселей и оптические датчики сформированы из поликремния, а задняя подсветка излучает инфракрасный свет с более короткой длиной волны, чем длина волны края собственного поглощения кремния.
Согласно третьему аспекту настоящего изобретения, в первом аспекте настоящего изобретения задняя подсветка излучает инфракрасный свет, имеющий пиковую длину волны в спектре поглощения атмосферы.
Согласно четвертому аспекту настоящего изобретения, в третьем аспекте настоящего изобретения задняя подсветка излучает инфракрасный свет, имеющий пиковую длину волны в диапазоне от 850 нм до 960 нм.
Согласно пятому аспекту настоящего изобретения, в первом аспекте настоящего изобретения задняя подсветка включает в себя первый светящийся элемент, который излучает видимый свет; второй светящийся элемент, который излучает инфракрасный свет; светонаправляющую пластину; и отражающий лист, который предусмотрен на одной поверхности светонаправляющей пластины и который предоставляет возможность инфракрасному свету проходить сквозь него и отражает видимый свет, первый светящийся элемент размещается вдоль торцевой поверхности светонаправляющей пластины, а второй светящийся элемент размещается на стороне поверхности светонаправляющей пластины, где предусмотрен отражающий лист.
Согласно шестому аспекту настоящего изобретения, в первом аспекте настоящего изобретения задняя подсветка включает в себя первый светящийся элемент, который излучает видимый свет; и второй светящийся элемент, который излучает инфракрасный свет, и первый и второй светящиеся элементы размещаются на одной и той же подложке или заключены в один и тот же корпус.
Согласно седьмому аспекту настоящего изобретения, в первом аспекте настоящего изобретения задняя подсветка включает в себя, в качестве источника света, только светящийся элемент, который излучает инфракрасный свет.
Согласно восьмому аспекту настоящего изобретения, в первом аспекте настоящего изобретения фильтрующие части имеют полосу пропускания, подходящую для инфракрасного света, излучаемого из задней подсветки, и каждый из оптических датчиков размещается в позиции, в которой оптический датчик перекрывает соответствующую фильтрующую позицию при просмотре в направлении, перпендикулярном схемам пикселей.
Согласно девятому аспекту настоящего изобретения, в восьмом аспекте настоящего изобретения фильтрующие части имеют полосу пропускания, имеющую верхнее ограничение и нижнее ограничение, подходящие для инфракрасного света, излучаемого из задней подсветки.
Согласно десятому аспекту настоящего изобретения, в первом аспекте настоящего изобретения панель отображения дополнительно включает в себя фильтр, который предоставляет возможность видимому свету проходить сквозь него и отсекает свет с большими длинами волн, чем инфракрасный свет, излучаемый из задней подсветки.
Согласно одиннадцатому аспекту настоящего изобретения, в первом аспекте настоящего изобретения панель отображения дополнительно включает в себя фильтр, полоса пропускания которого включает в себя весь или часть диапазона видимого света и диапазона длин волн инфракрасного света, излучаемого из задней подсветки.
Преимущества изобретения
Согласно первому аспекту настоящего изобретения, поскольку фильтрующие части, которые предоставляют возможность инфракрасному свету проходить через них и отсекают видимый свет, предусмотрены на соответствующих путях света, входящего в оптические датчики, на изображение, полученное оптическими датчиками, не влияет видимый свет, включенный во внешний свет или свет задней подсветки, предоставляя возможность обнаруживать отраженный свет инфракрасного света, излученного из задней подсветки, посредством оптических датчиков. Соответственно, инфракрасный свет, отраженный от объекта, присутствующего поблизости от передней поверхности панели отображения, обнаруживается, и позиция прикосновения может быть определена с высокой точностью на основе изображения, на которое не оказывает влияние видимый свет, включенный в большом количестве во внешний свет или другие источники света (задняя подсветка). Кроме того, в панели отображения, которая предоставляет возможность инфракрасному свету проходить через нее легче, чем видимому свету, за счет повышения чувствительности к восприятию света панели отображения, позиция прикосновения может быть обнаружена с высокой точностью. Кроме того, даже если данные отображения изменяются, пропускаемость инфракрасного света не изменяется, и, таким образом, позиция прикосновения может быть обнаружена независимо от отображаемых данных. Кроме того, уменьшая яркость задней подсветки на величину, соответствующую повышению чувствительности к восприятию света, энергопотребление задней подсветки может быть снижено.
Согласно второму аспекту настоящего изобретения, когда схемы пикселей и оптические датчики сформированы из поликремния, имеющего чувствительность к восприятию инфракрасного света, инфракрасный свет, излучаемый из задней подсветки, обнаруживается оптическими датчиками, предоставляя возможность обнаруживать позицию прикосновения на основе результата считывания.
Согласно третьему или четвертому аспекту настоящего изобретения, устройство формирования изображения, которое может обнаруживать позицию прикосновения с высокой точностью, независимо от данных отображения, может быть сконфигурировано с помощью задней подсветки, которая излучает инфракрасный свет, имеющий пиковую длину волны в спектре поглощения атмосферы (наиболее предпочтительно, в диапазоне от 850 нм до 960 нм). Кроме того, предусматривая фильтры, полоса пропускания которых включает в себя диапазон длин волн света, излучаемого из задней подсветки, на соответствующих путях света, входящего в оптические датчики, влияние солнечного света, оказываемое на изображение, полученное оптическими датчиками, уменьшается, предоставляя возможность обнаруживать позицию прикосновения с большей точностью.
Согласно пятому аспекту настоящего изобретения, добавляя второй светящийся элемент в заднюю подсветку, который излучает видимый свет, задняя подсветка, которая излучает как видимый свет, так и инфракрасный свет, может быть сконфигурирована с помощью традиционной задней подсветки в неизменном виде.
Согласно шестому аспекту настоящего изобретения, посредством размещения светящегося элемента, который излучает видимый свет, и светящегося элемента, который излучает инфракрасный свет, на одной и той же подложке или заключая такие светящиеся элементы в один и тот же корпус, небольшая по размеру задняя подсветка, которая излучает как видимый свет, так и инфракрасный свет, может быть сформирована.
Согласно седьмому аспекту настоящего изобретения, предоставляя заднюю подсветку, которая излучает только инфракрасный свет, может быть сконфигурировано устройство отображения отражающего типа, которое может обнаруживать позицию прикосновения с высокой точностью, независимо от отображаемых данных.
Согласно восьмому аспекту настоящего изобретения, размещая каждый оптический датчик в позиции, в которой оптический датчик перекрывает соответствующую фильтрующую часть, имеющую полосу пропускания, подходящую для инфракрасного света, излучаемого из задней подсветки, при просмотре в направлении, перпендикулярном схеме пикселей, изображение, полученное оптическими датчиками, предохраняется от воздействия видимого света, предоставляя возможность обнаруживать позицию прикосновения с высокой точностью.
Согласно девятому аспекту настоящего изобретения, размещая каждый оптический датчик в позиции, в которой оптический датчик перекрывает полосовой фильтр, имеющий верхнее ограничение и нижнее ограничение, подходящие для инфракрасного света, излучаемого из задней подсветки, при просмотре в направлении, перпендикулярном схеме пикселей, изображение, полученное оптическими датчиками, предохраняется от воздействия видимого света, и свет, отличный от требуемого инфракрасного света, уменьшается, предоставляя возможность обнаруживать позицию прикосновения с высокой точностью.
Согласно десятому аспекту настоящего изобретения, предоставляя фильтр, который предоставляет возможность видимому свету проходить сквозь него, и отсекает свет с большими длинами волн, чем инфракрасный свет, излучаемый из задней подсветки, свет, отличный от видимого света, требуемого для отображения, и требуемого инфракрасного света, удаляется, предоставляя возможность обнаруживать позицию прикосновения с высокой точностью. В частности, когда каждый оптический датчик размещается в позиции, в которой оптический датчик перекрывает соответствующую фильтрующую часть, имеющую полосу пропускания, подходящую для инфракрасного света, излучаемого из задней подсветки, при просмотре в направлении, перпендикулярном схемам пикселей, полосовые фильтры, имеющие верхнее ограничение и нижнее ограничение, подходящие для инфракрасного света, излучаемого из задней подсветки, могут быть легко сформированы на соответствующих путях света, входящего в оптические датчики.
Согласно одиннадцатому аспекту настоящего изобретения, предоставляя фильтр, полоса пропускания которого включает в себя весь или часть диапазона видимого света и диапазона длин волн инфракрасного света, излучаемого из задней подсветки, свет, отличный от видимого света, требуемого для отображения, и требуемого инфракрасного света, удаляется, предоставляя возможность обнаруживать позицию прикосновения с высокой точностью.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 - это блок-схема, показывающая конфигурацию жидкокристаллического устройства формирования изображения согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.2 - это блок-схема, показывающая подробную конфигурацию жидкокристаллической панели устройства, показанного на фиг.1.
Фиг.3 - это временная диаграмма для устройства, показанного на фиг.1.
Фиг.4 - это чертеж, показывающий поперечное сечение жидкокристаллической панели и местоположение структуры задней подсветки устройства, показанного на фиг.1.
Фиг.5 - это схема, показывающая принцип способа считывания изображения в отраженном свете в устройстве, показанном на фиг.1.
Фиг.6A - это схема, показывающая пример отсканированного изображения, полученного устройством, показанным на фиг.1.
Фиг.6B - это схема, показывающая другой пример отсканированного изображения, полученного устройством, показанным на фиг.1.
Фиг.7 - это график, показывающий спектр обычного солнечного света.
Фиг.8 - это схема, показывающая первую примерную конфигурацию задней подсветки устройства, показанного на фиг.1.
Фиг.9 - это схема, показывающая вторую примерную конфигурацию задней подсветки устройства, показанного на фиг.1.
Фиг.10 - это схема, показывающая третью примерную конфигурацию задней подсветки устройства, показанного на фиг.1.
Фиг.11 - это схема, показывающая четвертую примерную конфигурацию задней подсветки устройства, показанного на фиг.1.
Фиг.12 - это схема, показывающая пятую примерную конфигурацию задней подсветки устройства, показанного на фиг.1.
Фиг.13 - это вертикальный вид в разрезе задней подсветки, показанной на фиг.12.
Фиг.14 - это график, показывающий спектральные характеристики пропускания жидкокристаллической панели устройства, показанного на фиг.1.
Фиг.15 - это график, показывающий характеристику чувствительности датчика и характеристику чувствительности к восприятию света панели устройства, показанного на фиг.1.
Фиг.16 - это блок-схема, показывающая конфигурацию жидкокристаллического устройства формирования изображения согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.17 - это чертеж, показывающий поперечное сечение жидкокристаллической панели (первый пример) жидкокристаллического устройства формирования изображения согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.18A - это график, показывающий пример характеристики пропускания фильтра, пропускающего инфракрасный свет, показанного на фиг.17.
Фиг.18B - это график, показывающий другой пример характеристики пропускания фильтра, пропускающего инфракрасный свет, показанного на фиг.17.
Фиг.19 - это чертеж, показывающий поперечное сечение жидкокристаллической панели (второй пример) жидкокристаллического устройства формирования изображения согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.20A - это график, показывающий пример характеристики пропускания поверхностного фильтра, показанного на фиг.19.
Фиг.20B - это график, показывающий другой пример характеристики пропускания поверхностного фильтра, показанного на фиг.19.
Фиг.21 - это вертикальный вид в разрезе традиционной жидкокристаллической панели, имеющей часть обнаружения инфракрасного излучения.
Описание ссылочных символов
1 Схема пикселя
2 Оптический датчик
3 Фильтр, пропускающий инфракрасный свет
4 Белый LED
5 Инфракрасный LED
6 Полимерный корпус
7 Поверхностный фильтр
10 и 18 Жидкокристаллическое устройство формирования изображения
11, 81 и 82 Жидкокристаллическая панель с встроенными датчиками
12 Блок обработки отображаемых данных
13 Аналого-цифровой (A/D) преобразователь
14 Блок обработки данных датчика
15 и 19 Задняя подсветка
16 Схема возбуждения панели
17 Матрица пикселей
24 Фотодиод
41 Стеклянная подложка
42 Жидкокристаллический слой
43 Светозащитная пленка
44 Цветовой фильтр
51 Свет задней подсветки
52 Внешний свет
53 Объект
64, 68 и 74 Светонаправляющая пластина
65, 70 и 72 Отражающий лист
Оптимальный режим осуществления изобретения
(Первый вариант осуществления)
Фиг.1 - это блок-схема, показывающая конфигурацию жидкокристаллического устройства формирования изображения согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения. Жидкокристаллическое устройство 10 формирования изображения, показанное на фиг.1, включает в себя жидкокристаллическую панель 11 с встроенными датчиками, блок 12 обработки отображаемых данных, A/D-преобразователь 13, блок 14 обработки данных датчика и заднюю подсветку 15. Жидкокристаллическая панель 11 с встроенными датчиками (далее в данном документе именуемая как жидкокристаллическая панель 11) включает в себя схему 16 возбуждения панели и матрицу 17 пикселей. Матрица 17 пикселей включает в себя множество схем 1 пикселей и множество оптических датчиков 2, которые размещены двумерным образом. Фильтры 3, пропускающие инфракрасный свет, которые предоставляют возможность инфракрасному свету проходить сквозь них и отсекают видимый свет, предусмотрены на соответствующих путях света, входящего в оптические датчики 2.
Отображаемые данные D1 вводятся в жидкокристаллическое устройство 10 формирования изображения из внешнего источника. Блок 12 обработки отображаемых данных выполняет, если необходимо, процесс корректировки цвета, процесс преобразования частоты кадров и т.д. по отображаемым данным D1 и выводит отображаемые данные D2. Схема 16 возбуждения панели записывает напряжения согласно отображаемым данным D2 в соответствующие схемы 1 пикселей жидкокристаллической панели 11. При этом изображение на основе отображаемых данных D2 отображается на жидкокристаллической панели 11.
Задняя подсветка 15 освещает заднюю поверхность жидкокристаллической панели 11 светом (светом задней подсветки) на основе напряжения источника электропитания, подаваемого от схемы электропитания задней подсветки (не показана). Задняя подсветка 15 включает в себя белые LED (светоизлучающие диоды) 4, которые излучают белый свет (видимый свет); и инфракрасные LED 5, которые излучают инфракрасный свет. Отметим, что вместо белых LED 4 любой светящийся элемент, который излучает видимый свет, может быть использован, а вместо инфракрасных LED 5 любой светящийся элемент, который излучает инфракрасный свет, может быть использован. Например, вместо белых LED 4 красный, зеленый и синий LED могут использоваться в комбинации, или могут использоваться флуоресцентные лампы с холодным катодом (CCFL).
Схема 16 возбуждения панели выполняет операцию считывания напряжений согласно количествам принятого света из соответствующих оптических датчиков 2, в дополнение к операции записи напряжений в соответствующие схемы 1 пикселей. Выходные сигналы из соответствующих оптических датчиков 2 выводятся наружу в жидкокристаллическую панель 11 в качестве выходных сигналов SS датчиков. A/D-преобразователь 13 преобразует аналоговые выходные сигналы SS датчика в цифровые сигналы. Блок 14 обработки данных датчика формирует цифровое изображение (далее в данном документе именуемое отсканированным изображением) на основе цифровых сигналов, выведенных из A/D-преобразователя 13. Отсканированное изображение может включать в себя изображение объекта, который должен быть обнаружен (например, палец, перо и т.д.; далее в данном документе именуемого объектом), который присутствует поблизости от передней поверхности жидкокристаллической панели 11. Блок 14 обработки данных датчика выполняет процесс распознавания изображения по отсканированному изображению, чтобы обнаруживать объект, и, таким образом, определяет позицию объекта в отсканированном изображении и выводит данные Co о координатах, представляющие позицию прикосновения.
Фиг.2 - это блок-схема, показывающая подробную конфигурацию жидкокристаллической панели 11. Как показано на фиг.2, матрица 17 пикселей включает в себя m сканирующих сигнальных линий G1-Gm; 3n сигнальных линий SR1-SRn, SG1-SGn и SB1-SBn данных; и (m×3n) схем 1 пикселей. В дополнение к ним матрица 17 пикселей включает в себя (m×n) оптических датчиков 2; m линий RW1-RWm считывания датчиков и m линий RS1-RSm сброса датчиков. Жидкокристаллическая панель 11 сформирована с помощью поликремния.
Сканирующие сигнальные линии G1-Gm размещаются параллельно друг другу. Сигнальные линии SR1-SRn, SG1-SGn и SB1-SBn данных размещаются параллельно друг другу так, чтобы вертикально пересекать сканирующие сигнальные линии G1-Gm. Линии RW1-RWm считывания датчиков и линии RS1-RSm сброса датчиков размещаются параллельно сканирующим сигнальным линиям G1-Gm.
Схемы 1 пикселей соответственно предусмотрены рядом с пересечениями сканирующих сигнальных линий G1-Gm и сигнальных линий SR1-SRn, SG1-SGn и SB1-SBn данных. Схемы 1 пикселей, в целом, размещаются двумерным образом так, что m схем 1 пикселей размещаются в направлении столбца (вертикальное направление на фиг.2), а 3n схем 1 пикселей размещаются в направлении строки (горизонтальное направление на фиг.2). Схемы 1 пикселей классифицируются на R-схемы 1r пикселей, G-схемы 1g пикселей и B-схемы 1b пикселей в зависимости от цвета предусмотренного цветового фильтра. Три типа схем пикселей размещаются рядом друг с другом в направлении строки в порядке R, G и B, и три схемы пикселей формируют один пиксель.
Каждая схема 1 пикселя включает в себя TFT (тонкопленочный транзистор) 21 и жидкокристаллическую емкость 22. Электрод затвора TFT 21 соединен с соответствующей сканирующей сигнальной линией Gi (i является целым числом между 1 и m включительно), электрод истока соединен с соответствующей одной из сигнальных линий SRj, SGj и SBj данных (j является целым числом между 1 и n включительно), а электрод стока соединен с одним электродом жидкокристаллической емкости 22. К другому электроду жидкокристаллической емкости 22 прикладывается напряжение общего электрода. Сигнальные линии SG1-SGn данных, соединенные с G-схемами 1g пикселей, далее в данном документе именуются сигнальными G-линиями данных, а сигнальные линии SB1-SBn данных, соединенные с B-схемами 1b пикселей, именуются сигнальными B-линиями данных. Отметим, что каждая схема 1 пикселя может включать в себя дополнительную емкость.
Светопропускание схемы 1 пикселя (яркость субпикселя) определяется напряжением, записанным в схеме 1 пикселя. Чтобы записать определенное напряжение в схему 1 пикселя, соединенную со сканирующей сигнальной линией Gi и сигнальной линией SXj данных (X - любое из R, G и B), напряжение высокого логического уровня (напряжение, которое переводит TFT 21 во включенное состояние) прикладывается к сканирующей сигнальной линии Gi, а напряжение, которое должно быть записано, прикладывается к сигнальной линии SXj данных. Записывая напряжение согласно отображаемым данным D2 в схему 1 пикселя, яркость субпикселя может быть установлена на требуемом уровне.
Каждый оптический датчик 2 включает в себя конденсатор 23, фотодиод 24 и предварительный усилитель 25 датчика и предусмотрен для каждого пикселя. Один электрод конденсатора 23 соединен с катодным выводом фотодиода 24 (эта точка соединения далее в данном документе упоминается как узел P). Другой электрод конденсатора 23 соединен с соответствующей линией RWi считывания датчиков, а анодный вывод фотодиода 24 соединен с соответствующей линией RSi сброса датчика. Предварительный усилитель 25 датчика конфигурируется посредством TFT, имеющего вывод затвора, соединенный с узлом P, и имеющего вывод стока, соединенный с соответствующей сигнальной B-линией SBj данных, и имеющего вывод истока, соединенный с соответствующей сигнальной G-линией SGj данных.
Чтобы обнаруживать количество света посредством оптического датчика 2, соединенного с линией RWi считывания датчика, сигнальной B-линией SBj данных и т.д., предварительно определенное напряжение прикладывается к линии RWi считывания датчика и линии RSi сброса датчика, а напряжение VDD источника электропитания прикладывается к сигнальной B-линии SBj данных. Когда после того как предварительно определенное напряжение прикладывается к линии RWi считывания датчика и линии RSi сброса датчика, когда свет входит в фотодиод 24, ток согласно количеству поступающего света протекает через фотодиод 24, и, соответственно, напряжение в узле P уменьшается на величину, соответствующую величине протекающего тока. Прикладывая, в этот момент, высокое напряжение к линии RWi считывания датчика, чтобы поднимать напряжение в узле P и устанавливать напряжение затвора предварительного усилителя 25 датчика в пороговое значение или выше, и затем прикладывая напряжение VDD источника электропитания к сигнальной B-линии SBj данных, напряжение в узле P усиливается предварительным усилителем 25 датчика, и усиленное напряжение выводится в сигнальную G-линию SGj данных. Следовательно, на основе напряжения сигнальной G-линии SGj данных количество света, обнаруженного оптическим датчиком 2, может быть определено.
Вокруг матрицы 17 пикселей предусмотрены схема 31 возбуждения сканирующих сигнальных линий, схема 32 возбуждения сигнальных линий данных, схема 33 возбуждения строковых датчиков, p выходных усилителей 34 датчиков (p является целым числом между 1 и n включительно) и множество переключателей 35-38. Схема 31 возбуждения сканирующих сигнальных линий, схема 32 возбуждения сигнальных линий данных и схема 33 возбуждения строковых датчиков соответствуют схеме 16 возбуждения панели на фиг.1.
Схема 32 возбуждения сигнальных линий данных имеет 3n выходных контактов для соответствующих 3n сигнальных линий данных. Переключатели 35, соответственно, предусмотрены между сигнальными G-линиями SG1-SGn данных и выходными контактами, предусмотренными для соответствующих сигнальных G-линий SG1-SGn данных, а переключатели 36 соответственно предусмотрены между сигнальными B-линиями SB1-SBn данных и n выходными контактами, предусмотренными для соответствующих сигнальных B-линий SB1-SBn данных. Сигнальные G-линии SG1-SGn данных поделены на группы, каждая из которых включает в себя p сигнальных G-линий данных. Один переключатель 37 предусмотрен между k-ой сигнальной G-линией данных в каждой группе (k является целым числом между 1 и p включительно) и входным контактом выходного усилителя 34 k-го датчика. Один переключатель 38 предусмотрен между каждой из сигнальной B-линий SB1-SBn данных и напряжением VDD источника электропитания. Соответствующие номера переключателей 35-38, включенных в фиг.2, все являются n.
В жидкокристаллическом устройстве 10 формирования изображения период одного кадра поделен на период отображения, в течение которого сигналы (сигналы напряжений согласно отображаемым данным) записываются в соответствующие схемы пикселей, и период считывания, в течение которого сигналы (сигналы напряжений согласно количествам принятого света) считываются из соответствующих оптических датчиков. Схемы, показанные на фиг.2, выполняют разные операции в течение периода отображения и периода считывания. Во время периода отображения переключатели 35 и 36 переводятся во включенное состояние, а переключатели 37 и 38 переводятся в выключенное состояние. С другой стороны, во время периода считывания переключатели 35 и 36 переводятся в выключенное состояние, переключатели 38 переводятся во включенное состояние, а переключатели 37 переводятся во включенное состояние способом временного разделения, так что сигнальные G-линии SG1-SGn данных соединяются с входными контактами выходных усилителей 34 датчиков группа за группой по очереди.
В течение периода отображения схема 31 возбуждения сканирующих сигнальных линий и схема 32 возбуждения сигнальных линий данных работают. Схема 31 возбуждения сканирующих сигнальных линий выбирает, во время каждой линии, одну сканирующую сигнальную линию из прочих сканирующих сигнальных линий G1-Gm согласно сигналу C1 управления синхронизацией и прикладывает напряжение высокого логического уровня к выбранной сканирующей сигнальной линии и прикладывает напряжение низкого логического уровня к другим сканирующим сигнальным линиям. Схема 32 возбуждения сигнальных линий данных возбуждает сигнальные линии SR1-SRn, SG1-SGn и SB1-SBn данных посредством системы с чередованием строк на основе отображаемых данных DR, DG и DB, выведенных из блока 12 обработки отображаемых данных. Более конкретно, схема 32 возбуждения сигнальных линий данных хранит, по меньшей мере, часть каждых из отображаемых данных DR, DG и DB для одной строки и прикладывает, во время каждой линии, напряжения согласно частям отображаемых данных для одной строки к сигнальным линиям SR1-SRn, SG1-SGn и SB1-SBn данных. Отметим, что схема 32 возбуждения сигнальных линий данных может возбуждать сигнальные линии SR1-SRn, SG1-SGn и SB1-SBn данных посредством системы последовательного возбуждения по точкам.
В течение периода считывания схема 33 возбуждения строковых датчиков и выходные усилители 34 датчиков работают. Схема 33 возбуждения строковых датчиков выбирает, во время каждой линии, каждую из линий RW1-RWm считывания датчиков и линий RS1-RSm сброса датчиков согласно сигналу C2 управления синхронизацией и прикладывает предварительно определенное напряжение считывания и предварительно определенное напряжение сброса к выбранной линии считывания датчика и линии сброса датчика, соответственно, и прикладывает напряжение, отличное от приложенных при выборе, к другим сигнальным линиям. Следует отметить, что типично продолжительность для одной линии отличается между периодом отображения и периодом считывания. Выходные усилители 34 датчиков усиливают напряжения, выбираемые их соответствующими переключателями 37, и выводят усиленные напряжения как выходные сигналы SS1-SSp датчиков.
Фиг.3 - это временная диаграмма для жидкокристаллического устройства 10 формирования изображения. Как показано на фиг.3, сигнал VSYNC синхронизации кадров переходит на высокий логический уровень в каждом периоде кадра. Период одного кадра поделен на период отображения и период считывания. Сигнал SC считывания - это сигнал, указывающий, является ли текущий период периодом отображения или периодом считывания. Сигнал SC считывания находится на низком логическом уровне в течение периода отображения и на высоком логическом уровне в течение периода считывания.
В течение периода отображения переключатели 35 и 36 переводятся во включенное состояние, и все сигнальные линии SR1-SRn, SG1-SGn и SB1-SBn данных соединяются со схемой 32 возбуждения сигнальных линий данных. В течение периода отображения сначала напряжение сканирующей сигнальной линии G1 переходит на высокий логический уровень. Затем напряжение сканирующей сигнальной линии G2 переходит на высокий логический уровень, и после этого напряжения сканирующих сигнальных линий G3-Gm переходят на высокий уровень по очереди. Пока напряжение сканирующей сигнальной линии Gi находится на высоком логическом уровне, напряжения, которые должны быть записаны в 3n схем 1 пикселей, соединенных со сканирующей сигнальной линией Gi, прикладываются к сигнальным линиям SR1-SRn, SG1-SGn и SB1-SBn данных.
В течение периода считывания переключатели 38 переводятся во включенное состояние, а переключатели 37 переводятся во включенное состояние способом временного разделения. Следовательно, напряжение VDD источника электропитания устойчиво прикладывается к сигнальным B-линиям SB1-SBn данных, и сигнальные G-линии SG1-SGn данных соединяются с входными контактами выходных усилителей 34 датчиков способом временного разделения. В течение периода считывания сначала выбираются линия RW1 считывания датчика и линия RS1 сброса датчика. Затем выбираются линия RW2 считывания датчика и линия RS2 сброса датчика, и после этого линии RW3-RWm считывания датчиков и линии RS3-RSm сброса датчиков выбираются попарно по очереди. Напряжение считывания и напряжение сброса прикладываются к выбранной линии считывания датчика и линии сброса датчика, соответственно. Пока выбираются линия RWi считывания датчика и линия RSi сброса датчика, напряжения согласно количествам света, обнаруженного соответствующими n оптическими датчиками 2, подключенными к линии RWi считывания датчика, выводятся в сигнальные G-линии SG1-SGn данных, соответственно.
Фиг.4 - это чертеж, показывающий поперечное сечение жидкокристаллической панели 11 и расположение структуры задней подсветки 15. Жидкокристаллическая панель 11 имеет структуру, в которой жидкокристаллический слой 42 вставлен между двумя стеклянными подложками 41a и 41b. Одна стеклянная подложка 41a имеет светозащитную пленку 43, цветовые фильтры 44r, 44g и 44b трех цветов, противоэлектрод 45 и т.д., предусмотренные на ней. Другая стеклянная подложка 41b имеет пиксельные электроды 46, сигнальные линии 47 данных, оптические датчики 2 и т.д., предусмотренные на ней. Выравнивающие пленки 48 предусмотрены на соответствующих поверхностях стеклянных подложек 41a и 41b, которые обращены лицевой стороной друг к другу, и поляризационные пластины 49 предусмотрены на соответствующих других поверхностях. Из двух поверхностей жидкокристаллической панели 11 поверхность на стороне стеклянной подложки 41a служит в качестве передней поверхности, а поверхность на стороне стеклянной подложки 41b служит в качестве задней поверхности. Задняя подсветка 15 предусмотрена со стороны задней поверхности жидкокристаллической панели 11. В примере, показанном на фиг.4, фотодиод 24, включенный в оптический датчик 2, предусмотрен рядом с пиксельным электродом 46, где предусмотрен синий цветовой фильтр 44b. Фильтр 3, пропускающий инфракрасный свет, предусмотрен в синем цветовом фильтре 44b.
Фильтр 3, пропускающий инфракрасный свет, необязательно должен полностью отсекать видимый свет, при условии, что фильтр 3, пропускающий инфракрасный свет, предусмотрен с целью предоставления возможности инфракрасному свету проходить сквозь него и отсечения видимого света, и, таким образом, фильтр 3, пропускающий инфракрасный свет, может допускать, например, чтобы порядка нескольких десятков процентов видимого света проходило сквозь него. Кроме того, фильтр 3, пропускающий инфракрасный свет, может предоставлять возможность не только инфракрасному свету, но также и свету, имеющему длины волн большие, чем у видимого света, проходить сквозь него. Альтернативно, фильтр 3, пропускающий инфракрасный свет, может быть сформирован из светозащитной пленки. Альтернативно, фильтр 3, пропускающий инфракрасный свет, может иметь конфигурацию, в которой материалы, используемые для цветовых фильтров 44r, 44g и 44b, наложены друг на друга. Накладываемые комбинации включают в себя комбинацию из красного цветового фильтра 44r и зеленого цветового фильтра 44g, комбинацию красного цветового фильтра 44r и синего цветового фильтра 44b, комбинацию зеленого цветового фильтра 44g и синего цветового фильтра 44b и комбинацию красного цветового фильтра 44r, зеленого цветового фильтра 44g и синего цветового фильтра 44b. В случае наложения толщина цветовых фильтров может отличаться от толщины других пикселей.
Когда жидкокристаллическое устройство 10 формирования изображения обнаруживает позицию прикосновения на экране дисплея, жидкокристаллическое устройство 10 формирования изображения использует способ считывания изображения в отраженном свете. Фиг.5 - это схема, показывающая принцип способа считывания изображения в отраженном свете. В этом способе оптический датчик 2, включающий в себя фотодиод 24, обнаруживает отраженный свет освещения 51 задней подсветки. Более конкретно, свет 51 задней подсветки, излучаемый из задней подсветки 15, проходит насквозь и выходит из жидкокристаллической панели 11 через переднюю поверхность жидкокристаллической панели 11. В это время, когда объект 53, такой как палец, присутствует поблизости от передней поверхности жидкокристаллической панели 11, свет 51 задней подсветки отражается от объекта 53. Например, подушечки пальцев человека хорошо отражают свет, включая инфракрасный свет. Отраженный свет освещения 51 задней подсветки проходит сквозь стеклянную подложку 41a, жидкокристаллический слой 42 и т.д. и входит в оптический датчик 2. Таким образом, с помощью оптического датчика 2 изображение объекта 53 в отраженном свете, созданное светом 51 задней подсветки, может быть обнаружено.
Оптический датчик 2, включающий в себя фотодиод 24, обнаруживает внешний свет 52 в дополнение к отраженному свету освещения 51 задней подсветки. Более конкретно, внешний свет 52, входящий в жидкокристаллическую панель 11, проходит сквозь стеклянную подложку 41a, жидкокристаллический слой 42 и т.д. и входит в фотодиод 24. В это время, когда объект 53 присутствует поблизости от передней поверхности жидкокристаллической панели 11, внешний свет 52 блокируется от вхождения в фотодиод 24 объектом 53. Таким образом, когда внешний свет 52 яркий, изображение объекта 53 в отраженном свете, созданное светом 51 задней подсветки, и теневое изображение объекта 53, созданное внешним светом 52, получаются одновременно.
Фиг.6A и 6B - это схемы, показывающие примеры отсканированного изображения, включающего в себя изображение пальца. Отсканированное изображение, показанное на фиг.6A - это изображение, полученное, когда внешний свет 52 является темным, и включает в себя изображение подушечки пальца в отраженном свете. Отсканированное изображение, показанное на фиг.6B - это изображение, полученное, когда внешний свет 52 является ярким, и включает в себя теневое изображение пальца и изображение подушечки пальца в отраженном свете. Блок 14 обработки данных датчика выполняет процесс распознавания изображения по таким отсканированным изображениям и выводит данные Co о координатах, представляющих позицию прикосновения.
Подробности задней подсветки 15, включающей в себя инфракрасные LED 5, будут описаны ниже. Как описано выше, фильтры 3, пропускающие инфракрасный свет, предусмотрены на соответствующих путях света, входящего в оптические датчики 2. Следовательно, для инфракрасных LED 5, используются инфракрасные LED, которые излучают инфракрасный свет в диапазоне длин волн, которые проходят сквозь фильтры 3, пропускающие инфракрасный свет. Например, для инфракрасных LED 5, используются инфракрасные LED, которые излучают инфракрасный свет с более короткой длиной волны, чем длина волны края собственного поглощения кремния (около 1100 нм). Используя такие инфракрасные LED, когда схемы 1 пикселей и оптические датчики 2 сформированы из поликремния, инфракрасный свет, излучаемый инфракрасными LED 5, может обнаруживаться оптическими датчиками 2.
Альтернативно, для инфракрасных LED 5, могут использоваться инфракрасные LED, которые излучают инфракрасный свет, имеющий пиковую длину волны в спектре поглощения атмосферы. Наиболее предпочтительно, могут использоваться инфракрасные LED, которые излучают инфракрасный свет, имеющий пиковую длину волны в диапазоне от 850 нм до 960 нм. Фиг.7 - это график, показывающий спектр обычного солнечного света. Спектр поглощения атмосферы ссылается на спектр, где солнечный свет ослабляется атмосферой, а конкретно ссылается на диапазон длин волн от 780 нм до 820 нм с пиком ослабления в 800 нм, диапазон длин волн от 850 нм до 960 нм с пиком ослабления в 920 нм, и т.д. В этом диапазоне длин волн солнечный свет ослабляется посредством рассеивающего ослабления воздухом, имеющим молекулы азота и кислорода в качестве главных компонентов и аэрозоль, поглощения водяным паром или поглощения молекулами озона, кислорода и углекислого газа.
Солнечный свет ослабляется при прохождении через атмосферу из-за вышеописанного атмосферного поглощения, и, таким образом, слабее на земле, чем в космическом пространстве. В частности, инфракрасный свет в диапазоне длин волн от 850 нм до 960 нм поглощается водяным паром в атмосфере, и, таким образом, значительно ослабляется. Когда используются инфракрасные LED 5, которые излучают инфракрасный свет в диапазоне длин волн, где солнечный свет таким образом ослаблен, предусматривая полосовые фильтры, полоса пропускания которых включает в себя диапазон длин волн инфракрасного света, на соответствующих путях света, входящего в оптические датчики 2, влияние солнечного света, оказываемое на отсканированное изображение, уменьшается, предоставляя возможность обнаруживать позицию прикосновения с высокой точностью.
Фиг.8-12 являются схемами, показывающими с первой по пятую примерные конфигурации задней подсветки, соответственно. В задних подсветках 15a-15e, показанных на фиг.8-12, соответственно, две пластины 61 и 62 с линзами и светорассеивающая пластина 63 предусмотрены на одной поверхности светонаправляющей пластины 64 или 74, а отражающая пластина 65 или 72 предусмотрена на другой поверхности.
В задних подсветках 15a и 15b, показанных на фиг.8 и 9, гибкая печатная плата 66, имеющая белые LED 4, размещенные на ней одномерным образом, предусмотрена на торцевой поверхности светонаправляющей пластины 64, а источник инфракрасного света предусмотрен на стороне поверхности светонаправляющей пластины 64, где предусмотрен отражающий лист 65. В задней подсветке 15a предусмотрена монтажная плата 67, имеющая в качестве источника инфракрасного света инфракрасные LED 5, размещенные на ней двумерным образом. В задней подсветке 15b предусмотрен источник инфракрасного света, включающий в себя светонаправляющую пластину 68, гибкую печатную плату 69, имеющую инфракрасные LED 5, размещенные на ней одномерным образом (которые предусмотрены на торцевой поверхности светонаправляющей пластины 68), и отражающий лист 70. Для отражающего листа 65 используется отражающая пластина, которая предоставляет возможность инфракрасному свету проходить сквозь нее и отражает видимый свет (например, отражающая пластина, сформированная из полиэфирной смолы). Для отражающего листа 70 используется отражающая пластина, которая отражает инфракрасный свет. Таким образом, добавляя источник инфракрасного света в заднюю подсветку, которая излучает видимый свет, задняя подсветка 15, которая излучает как видимый свет, так и инфракрасный свет, может быть сконфигурирована с помощью традиционной задней подсветки в неизменном виде.
В задней подсветке 15c, показанной на фиг.10, гибкая печатная плата 71, имеющая смесь белых LED 4 и инфракрасных LED 5, размещенных на ней одномерным образом, предусмотрена на торцевой поверхности светонаправляющей пластины 64. Два типа LED размещаются на гибкой печатной плате 71, например, поочередно. Для отражающего листа 72 используется отражающая пластина, которая отражает как видимый свет, так и инфракрасный свет. Размещая таким образом смесь белых LED 4 и инфракрасных LED 5 вдоль торцевой поверхности светопроводящей пластины 64, может быть сконфигурирована задняя подсветка 15, которая имеет ту же структуру, что и традиционные задние подсветки, и которая излучает как видимый свет, так и инфракрасный свет.
В задней подсветке 15d, показанной на фиг.11, гибкая печатная плата 73, имеющая полимерные корпуса 6, каждый из которых заключает в себя белый LED 4 и инфракрасный LED 5 вместе, размещенные на ней одномерным образом, предусмотрена на торцевой поверхности светонаправляющей пластины 64. Заключая, таким образом, белый LED 4 и инфракрасный LED 5 в одном полимерном корпусе 6, большое число световых LED-элементов может быть размещено в узком месте. Отметим, что в одном полимерном корпусе 6 могут быть заключены один белый LED 4 и один инфракрасный LED 5, или могут быть заключены множество белых LED 4 и множество инфракрасных LED 5. Альтернативно, множество интегральных схем, каждая из которых включает в себя белые LED 4, и множество интегральных схем, каждая из которых включает в себя инфракрасные LED 5, могут быть размещены на одной и той же плате.
В задней подсветке 15e, показанной на фиг.12, гибкая печатная плата 66, имеющая белые LED 4, размещенные на ней одномерным образом, предусмотрена на одной торцевой поверхности светонаправляющей пластины 74, а гибкая печатная плата 69, имеющая инфракрасные LED 5, размещенные на ней одномерным образом, предусмотрена на противоположной торцевой поверхности светонаправляющей пластины 74. Фиг.13 - это вид в поперечном разрезе задней подсветки 15e. Светонаправляющая пластина 74 сконструирована так, что белый свет, входящий с одной торцевой поверхности, и инфракрасный свет, входящий с противоположной торцевой поверхности, распространяются сквозь нее. Таким образом, размещая отдельно белые LED 4 и инфракрасные LED 5 вдоль двух боковых поверхностей светонаправляющей пластины 74, может быть сконфигурирована задняя подсветка 15, в которой одна и та же светонаправляющая пластина используется двумя типами LED, а другие элементы задней подсветки совместно используются между ними, и которая излучает как видимый свет, так и инфракрасный свет.
Действия жидкокристаллического устройства 10 формирования изображения согласно настоящему варианту осуществления будут описаны ниже. Фиг.14 - это график, показывающий спектральные характеристики пропускания жидкокристаллической панели 11. Фиг.14 описывает светопропускание, включающее в себя светосилу панели между двумя поляризационными пластинами 49 (светопропускаемость, когда свет, входящий в одну поляризационную пластину, излучается из другой поляризационной пластины) для белого отображения и черного отображения. Как показано на фиг.14, пропускание панелью инфракрасного света приблизительно равно 40% при максимуме, а пропускание панелью видимого света для белого отображения равно приблизительно 5% в среднем. Пропускание панелью инфракрасного света достигает своего максимума, когда длина волны равна 912 нм.
Когда оптический датчик 2 обнаруживает отраженный свет освещения задней подсветки (свет, отраженный от пальца и т.д.), свет задней подсветки проходит сквозь жидкокристаллическую панель 11 и отражается от пальца и после этого входит в оптический датчик 2. Следовательно, интенсивность отраженного света, когда инфракрасный свет с длиной волны 912 нм служит в качестве света задней подсветки, приблизительно в 32 раза больше, чем когда видимый свет служит в качестве света задней подсветки (32={светопропускание от задней подсветки к пальцу}×{светопропускание от пальца к оптическому датчику}={0,4-0,05}×{0,4-0,05×0,5}). По существу, интенсивность отраженного света, когда инфракрасный свет с идеальной длиной волны служит в качестве света задней подсветки, значительно больше, чем когда видимый свет служит в качестве света задней подсветки.
Фиг.15 - это график, показывающий характеристику чувствительности оптических датчиков 2 и характеристику чувствительности к восприятию света жидкокристаллической панели 11. Фиг.15 описывает чувствительность датчика, где чувствительность, когда длина волны равна 300 нм, равна 100%. Поскольку энергия света пропорциональна частоте (обратно пропорциональна длине волны), как показано на фиг.15, чувствительность датчика обратно пропорциональна длине волны. Отметим, однако, что, когда длина волны равна 1050 нм или более, коэффициент поглощения поликремния увеличивается, и, таким образом, чувствительность датчика резко уменьшается.
Когда характеристика чувствительности к восприятию света жидкокристаллической панели 11 определяется на основе спектральных характеристик светопроницаемости, показанных на фиг.14, и чувствительности датчика, показанной на фиг.15, получается характеристика, показанная пунктирной линией на фиг.15. Отметим, что этот результат получается умножением, для каждой длины волны, светопроницаемости, показанной на фиг.14, на относительную чувствительность, показанную сплошной линией на фиг.15, и представляет результат умножения в форме, где чувствительность, когда длина волны равна 912 нм (в это время чувствительность к восприятию света панели достигает своего максимума), равна 100%. Согласно фиг.15, средняя чувствительность панели к восприятию света для видимого света равна приблизительно 3,72% чувствительности панели к восприятию света для света с длиной волны 912 нм. Следовательно, чувствительность панели к восприятию света, когда инфракрасный свет с длиной волны в 912 нм служит в качестве света задней подсветки, приблизительно в 20 раз больше, чем когда видимый свет служит в качестве света задней подсветки. По существу, жидкокристаллическая панель 11 имеет свойства того, что пропускаемость инфракрасного света значительно выше, чем пропускаемость видимого света, и чувствительность панели к восприятию света, когда инфракрасный свет служит в качестве света задней подсветки, выше, чем чувствительность к восприятию света, когда видимый свет служит в качестве света задней подсветки.
В жидкокристаллическом устройстве 10 формирования изображения согласно настоящему варианту осуществления фильтры 3, пропускающие инфракрасный свет, которые предоставляют возможность инфракрасному свету проходить сквозь них и отсекают видимый свет, предусмотрены на соответствующих путях света, входящего в оптические датчики 2. Таким образом, на отсканированное изображение не влияет видимый свет, включенный во внешний свет или свет задней подсветки, предоставляя возможность обнаруживать отраженный свет инфракрасного освещения, излучаемого из задней подсветки 15, оптическими датчиками 2. Соответственно, инфракрасный свет, отраженный от объекта, обнаруживается, и позиция прикосновения может быть определена с высокой точностью на основе изображения, на которое не оказывает влияние видимый свет, включенный в большом количестве во внешний свет или другие источники света (задняя подсветка).
Предоставляя заднюю подсветку 15, включающую в себя инфракрасные LED 5, чтобы формировать свет задней подсветки, включающий в себя инфракрасный свет, чувствительность жидкокристаллической панели 11 к восприятию света может быть повышена, предоставляя возможность обнаруживать позицию прикосновения с высокой точностью. Кроме того, даже если отображаемые данные D2 изменяются, пропускаемость инфракрасного света не изменяется. Таким образом, позиция прикосновения может быть обнаружена независимо от отображаемых данных. Кроме того, уменьшая яркость задней подсветки 15 на величину, соответствующую увеличению чувствительности к восприятию света, энергопотребление задней подсветки 15 может быть уменьшено.
(Второй вариант осуществления)
Фиг.16 - это блок-схема, показывающая конфигурацию жидкокристаллического устройства формирования изображения согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения. Жидкокристаллическое устройство 18 формирования изображения, показанное на фиг.16, таково, что в жидкокристаллическом устройстве 10 формирования изображения согласно первому варианту осуществления задняя подсветка 15 заменена задней подсветкой 19. Задняя подсветка 19 включает в себя инфракрасные LED 5, но не включает в себя какой-либо светящийся элемент, который излучает видимый свет. Другими словами, задняя подсветка 19 включает в себя, в качестве источника света, только инфракрасные LED 5, которые излучают инфракрасный свет. Кроме вышеописанного момента конфигурация жидкокристаллического устройства 18 формирования изображения согласно настоящему варианту осуществления является такой же, что и конфигурация жидкокристаллического устройства 10 формирования изображения согласно первому варианту осуществления.
Таким образом, предоставляя заднюю подсветку 19, которая излучает только инфракрасный свет, может быть сконфигурировано жидкокристаллическое устройство формирования изображения отражающего типа, которое может обнаруживать позицию прикосновения с высокой точностью, независимо от отображаемых данных.
(Третий вариант осуществления)
Жидкокристаллическое устройство формирования изображения согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения имеет ту же конфигурацию, что и жидкокристаллическое устройство 10 формирования изображения согласно первому варианту осуществления (см. фиг.1). В настоящем варианте осуществления будут описаны характеристики фильтров 3, пропускающих инфракрасный свет, и жидкокристаллическое устройство формирования изображения, включающее в себя фильтр, отличающийся от фильтров 3, пропускающих инфракрасный свет. В последующем будут описаны примеры жидкокристаллической панели с встроенными датчиками (далее в данном документе именуемая как жидкокристаллическая панель), которая включена в жидкокристаллическое устройство формирования изображения согласно настоящему варианту осуществления.
Фиг.17 - это схема, показывающая поперечное сечение первого примера жидкокристаллической панели. В жидкокристаллической панели 81, показанной на фиг.17, фильтр 3, пропускающий инфракрасный свет, предусмотрен над фотодиодом 24, включенным в оптический датчик 2. Фильтр 3, пропускающий инфракрасный свет, имеет полосу пропускания, подходящую для инфракрасного света, излучаемого из задней подсветки 15. Фиг.18A - это график, показывающий пример характеристики пропускания фильтров 3, пропускающих инфракрасный свет. Фильтры 3, пропускающие инфракрасный свет, имеющие характеристику, показанную на фиг.18A, используются с инфракрасными LED 5, которые излучают инфракрасный свет в диапазоне длин волн 850 нм или больше. Таким образом, размещая оптический датчик 2 в позиции, где оптический датчик 2 перекрывает фильтр 3, пропускающий инфракрасный свет, при просмотре в направлении, перпендикулярном схемам 1 пикселей, изображение, получаемое оптическими датчиками 2, предохраняется от воздействия видимого света, предоставляя возможность обнаруживать позицию прикосновения с высокой точностью.
Фиг.18B - это график, показывающий другой пример характеристики пропускания фильтров 3, пропускающих инфракрасный свет. Фильтры 3, пропускающие инфракрасный свет, имеющие характеристику, показанную на фиг.18B, имеют полосу пропускания, имеющую верхнее ограничение и нижнее ограничение, подходящие для инфракрасного света, излучаемого из задней подсветки 15, и отсекают свет за пределами полосы пропускания. Фильтры 3, пропускающие инфракрасный свет, имеющие характеристику, показанную на фиг.18B, используются с инфракрасными LED 5, которые излучают инфракрасный свет в диапазоне длин волн от 850 нм до 960 нм. Таким образом, размещая оптический датчик 2 в позиции, где оптический датчик 2 перекрывает фильтр 3, пропускающий инфракрасный свет, при просмотре в направлении, перпендикулярном схемам 1 пикселей, изображение, получаемое оптическими датчиками 2, предохраняется от воздействия видимого света, а свет, отличный от требуемого инфракрасного света, уменьшается, предоставляя возможность обнаруживать позицию прикосновения с высокой точностью.
Фиг.19 - это схема, показывающая поперечное сечение второго примера жидкокристаллической панели. Жидкокристаллическая панель 82, показанная на фиг.19, такова, что поверхностный фильтр 7 добавляется к жидкокристаллической панели 81, показанной на фиг.17. Фиг.20A и 20B являются схемами, показывающими примеры характеристики пропускания поверхностного фильтра 7. Поверхностный фильтр 7, имеющий характеристику пропускания, показанную на фиг.20A, - это фильтр, полоса пропускания которого включает в себя диапазон, проходящий от диапазона видимого света до длинноволнового диапазона инфракрасного света, излучаемого из задней подсветки 15. Поверхностный фильтр 7, имеющий характеристику пропускания, показанную на фиг.20B, - это фильтр, полоса пропускания которого включает в себя диапазон видимого света и диапазон, проходящий от диапазона видимого света до длинноволнового диапазона инфракрасного света, излучаемого из задней подсветки 15.
Поверхностные фильтры 7, имеющие характеристики, показанные на фиг.20A и 20B, используются с инфракрасными LED 5, которые излучают инфракрасный свет в диапазоне длин волн от 850 нм до 960 нм. В этом случае поверхностный фильтр 7, имеющий характеристику пропускания, показанную на фиг.20A, предоставляет возможность видимому свету проходить сквозь него и отсекает свет более длинных волн, чем инфракрасный свет, излучаемый из задней подсветки 15. Поверхностный фильтр 7, имеющий характеристику пропускания, показанную на фиг.20B, имеет полосу пропускания, которая включает в себя часть диапазона видимого света и диапазон длин волн инфракрасного света, излучаемого из задней подсветки. Предусматривая такие поверхностные фильтры 7, свет, отличный от видимого света, требуемого для отображения, и инфракрасного света, требуемого для работы оптических датчиков 2, устраняется, предоставляя возможность обнаруживать позицию прикосновения с высокой точностью.
Заметим, что хотя на фиг.20A и 20B каждый поверхностный фильтр 7 предусмотрен на передней поверхности жидкокристаллической панели 82, фильтр, имеющий ту же характеристику, может быть предусмотрен в любой позиции каждого из путей света, входящего в оптические датчики 2. Отметим также, что хотя в характеристике, показанной на фиг.20B, часть диапазона видимого света является полосой пропускания, весь диапазон видимого света может быть полосой пропускания. Предоставляя такой фильтр, свет, отличный от видимого света, требуемого для отображения и требуемого инфракрасного света, устраняется, предоставляя возможность обнаруживать позицию прикосновения с высокой точностью.
Как описано выше, согласно жидкокристаллическим устройствам формирования изображения согласно вариантам осуществления настоящего изобретения, предусматривая фильтрующие части, которые предоставляют возможность инфракрасному свету проходить сквозь них и отсекают видимый свет, и заднюю подсветку, которая излучает, по меньшей мере, свет, проходящий сквозь фильтрующие части, отраженный свет освещения задней подсветки, включающего в себя инфракрасный свет, обнаруживается оптическими датчиками без восприятия воздействия видимого света, включенного во внешний свет или свет задней подсветки, предоставляя возможность обнаруживать позицию прикосновения с высокой точностью, независимо от отображаемых данных. Отметим, что устройства формирования изображения, отличные от жидкокристаллических устройств формирования изображения, могут также быть сконфигурированы вышеописанными способами.
Промышленная применимость
Устройства формирования изображения, имеющие оптические датчики настоящего изобретения, имеют признак того, что устройства формирования изображения могут обнаруживать позицию прикосновения с высокой точностью независимо от отображаемого изображения без воздействия видимого света, включенного во внешний свет или заднюю подсветку, и, таким образом, могут использоваться в качестве различных устройств формирования изображения, таких как жидкокристаллические устройства формирования изображения.
Реферат
Изобретение относится к устройству формирования изображения, имеющему множество оптических датчиков. Устройство содержит: панель отображения, включающую в себя множество схем пикселей и множество оптических датчиков, которые размещены двумерным образом; фильтрующие части, которые предусмотрены на соответствующих путях света, входящего в оптические датчики, и которые предоставляют возможность инфракрасному свету проходить сквозь них и отсекают видимый свет; и заднюю подсветку, которая предусмотрена со стороны задней поверхности панели отображения и которая излучает, по меньшей мере, свет, проходящий сквозь фильтрующие части. При этом задняя подсветка включает в себя первый светящийся элемент, который излучает видимый свет; второй светящийся элемент, который излучает инфракрасный свет; светонаправляющую пластину и отражающий лист, который предусмотрен на одной поверхности светонаправляющей пластины и который предоставляет возможность инфракрасному свету проходить сквозь него и отражает видимый свет. При этом первый светящийся элемент размещается вдоль торцевой поверхности светонаправляющей пластины, и второй светящийся элемент размещается со стороны поверхности светонаправляющей пластины, где предусмотрен отражающий лист. Технический результат заключается в уменьшении воздействия видимого внешнего света или света задней подсветки на оптические датчики устройства. 7 з.п. ф-лы, 21 ил.
