ЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКОЕ ДИСПЛЕЙНОЕ УСТРОЙСТВО
LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE

Область техники
Настоящее изобретение относится к жидкокристаллическим дисплейным устройствам, которые содержат оптические датчики и имеют функцию площадного датчика для определения места внешнего входного воздействия.
Предпосылки создания изобретения
Наряду с такими дисплейными устройствами, как жидкокристаллические дисплейные устройства, было создано дисплейное устройство с интегрированной сенсорной панелью, имеющее функцию сенсорной панели. Функция сенсорной панели позволяет определять место воздействия при воздействии на поверхность панели с помощью пера для ввода данных или пальца субъекта.
Существующие дисплейные устройства с интегрированной сенсорной панелью относятся либо к резистивному типу (системы, в которых место входного воздействия определяют в результате замыкания верхней и нижней проводящей подложки при нажатии на экран), либо к емкостному типу (системы, в которых место входного воздействия определяют путем определения изменения электрической емкости в месте прикосновения).
В последние годы были разработаны дисплейные устройства, содержащие оптические датчики, такие как фотодиод или фототранзистор, для каждого пикселя (или для каждой группы или множества пикселей) в дисплейной области. Так как каждый пиксель содержит оптический датчик, как описано выше, то в типичном дисплейном устройстве возможно получение режима площадного датчика, в частности, сенсорной панели или сканера. Другими словами, при функционировании оптических датчиков в качестве площадного датчика возможно получение дисплейного устройства с интегрированной сенсорной панелью или сканером.
В то же время, в дисплейных устройствах, таких как жидкокристаллические дисплейные устройства, температура поверхности дисплейного устройства может повышаться под влиянием окружающей среды, в которой оно используется, что влияет на характеристики внутренних электронных схем и подобных элементов и вызывает ухудшение качества изображения.
В патентном источнике 1 раскрыта конструкция жидкокристаллического дисплейного устройства, содержащего средство для определения температуры и схему модуляции управляющей частоты дисплея в соответствии с измеренной средством для определения температуры температурой.
В жидкокристаллическом дисплейном устройстве, содержащем оптический датчик, фотодиод или фототранзистор, при повышении температуры поверхности дисплея чувствительность оптического датчика ухудшается. Это вызвано тем, что, хотя оптический датчик, фотодиод или фототранзистор, выполнен таким образом, что сила тока в нем зависит от полученного количества излучения, на протекание тока влияют также и другие факторы, в частности температура.
На фиг.13 показан график зависимости между температурой окружающей среды и силой тока, протекающего в оптическом датчике в отсутствии излучения.
Как показано на фиг.13, величина силы тока, протекающего при температуре окружающей среды 40°С (в точке В на фиг.13) в оптическом датчике больше, чем величина силы тока, протекающего при температуре окружающей среды 30°С (в точке А на фиг.13).Таким образом, с ростом температуры окружающей среды величина силы тока в оптическом датчике возрастает, что затрудняет нахождение значения силы тока исключительно в соответствии с полученным количеством излучения.
В качестве решения проблемы для подобного оптического датчика используется другой оптический датчик для компенсации темнового тока, служащий коррекционным датчиком для компенсации температурной составляющей определяемых значений силы тока. Таким образом, возможна температурная коррекция оптического датчика.
На компенсационный оптический датчик для компенсации темнового тока нанесена блокирующая пленка для блокирования излучения, поступающего из внешней среды.
В дисплейных устройствах, в частности в жидкокристаллических дисплейных устройствах, в качестве блокирующей пленки для блокирования излучения используется черная матрица из технического углерода, расположенная на плате цветного светофильтра.
Список упомянутых материалов
[Патентные источники]
Патентный источник 1
Заявка на патент Японии, Tokukai, No. 2005-91385 А. Дата публикации: 07.04.2005.
Сущность изобретения
Техническая проблема
Блокирующая пленка для блокирования излучения, выполненная из технического углерода и используемая в компенсационном оптическом датчике для компенсации темнового тока, пропускает часть излучения инфракрасного диапазона. Таким образом, блокирующая пленка для блокирования излучения не может полностью устранить влияние внешнего излучения, что затрудняет определение величины силы тока, изменяющегося исключительно под влиянием температуры.
На фиг.14 представлен график коэффициента пропускания излучения для технического углерода на разных длинах волн.
Как показано на фиг.14, технический углерод пропускает часть излучения в инфракрасном диапазоне. Следовательно, в конструкции, где технический углерод используется в качестве материала блокирующей пленки компенсационного оптического датчика для компенсации темнового тока, невозможно достичь высокой точности температурной коррекции.
Далее это объяснено в деталях со ссылкой на фиг.13. В случае, когда блокирующая пленка компенсационного оптического датчика для компенсации темнового тока пропускает часть излучения в инфракрасном диапазоне, как показано на фиг.13, величина силы тока, протекающего в компенсационном оптическом датчике для компенсации темнового тока, приближается не к точке А на фиг.13, а к точке С на фиг.13, несмотря на то, что температура окружающей среды составляет 30°С. На фиг.13 величина силы тока, соответствующая точке С, представляет собой величину силы тока (в точке В на фиг.13), протекающего в оптическом датчике при температуре окружающей среды 40°С. В результате, температура окружающей среды, зарегистрированная компенсационным оптическим датчиком для компенсации темнового тока, составит 40°С. Настоящее изобретение создано с учетом вышеописанных проблем. Целью настоящего изобретения является получение жидкокристаллического дисплейного устройства, содержащего площадной датчик, не подверженного влиянию температуры среды, в которой оно используется, и обеспечивающего высокую точность регистрации сигнала.
Решение проблемы
Для решения указанной проблемы жидкокристаллическое дисплейное устройство по настоящему изобретению, имеющее функцию площадного датчика для определения места внешнего входного воздействия, содержит жидкокристаллическую панель, предназначенную для определения наличия изображения на поверхности панели с обеспечением, таким образом, определения места внешнего входного воздействия и содержащую жидкокристаллический слой, расположенный между подложкой активной матрицы и противоположной подложкой. Площадной датчик указанной жидкокристаллическая панели содержит оптические датчики для определения интенсивности принимаемого излучения и служит для определения места внешнего входного воздействия при помощи оптических датчиков, регистрирующих изображение на поверхности панели. Причем площадной датчик, содержащий оптические датчики для определения интенсивности принимаемого излучения, дополнительно содержит компенсационный датчик для компенсации температуры, предназначненный для температурной коррекции всех оптических датчиков для определения интенсивности принимаемого излучения. Компенсационный датчик для компенсации температуры содержит: блокирующую пленку для блокирования излучения, расположенную в нижнем слое, оптический датчик для определения температуры среды, в которой находится жидкокристаллическое дисплейное устройство, расположенный на блокирующей пленке, расположенной в нижнем слое, и блокирующую пленку для блокирования излучения, расположенную в верхнем слое, блокирующую ультрафиолетовое, инфракрасное и видимое излучение и покрывающую оптический датчик для определения температуры.
Согласно описанной конструкции жидкокристаллическое дисплейное устройство оснащено оптическими датчиками для определения интенсивности принимаемого излучения и компенсационным датчиком для компенсации температуры, который, в свою очередь, оснащен оптическим датчиком для определения температуры. Оптический датчик для определения температуры может быть выполнен одновременно с оптическими датчиками для определения интенсивности принимаемого излучения с использованием того же процесса, что позволит свести к минимуму различие их характеристик. Различие между характеристиками может возникать в связи с тем, что оптические датчики выпускаются в разных партиях.
Компенсационный датчик для компенсации температуры выполнен следующим образом: блокирующая пленка для блокирования излучения, расположенная в нижнем слое и блокирующая ультрафиолетовое, инфракрасное и видимое излучение, расположена под оптическим датчиком для определения температуры; дополнительно на компенсационный датчик для компенсации температуры нанесена блокирующая пленка для блокирования излучения, расположенная в верхнем слое и покрывающая оптический датчик для определения температуры. Таким образом, в отличие от вышеописанной существующей техники, с помощью компенсационного датчика для компенсации температуры можно выполнять температурную коррекцию оптических датчиков для определения интенсивности принимаемого излучения без учета влияния пропускаемого инфракрасного излучения.
Следовательно, согласно описанной конструкции возможно получение жидкокристаллического дисплейного устройства, содержащего площадной датчик, не подверженного влиянию температуры среды, в которой оно находится, и обеспечивающего высокую точность регистрации сигнала.
В жидкокристаллическом дисплейном устройстве по настоящему изобретению более предпочтительным является использование в качестве блокирующей пленки, расположенной в верхнем слое, отражающей пленки.
Согласно описанной конструкции компенсационный датчик для компенсации температуры необходим для температурной коррекции оптических датчиков для определения интенсивности излучения. Соответственно, в случае использования в компенсационном датчике для компенсации температуры в качестве блокирующей пленки, расположенной в верхнем слое, отражающей пленки возможно подавление влияния повышения температуры, возникающего в связи с поглощением излучения, на оптический датчик для измерения температуры. Это позволяет выполнять более точную температурную коррекцию.
Следовательно, согласно описанной конструкции возможно получение жидкокристаллического дисплейного устройства, имеющего функцию площадного датчика, не подверженного влиянию температуры среды, в которой оно используется, и обеспечивающего высокую точность регистрации сигнала.
В жидкокристаллическом дисплейном устройстве по настоящему изобретению компенсационный датчик для компенсации температуры установлен на внешнем крае дисплейной области жидкокристаллической панели.
Согласно описанной конструкции блокирующая пленка, расположенная в верхнем слое, компенсационного датчика для компенсации температуры является отражающей пленкой. Примером отражающей пленки может служить металлическая пленка, выполненная из алюминия, серебра или подобных материалов, которая имеет высокий коэффициент отражения в области ультрафиолетового, видимого и инфракрасного диапазона излучения. Однако конструкция настоящего изобретения не ограничивается использованием лишь металлических пленок, но в ней могут быть применены и другие материалы, имеющие высокий коэффициент отражения в вышеупомянутых диапазонах длин волн.
Несмотря на это, отражающая пленка отражает излучение видимого диапазона и, следовательно, будет заметна наблюдателю. В результате, в случае, когда отражающая пленка нанесена в центре или подобных областях жидкокристаллической панели, она принимается за дефект (точечная область в дисплейной области, в которой отсутствует сигнал) или другие недостатки.
Для решения этой проблемы, согласно описанной конструкции компенсационный датчик для компенсации температуры расположен на внешнем крае дисплейной области жидкокристаллической панели. Это позволяет предотвратить распознавание отражающей пленки как точечного дефекта (точечная область, в которой отсутствует сигнал) или подобных недостатков в центре дисплейной области жидкокристаллического дисплейного устройства. Таким образом, можно предотвратить ухудшение качества изображения жидкокристаллического дисплейного устройства.
Далее, в описанной конструкции, в частности в случае, когда в качестве отражающей пленки используется металлическая пленка, возможно также подавление влияния паразитных емкостей в центре дисплейной области жидкокристаллического дисплейного устройства.
Кроме того, даже в рамках одного жидкокристаллического дисплейного устройства присутствуют колебания температуры. Следовательно, в случае, когда компенсационный датчик для компенсации температуры расположен только в одном месте дисплейной области, температура не может быть определена точно. В то же время, в случае, когда, как описано выше, компенсационные датчики для компенсации температуры расположены по всей площади в самых внешних краевых частях дисплейной области жидкокристаллического дисплейного устройства, изменения температуры в соответствующих областях жидкокристаллической панели могут быть усреднены, что дает возможность выполнять более точную температурную коррекцию.
В жидкокристаллическом дисплейном устройстве по настоящему изобретению площадной датчик оснащен датчиками интенсивности излучения, регистрирующими интенсивность излучения в среде, в которой находится жидкокристаллическое дисплейное устройство. Каждый из датчиков интенсивности излучения расположен рядом с соответствующим оптическим датчиком для определения интенсивности принимаемого излучения, и содержит оптический датчик, выполненный на подложке активной матрицы с использованим того же процесса, что и оптические датчики для определения интенсивности принимаемого излучения.
Согласно описанной конструкции характеристики оптических датчиков для датчика интенсивности излучения могут быть идентичными характеристикам оптических датчиков для площадного датчика. Следовательно, интенсивность излучения в среде, полученная соответствующими датчиками, может быть с высокой точностью передана оптическим датчикам, формирующим площадной датчик, что позволяет с высокой точностью оценить выходной сигнал площадного датчика с учетом внешнего освещения.
В жидкокристаллическом дисплейном устройстве по настоящему изобретению предпочтительно, чтобы площадной датчик был оснащен датчиками интенсивности инфракрасного излучения, выполненными с возможностью определения интенсивности инфракрасного излучения в среде, в которой находится жидкокристаллическое дисплейное устройство. Каждый из датчиков интенсивности инфракрасного излучения расположен рядом с соответствующим оптическим датчиком для определения интенсивности принимаемого излучения, и каждый из датчиков интенсивности инфракрасного излучения содержит оптический датчик для определения интенсивности излучения и блокирующую пленку верхнего слоя, которая поглощает излучение ультрафиолетового и видимого диапазона, выполненную с возможностью покрытия оптического датчика для определения интенсивности излучения.
Согласно описанной конструкции, возможна регистрация инфракрасного излучения, проникающего извне. Далее, оптические датчики для определения интенсивности излучения могут быть выполнены с использованием того же процесса, что и оптические датчики площадного датчика. Интенсивность инфракрасного излучения, полученная датчиком интенсивности инфракрасного излучения, может быть с высокой точностью отражать интенсивность инфракрасного излучения, полученную оптическими датчиками, формирующим площадной датчик.
Для жидкокристаллического дисплейного устройства по настоящему изобретению предпочтительно, чтобы в компенсационном датчике для компенсации температуры блокирующие пленки, расположенные в верхнем и нижнем слоях и блокирующие излучение ультрафиолетового, видимого и инфракрасного диапазона, были выполнены из одинакового материала.
Согласно описанной конструкции блокирующая пленка, расположенная в нижнм слое, выполнена из такого же материала, как и блокирующая пленка, расположенная в верхнем слое. Следовательно, это позволяет задерживать излучение ультрафиолетового, видимого и инфракрасного диапазона, поступающее с поверхности, противоположной той, где происходит регистрация сигнала, что дает возможность выполнять более точную температурную коррекцию.
Таким образом, даже при использовании для подсветки излучения с различной длиной волны, возможно получение жидкокристаллического дисплейного устройства, содержащего площадной датчик, в котором достигается высокая точность температурной коррекции.
Преимущества изобретения
Как описано выше, жидкокристаллическое дисплейное устройство по настоящему изобретению содержит жидкокристаллическую панель, содержащую площадной датчик, который содержит множество оптических датчиков для определения интенсивности принимаемого излучения и служит для определения местоположения внешнего входного воздействия с помощью оптических датчиков, путем определения каждым оптическим датчиком наличия изображения на поверхности панели. Площадной датчик содержит множество оптических датчиков для определения интенсивности принимаемого излучения, а также компенсационный датчик для компенсации температуры, предназначенный для температурной коррекции оптических датчиков для определения интенсивности принимаемого излучения. Компенсационный датчик для компенсации температуры содержит блокирующую пленку для блокирования излучения, расположенную в нижнем слое, оптический датчик для измерения температуры среды, в которой расположено жидкокристаллическое дисплейное устройство, расположенный на блокирующей пленке, расположенной в нижнем слое, и блокирующую пленку для блокирования излучения, расположенную в верхнем слое, блокирующую излучение ультрафиолетового диапазона и покрывающую оптического датчика для определения температуры.
Таким образом, возможно получение жидкокристаллического дисплейного устройства, содержащего площадной датчик, не подверженного влиянию температуры среды, в которой оно используется, и, соответственно, обеспечивающего высокую точность регистрации сигнала.
Краткое описание чертежей
Фиг.1
На фиг.1 представлена горизонтальная проекция расположения датчиков в жидкокристаллической панели жидкокристаллического дисплейного устройства (фиг.2).
Фиг.2
На фиг.2 представлена схема, иллюстрирующая конструкцию жидкокристаллического дисплейного устройства согласно одному из вариантов реализации настоящего изобретения.
Фиг.3
На фиг.3 представлена схема конструкции датчика А (датчик видимого излучения), находящегося в жидкокристаллической панели (фиг.1).
Фиг.4
На фиг.4 представлена схема конструкции датчика В (датчик инфракрасного излучения), находящегося в жидкокристаллической панели (фиг.1).
Фиг.5
На фиг.5 представлена схема конструкции датчиков, находящихся в жидкокристаллической панели (фиг.1). На фиг.5 (а) расположено сечение по линии Х-Х' датчика видимого излучения (фиг.3); на фиг.5 (b) расположено сечение по линии Y-Y' датчика инфракрасного излучения (фиг.4); на фиг.5 (с) расположено сечение датчиков видимого и инфракрасного излучения (фиг.4) по линии Z-Z'.
Фиг.6
На фиг.6 представлена схема конструкции жидкокристаллической панели (фиг.1).
Фиг.7
На фиг.7 представлены графики спектральной чувствительности (выходной сигнал на каждой длине волны) датчиков, используемых в жидкокристаллической панели 20 (фиг.6). На фиг.7 (а) расположен график спектральной чувствительности датчика А, на фиг.7 (b) расположен график спектральной чувствительности датчика В.
Фиг.8
На фиг.8 представлено сечение компенсационного датчика для компенсации температуры, расположенного в жидкокристаллической панели (фиг.1). На фиг.8 (а) расположен вариант конструкции, в котором блокирующая пленка, расположенная в верхнем слое, расположена на подложке активной матрицы, на фиг.8 (b) представлен вариант конструкции, в котором блокирующая пленка, расположенная в верхнем слое, расположена на противоположной подложке.
Фиг.9
На фиг.9 представлено изображение, распознаваемое каждым из датчиков жидкокристаллической панели 20 (фиг.6). На фиг.9 (а) расположено изображение, получаемое в случае использования датчика А, на фиг.9 (b) - изображение, получаемое в случае использования датчика В.
Фиг.10
На фиг.10 представлен диапазон освещенности объекта, который может быть использован в том случае, когда регистрация сигнала проводится различными датчиками, расположенными в жидкокристаллической панели 20 (фиг.6). На фиг.10 (а) приведен диапазон освещенности, используемый в случае применения датчика А, на фиг.10 (b) - диапазон освещенности, используемый в случае применения датчика В.
Фиг.11
На фиг.11 представлены возможные варианты конструкций жидкокристаллической панели. На фиг.11 (а) представлен вариант, где датчики А и В расположены в шахматном порядке, на фиг.11 (b) представлен вариант, где ряды датчиков А и В расположены попеременно.
Фиг.12
На фиг.12 представлен вариант конструкции жидкокристаллической панели, в котором датчики А и В расположены в шахматном порядке.
Фиг.13
На фиг.13 представлен график, показывающий зависимость между температурой внешней среды и силой тока, протекающего в оптическом датчике в отсутствие света.
На фиг.14 представлен график коэффициента пропускания света для технического углерода на разных длинах волн.
Описание вариантов реализации изобретения
Далее описан один вариант реализации настоящего изобретения со ссылкой на фиг. с 1 по 12. Следует отметить, что настоящее изобретение никоим образом не ограничено этим вариантом реализации.
Настоящий вариант реализации изобретения касается жидкокристаллического дисплейного устройства с интегрированной сенсорной панелью, имеющего функцию площадного датчика, в частности функцию сенсорной панели.
Для начала, со ссылкой на фиг.2, объяснено устройство жидкокристаллического дисплейного устройства со встроенной сенсорной панелью согласно настоящему варианту реализации изобретения. Жидкокристаллическое дисплейное устройство 100 со встроенной сенсорной панелью (также упоминается как жидкокристаллическое дисплейное устройство 100), показанное на фиг.2, может выполнять функцию сенсорной панели. При работе в режиме сенсорной панели оптические датчики, расположенные в каждом пикселе, регистрируют изображение на поверхности дисплея, определяя, таким образом, местоположение входного воздействия. Как показано на фиг.2, жидкокристаллическое дисплейное устройство 100 со встроенной сенсорной панелью по настоящему варианту реализации изобретения содержит жидкокристаллическую панель 20 (площадной датчик) и подсветку 10, расположенную на обратной стороне жидкокристаллической панели 20. Подсветка 10 освещает жидкокристаллическую панель.
Жидкокристаллическая панель 20 содержит подложку 21 активной матрицы, на которой в форме матрицы сформированы пиксели, и противоположную подложку 22, расположенную напротив подложки 21 активной матрицы. Далее, жидкокристаллическая панель 20 содержит средство получения изображения - жидкокристаллический слой 23, расположенный между двумя подложками. Следует отметить, что в настоящем варианте реализации изобретения нет специфических ограничений на технологию выполнения жидкокристаллической панели 20, поэтому она может быть выполнена по любой технологии, например, TN, IPS или VA.
На внешних сторонах жидкокристаллической панели 20 расположены передний 40а и задний 40b поляризационные фильтры, таким образом, что жидкокристаллическая панель 20 находится между ними.
Каждый из поляризационных фильтров 40а и 40b выполняет функцию поляризатора. Например, когда в жидкокристаллическом слое жидкие кристаллы упорядочены вертикально, минимальный уровень яркости может быть получен, ориентируя направление поляризации переднего 40а и заднего 40b поляризационных фильтров по принципу скрещенных призм Николя.
Подложка 21 активной матрицы оснащена тонкопленочными транзисторами (не показаны), которые служат управляющими элементами соответствующих пикселей, выравнивающей пленкой (не показана), датчиками 31А видимого излучения (площадной датчик), датчиками 31В инфракрасного излучения (площадной датчик) и компенсационными датчиками 50 для компенсации температуры. Каждый из датчиков 31А видимого излучения и датчиков 31В инфракрасного излучения имеет в составе оптический датчик 30А, установленный для каждого пикселя. В оптических датчиках 30 и 30А протекает ток, сила которого зависит от количества принимаемого излучения.
Далее, в каждом из датчиков 31А видимого и датчиков 31В инфракрасного излучения рядом с оптическими датчиками 30 (в частности, с оптическими датчиками 30а или 30b) установлены датчики 30с интенсивности инфракрасного излучения (датчики интенсивности излучения), формируя площадной датчик. Каждый датчик 30с интенсивности инфракрасного излучения регистрирует интенсивность инфракрасного излучения в среде, в которой находится жидкокристаллическое дисплейное устройство 100.
На противоположной подложке 22 сформированы цветовой фильтр, общий электрод, выравнивающая пленка и другие устройства (не показаны). Цветовой фильтр включает в себя области, имеющие красный (R), зеленый (G) и синий (В) цвета, а также черную матрицу.
Как описано выше, в настоящем варианте реализации изобретения каждый пиксель жидкокристаллического дисплейного устройства 100 с интегрированной сенсорной панелью оснащен оптическим датчиком 30. Таким образом, формируются датчики видимого 31А и инфракрасного 31В излучения, составляющие площадной датчик, который регистрирует местоположение внешнего входного воздействия, посредством определения каждым из датчиков 31А видимого излучения и датчиков 31 В инфракрасного излучения наличия изображения на поверхности панели. Когда палец или перо для ввода данных касается определенного места поверхности (поверхности 100а, где происходит регистрация сигнала) жидкокристаллической панели 20, оптические датчики 30 способны распознать местоположение и передать эту информацию в другое устройство, или выполнить необходимую операцию. Таким образом, при использовании оптических датчиков 30, в жидкокристаллическом дисплейном устройстве 100 настоящего изобретения может быть реализован режим сенсорной панели.
Оптический датчик 30 представляет собой фотодиод или фототранзистор. При регистрации излучения оптическим датчиком 30 в нем возникает ток, зависящий от интенсивности принимаемого излучения. Тонкопленочные транзисторы и оптические датчики 30 могут быть выполнены как одно целое на подложке 21 активной матрицы с использованием по существу идентичных процессов. Другими словами, часть составных компонентов оптических датчиков 30 может быть произведена одновременно с некоторыми составными компонентами тонкопленочных транзисторов. Подобные оптические датчики могут быть созданы по известному способу производства жидкокристаллического дисплейного устройства, содержащего оптические датчики.
Компенсационный датчик 50 представляет собой датчик, выполняющий температурную коррекцию оптических датчиков 30, которыми оснащены датчики 31А видимого излучения и датчики 31В инфракрасного излучения. В настоящем варианте реализации изобретения в качестве оптического датчика компенсационного датчика 50 используется оптический датчик 30А. Данный оптический датчик 30А выполнен идентично оптическому датчику 30, входящему в состав площадного датчика. Другими словами, оптический датчик 30А, являющийся компонентом компенсационного датчика 50, и оптический датчик 30, являющийся компонентом площадного датчика, формируются на подложке 21 активной матрицы с использованием идентичных конструктивных решений и процессов. Особенности конструкции компенсационного датчика 50 описаны далее.
Датчик 30с интенсивности инфракрасного излучения предназначен для измерения интенсивности инфракрасного излучения в среде, в которой находится жидкокристаллическое дисплейное устройство 100. Как показано на фиг.3, датчик 30с интенсивности инфракрасного излучения установлен рядом с оптическим датчиком 30а в датчике 31А видимого излучения. Далее, как показано на фиг.4, датчик 30с интенсивности инфракрасного излучения установлен рядом с оптическим датчиком 30b в датчике 30В инфракрасного излучения. Оптический датчик 30, входящий в состав датчика 30с интенсивности инфракрасного излучения, выполнен идентично оптическим датчикам 30а и 30b, входящим в состав площадного датчика. То есть, оптический датчик 30 (оптический датчик для измерения интенсивности излучения), являющийся составным компонентом датчика 30с интенсивности инфракрасного излучения, и оптические датчики 30а и 30b, являющиеся составными компонентами датчика 31А видимого излучения и датчика 31В инфракрасного излучения соответственно, формируются на подложке 21 активной матрицы с использованием идентичных конструктивных решений и процессов.
Подсветка 10 предназначена для освещения жидкокристаллической панели 20. В настоящем варианте реализации изобретения подсветка 10 в дополнение к белому свету испускает на жидкокристаллическую панель 20 инфракрасное излучение. Подобная подсветка, включающая излучение инфракрасного диапазона, может быть получена известными способами.
Далее, на фиг.2 показана формирующая схема 60 жидких кристаллов для управления отображением жидкокристаллической панели 20 и блок 70 управления датчиком для управления площадным датчиком, датчик 30с интенсивности инфракрасного излучения и компенсационный датчик 50. На фиг.2 приведено внутреннее устройство блока 70 управления датчиком. Следует отметить, что в качестве конструктивного решения для исполнения управляющей схемы жидких кристаллов может быть использована любая известная конструкция.
Как показано на фиг.2, блок 70 управления датчиком включает в себя схему 71 синхронизации, формирующую схему 72 оптического датчика, схему 73 считывания площадного датчика, схему 74 вычисления координат, интерфейсную схему 75, схему 76 считывания датчика интенсивности излучения, блок 77 измерения интенсивности излучения и схему 78 считывания компенсационного датчика для компенсации температуры.
Схема 71 синхронизации формирует тактовый сигнал, использующийся для синхронизации выполнения операций соответствующими схемами.
Формирующая схема 72 оптического датчика обеспечивает питание для управления оптическими датчиками 30, входящими в состав площадного датчика и датчика 30с интенсивности излучения соответственно, и оптическими датчиками 30А, каждый из которых входит в состав компенсационного датчика 50.
Схема 73 считывания площадного датчика получает сигнал, содержащий информацию о принятом излучении, с оптических датчиков 30 (в частности, оптических датчиков 30а и 30b), входящих в состав площадного датчика. Затем в схеме 73 считывания выполняется расчет интенсивности принимаемого излучения на основе полученных значений силы тока. Следует отметить, что в настоящем варианте реализации изобретения схема 73 считывания выполнена таким образом, чтобы передавать в схему 74 вычисления координат значение, полученное путем вычитания значения силы тока, поступившего с оптического датчика 30А, находящегося в компенсационном датчике 50 (ожидаемое значение силы темнового тока, переданное с помощью схемы 78 считывания компенсационного датчика для компенсации температуры), из значения силы тока (выходной сигнал датчика), поступившего с оптического датчика 30, входящего в состав площадного датчика. В результате выполняется температурная коррекция площадного датчика.
Схема 74 вычисления координат рассчитывает координаты места воздействия на поверхность (поверхность 100, где происходит регистрация сигнала) жидкокристаллической панели, на основании значения силы тока (выходной сигнал после температурной коррекции), вычисленном с помощью схемы 73 считывания площадного датчика.
Интерфейсная схема 75 выводит информацию (информацию о местоположении) о координатах места воздействия, рассчитанных с помощью схемы 74 вычисления координат, за пределы жидкокристаллического дисплейного устройства 100. Через интерфейсную схему 75 жидкокристаллическое дисплейное устройство 100 соединяется с ПК или другим подобным устройством.
Схема 76 считывания датчика интенсивности излучения получает сигнал, содержащий информацию о принятом излучении, от оптического датчика 30, входящего в состав датчика 30с интенсивности инфракрасного излучения. Затем, схема 76 считывания датчика интенсивности излучения вычисляет количество принимаемого излучения, исходя из полученного значения силы тока.
Следует отметить, что в настоящем варианте реализации изобретения, схема 76 считывания датчика интенсивности излучения выполнена таким образом, чтобы передавать в блок 77 измерения интенсивности излучения значение, полученное путем вычитания значения силы тока, поступившего с оптического датчика 30А, находящегося в компенсационном датчике 50 (ожидаемое значение силы темнового тока, переданное с помощью схемы 78 считывания компенсационного датчика для компенсации температуры), из значения силы тока (выходной сигнал датчика), поступившего с оптического датчика 30, входящего в состав датчика 30с интенсивности инфракрасного излучения. В результате выполняется температурная коррекция датчика 30с интенсивности инфракрасного излучения.
Блок 77 измерения интенсивности вычисляет интенсивность инфракрасного излучения в среде, в которой находится устройство, на основании силы тока (выходное значение датчика интенсивности инфракрасного излучения после температурной коррекции), рассчитанного с помощью схемы 76 считывания датчика интенсивности излучения. На основании полученной интенсивности внешнего освещения, с помощью схемы 74 вычисления координат определяется датчик, с которого производится считывание сигнала о принятом излучении: оптический датчик 30 в датчике 31А видимого излучения, или оптический датчик 30 в датчике 31В инфракрасного излучения. Это позволяет выбирать подходящий датчик, то есть, соответственно, датчик 31А видимого излучения или датчик 31В инфракрасного излучения на основании интенсивности внешнего инфракрасного излучения.
Далее, схема 78 считывания компенсационного датчика для компенсации температуры вычисляет значение, называемое ожидаемым значением силы темнового тока, силы тока, протекающего в оптическом датчике 30A (оптическом датчике для измерения температуры), расположенном в компенсационном датчике 50. Затем, схема 78 считывания компенсационного датчика для компенсации температуры передает рассчитанное значение силы тока вышеописанной схеме 73 считывания и схеме 76 считывания датчика интенсивности излучения.
Жидкокристаллическое дисплейное устройство 100 выполнено согласно описанному выше варианту конструкции. Следовательно, когда палец или перо для ввода данных касается поверхности (поверхности 100а, где происходит регистрация сигнала) устройства, жидкокристаллическое дисплейное устройство 100 способно зарегистрировать местоположение входного воздействия при помощи оптических датчиков 30, находящихся в жидкокристаллической панели 20, которые распознают палец или перо для ввода данных как изображение.
Далее объяснено устройство соответствующих датчиков (датчика 31А видимого излучения, датчика 31В инфракрасного излучения, датчика 30с интенсивности инфракрасного излучения и компенсационного датчика 50), содержащихся в жидкокристаллической панели 20. В последующем описании датчик 31А видимого излучения упоминается как датчик А, а датчик 31В инфракрасного излучения - как датчик В.
На фиг.1 показана схема расположения датчиков в дисплейной области 20а (активной области) жидкокристаллической панели 20. Хотя на фиг.1 не отражено внутреннее устройство жидкокристаллической панели 20, на ней приведены пересекающиеся линии данных и линии развертки, в окрестности каждого пересечения которых расположен пиксельный электрод на основе тонкопленочного транзистора. Далее, на противоположной подложке 22 жидкокристаллической панели 20 расположен цветовой фильтр, в котором сформированы красная (R), зеленая (G) и голубая (В) области. В результате формируются красные, голубые и зеленые пиксельные электроды. Пиксель формируется тремя пиксельными электродами: красным, зеленым и синим. В жидкокристаллической панели 20 пиксели сгруппированы в строки и столбцы, образуя матрицу.
Как показано на фиг.1, в жидкокристаллической панели 20 настоящего варианта реализации изобретения, оптический датчик 30А, установленный для каждого пикселя и расположенный на внешнем крае дисплейной области 20а, используется как компенсационный датчик 50. На фиг.1, область, в которой расположен компенсационный датчик 50, затенена.
Далее, оптический датчик 30 установлен для каждого пикселя во всех частях дисплейной области 20а, кроме ее внешнего края. Данный оптический датчик входит в состав одного из датчиков: датчика А, датчика В или датчика 30с интенсивности инфракрасного излучения. Как показано на фиг.1, датчики А и В расположены в форме матрицы в соответствии с положением пикселей. Помимо этого, в настоящем варианте реализации изобретения, датчики А и В расположены в шахматном порядке. Далее, для каждого датчика А и В установлен датчик 30с интенсивности инфракрасного излучения.
На фиг.3 подробно представлена конструкция датчика А, а на фиг.4 - конструкция датчика В. Как показано на фиг.3 и 4, каждый датчик А или В содержит в общей сложности 16 пикселей (область 4×4 пикселя). Следует отметить, что, как описано выше, один пиксель составлен из трех пиксельных электродов: R, G и В.
Как показано на фиг.3, датчик А включает в себя оптические датчики 30. Оптические датчики 30 могут быть разделены на два типа:
оптические датчики 30а для определения интенсивности принимаемого видимого излучения и оптические датчики 30, входящие в состав датчика 30с интенсивности инфракрасного излучения.
Далее, как показано на фиг.4, датчик В содержит оптические датчики. Оптические датчики в данном случае разделены на два типа:
оптические датчики 30b для определения интенсивности принимаемого инфракрасного излучения и оптические датчики 30, входящие в состав датчика 30с интенсивности инфракрасного излучения.
На фиг.5 от (а) до (с) в разрезе показано устройство оптического датчика 30а, оптического датчика 30b и датчика 30с интенсивности инфракрасного излучения соответственно. На фиг.5 (а) показано сечение по линии Х-Х' датчика 31А видимого излучения (фиг.3). На фиг.5 (b) показано сечение по линии Y-Y' датчика 31В инфракрасного излучения (фиг.4). На фиг.5 (с) показано сечение по линии Z-Z' датчика 30с интенсивности инфракрасного излучения.
Оптический датчик 30а, показанный на фиг.5 (а), содержит оптический датчик 30, сформированный на подложке 21 активной матрицы. Оптический датчик 30а для определения интенсивности видимого излучения может быть выполнен идентично оптическому датчику, являющемуся компонентом существующих жидкокристаллических дисплейных устройств с интегрированной сенсорной панелью.
Оптический датчик 30b, представленный на фиг.5, содержит оптический датчик 30, помещенный на подложку 21 активной матрицы, как в оптическом датчике 30а. Далее, оптический датчик 30b оснащен оптическим фильтром 25, который задерживает видимое излучение в области, соответствующей позиции оптического датчика 30 на противоположной подложке 22. Оптический фильтр 25 имеет многослойную структуру и содержит красный цветовой фильтр 25R и синий цветовой фильтр 25В, образующие окрашенные части фильтра. Это позволяет задерживать компоненту видимого излучения в составе излучения, проникающего в оптический датчик 30.
Следует отметить, что в настоящем варианте реализации изобретения, как показано на фиг.5 (а), оптический датчик 30а оснащен оптическим фильтром 25, расположенным на противоположной подложке 22 в области, где находится оптический датчик 30. Данный оптический фильтр 25 имеет такую же структуру, что и оптический фильтр 25, которым оснащен оптический датчик 30b. Далее, в области над оптическим датчиком 30 расположена щель 25с. Щель 25 с служит для пропускания излучения (излучения всех диапазонов длин волн). Таким образом, датчик А оснащен оптическим фильтром 25. Это позволяет предотвратить различия в изображении в пикселях, содержащих датчик А и датчик В.
Далее, если принять расстояние между оптическим датчиком 30 и оптическим фильтром 25, равным d1 в направлении формирования многослойной структуры на подложке, расстояние d2 между краем оптического датчика и краем оптического фильтра 25 (границей щели 25с) в направлении вдоль поверхности подложки будет меньшим или равным следующей величине
d2=d1+α,
где α - значение (расстояние), полученное путем сложения предельного допустимого отклонения соединения подложки 21 активной матрицы и противоположной подложки 22 с допуском на размер оптического датчика 30 и оптического фильтра 25. Это позволяет предотвратить перекрывание оптического фильтра 25 и датчика А, возникающее при наблюдении датчика А с поверхности панели.
Датчик 30с интенсивности инфракрасного излучения, показанный на фиг.5 (с), включает в себя оптический датчик 30, сформированный на подложке 21 активной матрицы, по такому же методу, как и датчики видимого и инфракрасного излучения. Следует отметить, что в отличие от оптических датчиков 30а и 30b, оптический датчик 30с оснащен черной матрицей 27 (блокирующая пленка для блокирования излучения, расположенная в верхнем слое), которая поглощает ультрафиолетовое и видимое излучение в области противоположной подложки 22, соответствующей позиции оптического датчика 30. В данном случае черная матрица 27 выполнена из технического углерода. Таким образом, как показано на фиг.14, хотя ультрафиолетовое и видимое излучение задерживаются, инфракрасное излучение пропускается.
Это позволяет исключить фототек, который возникает в связи с регистрацией видимого и ультрафиолетового излучения, из фототока, получаемого оптическим датчиком 30с и, следовательно, определить фототек, который возникает в связи с регистрацией исключительно инфракрасного излучения. В результате, датчик 30с интенсивности инфракрасного излучения способен регистрировать интенсивность инфракрасного излучения в среде, в которой находится жидкокристаллическое дисплейное устройство 100.
Следует отметить, что чувствительность приема излучения оптического датчика 30, входящего в состав датчика 30с интенсивности инфракрасного излучения, в заданное число раз ниже, чем чувствительность приема излучения оптического датчика 30b, входящего в состав датчика 31В инфракрасного излучения. Таким образом, чувствительность приема излучения оптического датчика 30, входящего в состав датчика 30с инфракрасного излучения составляет 1/n (где n любое число, большее 1) чувствительности приема излучения оптического датчика 30b. Это уменьшает выходной сигнал датчика 30с интенсивности инфракрасного излучения по отношению к выходному сигналу датчика 31В инфракрасного излучения, вызывая также насыщение выходного сигнала датчика 30с, в случае, когда интенсивность инфракрасного излучения выше, чем интенсивность инфракрасного излучения в момент времени, когда выходной сигнал датчика 31В насыщен. Это предотвращает насыщение выходного сигнала датчика интенсивности инфракрасного излучения в измеряемом диапазоне. В результате, становится возможным точно оценить внешнюю освещенность в широком диапазоне.
Далее приведены варианты конструкции оптического датчика 30, входящего в состав датчика интенсивности инфракрасного излучения, служащие для уменьшения его чувствительности приема излучения на заданную величину по отношению к оптическому датчику 30b.
Таким образом, одним из примеров описанной конструкции может служить такая конструкция, в которой среди n (где n целое число, больше или равное двум) оптических датчиков 30, составляющих датчик 30с интенсивности инфракрасного излучения, только один оптический датчик 30 соединен с формирующей схемой 72 датчика интенсивности с помощью проводов (например, сигнальных линий) для управления этим датчиком. Другими словами, (n-1) оптических датчиков 30 отделены от формирующей схемы 72 датчика интенсивности и не соединены с ней. Таким образом, в упомянутой конструкции только один оптический датчик 30 среди n оптических датчиков выполняет функцию датчика 30с интенсивности инфракрасного излучения, так как каждый из оптических датчиков 30, не соединенных с формирующей схемой 72 датчика интенсивности, не выполняет функцию датчика 30с интенсивности инфракрасного излучения.
В соответствии с другим вариантом реализации изобретения, в котором чувствительность датчика инфракрасного излучения задана как 1/n, возможно получение конструкции с уменьшенным количеством оптических датчиков 30, составляющих датчик 30с интенсивности инфракрасного излучения (то есть, в нем содержатся только оптические датчики, соединенные с формирующей схемой 72 датчика интенсивности).
В другом варианте реализации изобретения присутствует фильтр снижения количества излучения для снижения количества пропускаемого излучения (количество света, которое проникает через поверхность панели 100а) до 1/n (где n - число, большее 1), который располагается над каждым оптическим датчиком 30, входящим в состав датчика 30с интенсивности инфракрасного излучения.
В качестве фильтра, снижающего количество пропускаемого излучения, может использоваться широкополосный фильтр нейтральной плотности. Фильтр нейтральной плотности - это фильтр, позволяющий равномерно снизить коэффициент пропускания излучения; существуют фильтры нейтральной плотности, поглощающие излучение, отражающие излучение и комбинированные фильтры нейтральной плотности.
Согласно описанной конструкции, снижая заданное отношение чувствительности приема излучения оптического датчика для датчика интенсивности инфракрасного излучения, можно добиться точного измерения интенсивности внешнего излучения в широком диапазоне.
Можно заключить, что в жидкокристаллической панели 20 настоящего варианта реализации изобретения, в зависимости от того, присутствует ли над оптическим датчиком 30, имеющим общепринятую конструкцию, оптический фильтр 25, в частности, присутствует ли в оптическом фильтре 25, находящемся над оптическим датчиком 30, щель 25с, могут быть получены два типа датчиков: А и В.
На фиг.6 показан пример получения жидкокристаллической панели по настоящему варианту реализации изобретения, путем сочетания оптического фильтра 26 и жидкокристаллической панели 20с, включающей датчик А. Следует отметить, что график в верхнем правом углу фиг.6 отражает спектральную чувствительность (выходной сигнал датчика на каждой длине волны) датчика А, а график, расположенный справа посередине, отражает спектральный коэффициент пропускания (коэффициент пропускания излучения на каждой длине волны) области 26а оптического фильтра 26, задерживающей видимое излучение.
Жидкокристаллическая панель 20с на фиг.6 выполнена таким образом, что вышеупомянутые датчики А (датчики видимого излучения) расположены по строкам и столбцам, образуя матрицу. Как показано на графике, расположенном в верхнем правом углу, датчик А имеет определенный уровень чувствительности во всех областях спектра, от видимого излучения до инфракрасного излучения.
Далее, в оптическом фильтре 26, показанном на фиг.6, область 26а, задерживающая видимое излучение, и область 26b, пропускающая видимое излучение, расположены в шахматном порядке.
На графике, расположенном справа посередине на фиг.6, представлен спектральный коэффициент пропускания области 26а оптического фильтра, задерживающей видимое излучение. Как показано на данном графике, область 26а, задерживающая видимое излучение, задерживает видимое излучение, т.е. излучение с длиной волны, меньшей или равной 780 нм. В качестве материала для области 26а, задерживающей видимое излучение, может использоваться любой материал, способный задерживать видимое излучение, то есть излучение с длиной волны меньшей или равной 780 нм, и пропускать инфракрасное излучение.
Конкретным примером устройства области 26а, задерживающей видимое излучение, служит такое устройство, в котором красный цветовой фильтр и синий цветовой фильтр расположены слоями, подобно тому, как в описанном выше оптическом фильтре 25. Сочетание красного и синего цветовых фильтров позволяет надежным образом задерживать видимое излучение. Кроме того, данная конструкция имеет преимущество в том, что оптический фильтр 26 может входить в состав цветового фильтра, помещаемого на противоположной подложке 22 жидкокристаллической панели 20.
В области 26b оптического фильтра 26, пропускающей видимое излучение, местоположение щели соответствует местоположению области приема излучения оптического датчика 30а датчика А. Это позволяет излучению всех диапазонов длин волн проникать в область приема излучения оптического датчика 30а. Следует отметить, что область вне щели в области 26b, пропускающей видимое излучение, сформирована красно-синим фильтром (оптический фильтр, получаемый путем послойного расположения красного и синего цветовых фильтров). На фиг.12 показано устройство, в котором датчик А с щелью 25с, выполненной в оптическом фильтре 25, и датчик В, в котором оптический фильтр не имеет щели, расположены попеременно.
Путем внедрения оптического фильтра 26 в жидкокристаллическую панель 20с возможно получение жидкокристаллической панели 20, в которой датчики А и Б расположены в шахматном порядке, как показано на фиг.6. На фиг.7 (а) показана спектральная чувствительность датчика А жидкокристаллической панели 20 (фиг.6), а под (b) на фиг.7 показана спектральная чувствительность датчика В жидкокристаллической панели 20 (фиг.6).
Из фиг.7 можно заключить, что датчик А реагирует на длины волн видимого и инфракрасного диапазона излучения и способен регистрировать интенсивность излучения в обоих из них. В то же время, из (b) фиг.7 можно заключить, что датчик В реагирует только на длины волн инфракрасного диапазона и способен регистрировать интенсивность инфракрасного излучения.
В соответствии с вышеописанной конструкцией в жидкокристаллической панели 20 два типа оптических датчиков, то есть датчик А и датчик В, могут регистрировать изображение на поверхности панели. Другими словами, в жидкокристаллической панели 20 возможны два способа определения места входного воздействия: (i) определение места входного воздействия с использованием функции сенсорной панели, используя датчик А, и (ii) определение места входного воздействия с использованием функции сенсорной панели, используя датчик В.
Далее описано устройство компенсационного датчика 50, который представляет собой еще один датчик, входящий в состав жидкокристаллической панели 20.
Как показано на фиг.1, компенсационный датчик для компенсации температуры расположен на внешнем крае дисплейной области жидкокристаллической панели 20 настоящего варианта реализации изобретения. То есть компенсационный датчик для компенсации температуры, составленный из оптических датчиков 30А, установленных в соответствующих пикселях, размещен на внешней периферии пикселей, расположенных по строкам и столбцам и формирующих матрицу в дисплейной области. Компенсационный датчик 50 расположен таким образом, чтобы обрамлять граничную область совокупности датчиков А и Б, формирующих матрицу.
Таким образом, в настоящем варианте реализации изобретения, компенсационный датчик 50 изготовлен из оптических датчиков 30А, расположенных на внешнем крае дисплейной области. Кроме того, в настоящем варианте реализации изобретения, для выполнения температурной коррекции используется среднее арифметическое количества принимаемого излучения, получаемого каждым оптическим датчиком 30А, входящим в состав компенсационного датчика 50.
На фиг.8 показано устройство компенсационного датчика 50, входящего в состав жидкокристаллического дисплейного устройства 100 по настоящему варианту реализации изобретения. На фиг.8 (а) показана конструкция, в которой блокирующая пленка 34 для блокирования излучения, расположенная в верхнем слое, расположена на подложке 21 активной матрицы. В то же время, на фиг.8 (b) показана конструкция, в которой блокирующая пленка 34 расположена на противоположной подложке 22.
Компенсационный датчик 50 предназначен для температурной коррекции соответствующих оптических датчиков, составляющих площадной датчик. Компенсационный датчик 50 содержит блокирующую пленку 33 для блокирования излучения, расположенную в нижнем слое, оптический датчик 30А (оптический датчик для определения температуры), расположенный на блокирующей пленке 33, и блокирующую пленку 34, которая блокирует ультрафиолетовое, видимое и инфракрасное излучение и покрывает оптический датчик 30А.
Каждый оптический датчик 30А содержит блокирующую пленку 33. Блокирующая пленка 33 служит для блокирования излучения (ультрафиолетового, видимого и инфракрасного излучения), проникающего в оптический датчик 30А через подложку 21 со стороны, где расположена подсветка 10. Конструкция оптического датчика 30А идентична конструкции оптического датчика 30А, выполняющего функцию датчика поверхности. Однако совместно с блокирующей пленкой 33 и блокирующей пленкой 34 оптический датчик 30А выполняет функцию оптического датчика для определения температуры среды, в которой находится жидкокристаллическое дисплейное устройство 100.
Следует отметить, что жидкокристаллическое дисплейное устройство 100 по настоящему варианту реализации изобретения может иметь (i) конструкцию, в которой, как показано на фиг.8 (а), блокирующая пленка 34 расположена на подложке 21 активной матрицы, например конструкцию, в которой блокирующая пленка 34 непосредственно соприкасается с оптическим датчиком 30А для определения температуры или (ii) конструкцию, в которой, как показано на фиг.8 (b), блокирующая пленка 34 расположена на противоположной подложке 22, например конструкцию, в которой блокирующая пленка 34 расположена на заданном расстоянии от оптического датчика 30А для определения температуры.
В случае, когда содержащаяся в компенсационном датчике 50 блокирующая пленка 34 выполнена из материала, поглощающего излучение, температура блокирующей пленки 34 может повышаться в связи с поглощением излучения. Это может оказывать влияние на оптический датчик 30А, содержащийся в компенсационном датчике 50. Соответственно, более предпочтительно использовать конструкцию, в которой, как показано на фиг.8 (b), блокирующая пленка 34 расположена на заданном расстоянии от оптического датчика 30А для определения температуры.
Оптические датчики 30А для определения температуры, которые содержатся в компенсационном датчике 50, изготовляются одновременно с оптическими датчиками 30, формирующими датчик поверхности, с использованием того же процесса. Таким образом, становится возможным свести к минимуму различия характеристик оптических датчиков 30 и оптических датчиков 30А, которые могут возникнуть в случае, когда оптические датчики 30 и оптические датчики 30A производятся в разных партиях.
Далее, как показано на фиг.8, компенсационный датчик 50, включающий блокирующую пленку 34 для блокирования ультрафиолетового, видимого и инфракрасного излучения, расположен таким образом, чтобы закрывать оптический датчик 30A для определения температуры. Следовательно, в отличие случая с вышеописанной известной техникой, компенсационный датчик 50 способен выполнять температурную коррекцию оптических датчиков 30, не подвергаясь воздействию пропускаемого инфракрасного излучения. Следует отметить, что выбор материала блокирующей пленки 34 верхнего слоя не ограничен, и любой материал, способный задерживать ультрафиолетовое, видимое и инфракрасное излучение, может быть использован.
Следовательно, в вышеописанной конструкции возможно получение жидкокристаллического дисплейного устройства 100, включающего площадной датчик, не подверженного влиянию температуры среды, в которой оно используется, и обеспечивающего высокую точность регистрации сигнала.
Компенсационный датчик 50 предназначен для температурной коррекции оптического датчика 30. Следовательно, несмотря на то, что для блокирующей пленки 34 может быть использован любой материал, способный задерживать ультрафиолетовое, видимое и инфракрасное излучение, предпочтительно, чтобы блокирующая пленка 34 являлась отражающей пленкой, отражающей излучение.
В вышеописанной конструкции, с помощью блокирующей пленки 34 возможно устранение влияния повышения температуры, вызываемого поглощением излучения, на компенсационный датчик 50, что позволяет проводить более точную температурную коррекцию.
Таким образом, блокирующая пленка 34 слоя может быть металлической пленкой, выполненной, например, из алюминия или серебра, которые имеют высокий коэффициент отражения в ультрафиолетовом, видимом и инфракрасном диапазоне излучения.
В настоящем варианте реализации изобретения в качестве блокирующей пленки 34 была использована алюминиевая пленка с высоким коэффициентом отражения в ультрафиолетовом, видимом и инфракрасном диапазоне излучения.
Далее, как показано на фиг.1, компенсационный датчик 50 расположен на внешнем крае дисплейной области жидкокристаллической панели 20, расположенной в жидкокристаллическом дисплейном устройстве 100 настоящего варианта реализации изобретения.
Как описано выше, предпочтительно, чтобы блокирующая пленка 34, расположенная в компенсационном датчике 50, являлась отражающей пленкой. Однако отражающая пленка отражает излучение видимого диапазона и заметна глазу наблюдателя. Следовательно, в случае, когда отражающая пленка нанесена в дисплейной области 20а жидкокристаллической панели 20, она принимается за дефект (точечная область в дисплейной области, в которой отсутствует сигнал).
Согласно описанной конструкции, располагая компенсационный датчик 50, содержащий отражающую пленку, на внешнем крае дисплейной области жидкокристаллической панели 20, можно предотвратить распознавание отражающей пленки как точечного дефекта (точечная область в дисплейной области, в которой отсутствует сигнал) в дисплейной области жидкокристаллического дисплейного устройства 100. Это позволяет предотвратить ухудшение качества изображения жидкокристаллического дисплейного устройства 100.
Далее, согласно описанной конструкции, в частности, в случае, когда отражающая пленка является металлической пленкой, возможно также предотвращение влияния паразитных емкостей в дисплейной области жидкокристаллического дисплейного устройства 100.
Кроме того, даже в рамках одной жидкокристаллической панели 20 присутствуют колебания температуры. Соответственно, в случае, когда компенсационный датчик для компенсации температуры расположен только в одном месте дисплейной области, точная температура не может быть получена. В то же время, когда множество компенсационных датчиков 50 расположено по всей поверхности внешнего края дисплейной области жидкокристаллической панели 20, как в настоящем варианте реализации изобретения, возможно более точное определение температуры в среде, в которой находится жидкокристаллическая панель, путем усреднения результатов определения температуры, полученных с соответствующих компенсационных датчиков 50.
Далее описан способ определения места входного воздействия в жидкокристаллическом дисплейном устройстве 100 настоящего варианта реализации изобретения.
В жидкокристаллическом дисплейном устройстве 100 по настоящему варианту реализации изобретения в соответствии с интенсивностью инфракрасного излучения, принимаемого датчиком 30с интенсивности инфракрасного излучения, определение места происходит либо с использованием датчика видимого излучения 31А (датчик А), либо с использованием датчика инфракрасного излучения 31В (датчик В). Данное переключение датчиков может быть определено путем фокусирования на точке, такой, что использование одного из датчиков обеспечивает более точную определение места в заданном диапазоне освещенности.
Далее описан диапазон освещенности, в котором каждым из датчиков А и В выполняется наиболее точное определение места, и диапазон интенсивности, в котором каждым из датчиков А и В выполняется наименее точное определение места (диапазон освещенности, в котором возникают ошибки в определении места). На фиг.9 (а) и (b) показано как область касания на поверхности панели распознается блоком 70 управления датчика в случае использования датчика А и в случае использования датчика В. На фиг.9 (а) показан случай, когда используется датчик А, тогда как на фиг.9 (b) - случай, когда используется датчик В.
При использовании датчика А, как показано на фиг.9 (а), область Т1, где происходит касание пальцем или другим предметом, становится более темной на изображении, по сравнению с другими областями. Это происходит вследствие того, что в области касания задерживается внешнее излучение, и количество излучения, получаемое каждым из оптических датчиков 30A, становится ниже, чем в других областях. В то же время, при использовании датчика В, область касания Т2 становится более яркой на изображении по сравнению с другими областями. Причиной этого служит то, что в области касания инфракрасное излучение, испускаемое в числе прочего подсветкой 10 жидкокристаллического дисплейного устройства 100, отражается от пальца или другого предмета, касающегося поверхности панели. С другой стороны, в области, где не произошло касания, инфракрасное излучение покидает жидкокристаллическую панель (см. фиг.2).
В связи с упомянутыми характеристиками датчика А, в то время, когда определение места воздействия производится датчиком А, предпочтительный диапазон освещенности относительно яркий и составляет от 10000 лк до 1000000 лк. Это связано с тем, что в темной среде трудно различить область, где произошло касание, и область, где касания не было. В частности, в случае, когда в жидкокристаллической панели 20 производится отображение яркого изображения, например белого, и в яркой дисплейной области происходит касание пальцем или другим предметом, область касания тоже воспринимается датчиком А как яркое изображение, в результате чего возможно ошибочное распознавание.
В то же время, в связи с упомянутыми характеристиками датчика В, предпочтительный диапазон освещенности в то время, когда определение места производится с помощью датчика Б, показан на фиг.10. Как показано на фиг.10 (b), в случае, когда внешнее излучение представляет собой подсветку или флуоресцентный свет, определение места может быть выполнена в любом диапазоне освещенности (в частности, в диапазоне от 0 до 100000 лк). Это происходит в связи с тем, что флуоресцентный свет не включает в себя инфракрасное излучение, вследствие чего становится возможной определение места без влияния интенсивности внешнего излучения. С другой стороны, когда в роли внешнего излучения выступает солнечный свет, предпочтительный диапазон интенсивности становится относительно темным и составляет от 0 до 10000 лк. Причиной этого является то, что солнечный свет включает в себя инфракрасное излучение, и интенсивность инфракрасного излучения возрастает в случае интенсивного солнечного света. В результате оптические датчики 30b регистрируют инфракрасное излучение и в области, где не происходит касания.
2
2
В случае, когда предпочтительный диапазон интенсивности излучения в то время, когда определение места производится с помощью датчика Б, представляет собой диапазон инфракрасного излучения, определение места возможно, если величина интенсивности инфракрасного излучения в среде, в которой находится жидкокристаллическое дисплейное устройство 100, лежит в диапазоне от 1.00 мВт/см до 1.8 мВт/см. Следует отметить, что интенсивность инфракрасного излучения в данном случае представляет собой сумму площадных плотностей потоков излучения с длинами волн в диапазоне от 800 до 1000 нм.
2
2
Таким образом, в жидкокристаллическом дисплейном устройстве 100 по настоящему варианту реализации изобретения используемые датчики могут быть переключены между собой, в зависимости от того, является ли значение интенсивности инфракрасного излучения в среде, в которой находится жидкокристаллическое дисплейное устройство 100, больше заданной величины или равным ей. В данном случае в качестве заданной величины предпочтительно использовать значение в диапазоне от 1.00 мВт/см до 1.8 мВт/см.
В случае, когда датчики переключаются описанным способом, блок 70 управления датчиком, как показано на фиг.2, выполняет описанную ниже необходимую обработку.
Сначала, на основании информации, зарегистрированной датчиком 30с интенсивности инфракрасного излучения, с помощью схемы 76 чтения датчика интенсивности излучения и блока 77 измерения интенсивности излучения вычисляется интенсивность инфракрасного излучения. Одновременно с вычислением, схема 73 чтения площадного датчика считывает информацию о местоположении, зарегистрированную датчиками А и В. Далее, полученная информация о местоположении отправляется в схему 74 вычисления координат (блок переключения датчиков).
В схеме 74 вычисления координат на основании информации об интенсивности инфракрасного излучения, переданной из блока 77 измерения интенсивности излучения, определяется, использовать ли информацию о местоположении, зарегистрированную датчиком А, или информацию о местоположении, зарегистрированную датчиком В.
2
В частности, в схеме 74 вычисления координат, на основании информации об интенсивности инфракрасного излучения (интенсивности излучения в среде), переданной из блока 77 измерения интенсивности излучения, как показано на фиг.9 (а), область (Т1), являющаяся темной на светлом фоне, распознается как местоположение входного воздействия в том случае, когда переданная интенсивность инфракрасного излучения больше или равна заданной величине (например, 1.40 мВт/см). В то же время, в том случае, когда интенсивность инфракрасного излучения, переданная из блока 77 измерения интенсивности излучения, меньше заданной величины, как показано на фиг.9 (b), в качестве местоположения входного воздействия распознается область (Т2), показанная белым на темном фоне.
Таким образом, в схеме 74 вычисления координат изменяется способ определения места входного воздействия в зависимости от того, как соотносятся интенсивность внешнего инфракрасного излучения и заданное пороговое значение. В случае, когда интенсивность внешнего инфракрасного излучения больше или равна пороговому значению, местоположение входного воздействия определяется с использованием информации о местоположении, полученной датчиком А. В то же время, в случае, когда интенсивность внешнего инфракрасного излучения меньше порогового значения, местоположение входного воздействия определяется с использованием информации о местоположении, полученной датчиком В.
2
2
Следует отметить, что заданное значение (пороговое значение) вышеописанной интенсивности инфракрасного излучения по возможности выбирается из значений в диапазоне от 1.00 мВт/см до 1.8 мВт/см.
Информация о местоположении, получаемая схемой 74 вычисления координат, выводится за пределы устройства при помощи интерфейсной схемы 75.
Как описано выше, в жидкокристаллическом дисплейном устройстве 100 настоящего варианта реализации изобретения схема 74 вычисления координат может изменять способ определения места входного воздействия в соответствии с интенсивностью внешнего излучения. Следовательно, определение местоположения входного воздействия может быть выполнено двумя типами датчиков с использованием одной схемы вычисления координат, не обеспечивая датчики А и В собственной схемой вычисления координат в отдельности. Это позволяет сократить количество обрабатываемой информации и уменьшить размер схем.
Как описано выше, в жидкокристаллическом дисплейном устройстве 100 по настоящему варианту реализации изобретения определение места возможно с использованием двух типов датчиков: датчика А видимого излучения и датчика В инфракрасного излучения. Это позволяет надлежащим образом использовать соответствующие датчики в различных условиях, в зависимости от диапазона интенсивности инфракрасного излучения, в котором датчик регистрирует сигнал наилучшим образом. В результате возможно точное определение места в более широком диапазоне интенсивностей внешнего излучения, по сравнению с датчиком поверхности, в состав которого попросту входят два типа датчиков с различной чувствительностью.
Далее, в жидкокристаллическом дисплейном устройстве 100 настоящего варианта реализации изобретения, способы вычисления координат меняются в соответствии с интенсивностью внешнего излучения. Таким образом, на основании информации об определении, полученной от любого из датчиков, вычисляются координаты места прикосновения. Следовательно, возможно получение координат с двух типов датчиков с использованием одной схемы вычисления координат.
Упомянутый вариант реализации изобретения раскрывает конструкцию, в которой датчики А и В расположены в шахматном порядке. Однако настоящее изобретение не ограничивается данной конструкцией. Датчики А и В могут быть расположены случайным образом либо ряды датчиков А и В могут быть расположены попеременно.
Следует отметить, что предпочтительнее располагать датчики А и В в шахматном порядке, как в настоящем варианте реализации изобретения, поскольку такая конструкция способна снизить до минимума ухудшение разрешения, вызванное использованием двух типов оптических датчиков.
Далее это описано со ссылками на фиг.11 (а) и (b). На фиг.11 (а) показан вариант, в котором датчики А и В расположены в шахматном порядке. На фиг.11 (b) показан вариант, в котором ряды датчиков А и Б расположены попеременно.
Если разрешение датчика А составляет 60 dpi (точек/дюйм), в том случае, когда только датчики А расположены по строкам и столбцам, формируя матрицу, то разрешение по горизонтали (направление оси х) и разрешение по вертикали (направление оси у) одинаково и составляет (1/√2)×60≈42 dpi, в случае, когда два типа датчиков (датчики А и датчики В) расположены в шахматном порядке, как показано на фиг.11 (а).
С другой стороны, в случае, когда, как показано на фиг.11 (b), соответствующие ряды двух типов датчиков (датчиков А и датчиков В) расположены попеременно, разрешение по вертикали (в направлении оси у) становится равным 1/2×60=30 dpi, в то время, как разрешение по горизонтали (в направлении оси х) не меняется и составляет 60 dpi. B этом случае, суммарное разрешение принимает значение разрешения по вертикали, которое меньше по величине. Далее, возникает различие между разрешением по вертикали и по горизонтали.
Как описано выше, датчики А и В расположены в шахматном порядке. В случае, когда суммарное количество датчиков каждого типа одинаково, возможно сведение к минимуму ухудшения разрешения, вызванного использованием двух типов оптических датчиков, по сравнению с разрешением датчика поверхности, в состав которого входят датчики только одного типа.
Далее на основе упомянутого варианта реализации изобретения может быть предложена конструкция, в которой оптические датчики располагаются в каждом пикселе. Однако в настоящем изобретении оптические датчики не обязательно располагаются в каждом пикселе. Настоящее изобретение может быть выполнено таким образом, чтобы каждый оптический датчик, входящий в его состав, относился к одному пиксельному электроду, состоящему из красного, синего и зеленого электродов, составляющих один пиксель.
Следует отметить, что в компенсационном датчике 50, расположенном в жидкокристаллическом дисплейном устройстве 100 настоящего варианта реализации изобретения, предпочтительно, чтобы блокирующая пленка 33 нижнего слоя и блокирующая пленка 34 верхнего слоя были выполнены из одного материала.
Согласно упомянутой конструкции блокирующая пленка 33 и блокирующая пленка 34 выполнены из одного материала. Соответственно, возможно блокирование ультрафиолетовой, видимой и инфракрасной составляющей излучения, проникающего со стороны, противоположной поверхности 100а регистрации сигнала, что позволяет выполнять более точную температурную коррекцию.
Таким образом, даже при использовании подсветки, испускающей излучение с различными длинами волн, возможно получение жидкокристаллического дисплейного устройства 100, имеющего в составе датчик поверхности, способного выполнять температурную коррекцию с высокой точностью.
Упомянутые варианты реализации изобретения и примеры использования, обсуждаемые выше, служат исключительно для раскрытия технических особенностей настоящего изобретения, которое не должно трактоваться только лишь в рамках подобных вариантов реализации и примеров использования, но может быть применено в различных вариантах, которые не выходят за пределы объема данного изобретения, определенные формулой изобретения.
Промышленная применимость
Настоящее изобретение применимо к жидкокристаллическим дисплейным устройствам с интегрированным площадным датчиком, содержащим площадной датчик, в частности сенсорную панель.
Перечень позиций на чертежах
10 подсветка
20 жидкокристаллическая панель (площадной датчик)
20а дисплейная область (жидкокристаллической панели)
21 подложка активной матрицы
22 противоположная подложка
23 слой жидких кристаллов
25 оптический фильтр
25В синий цветовой фильтр
25R красный цветовой фильтр
25с щель
26 устройство оптического фильтра
27 черная матрица (блокирующая пленка для блокирования излучения, расположенная в верхнем слое датчика интенсивности инфракрасного излучения)
30 оптический датчик
30A оптический датчик (оптический датчик для измерения температуры)
30а оптический датчик (в датчике видимого излучения)
30b оптический датчик (в датчике инфракрасного излучения)
30с датчик интенсивности инфракрасного излучения (датчик интенсивности излучения)
31А датчик видимого излучения (в площадном датчике)
31В датчик инфракрасного излучения (в площадном датчике)
33 блокирующая пленка для блокирования излучения, расположенная в нижнем слое компенсационного датчика для компенсации температуры
34 блокирующая пленка для блокирования излучения, расположенная в верхнем слое компенсационного датчика для компенсации температуры
50 компенсационный датчик для компенсации температуры (площадного датчика)
100 жидкокристаллическое дисплейное устройство со встроенной сенсорной панелью (жидкокристаллическое дисплейное устройство)
100а поверхность панели (поверхность регистрации сигнала)