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TWI395170B - 液晶顯示裝置 - Google Patents

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TWI395170B
TWI395170B TW097142402A TW97142402A TWI395170B TW I395170 B TWI395170 B TW I395170B TW 097142402 A TW097142402 A TW 097142402A TW 97142402 A TW97142402 A TW 97142402A TW I395170 B TWI395170 B TW I395170B
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Taiwan
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liquid crystal
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display
light emitting
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TW200926098A (en
Inventor
Mitsuru Tateuchi
Tsutomu Harada
Daisuke Takama
Kazunori Yamaguchi
Ryoichi Tsuzaki
Original Assignee
Sony Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Publication of TW200926098A publication Critical patent/TW200926098A/zh
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Description

液晶顯示裝置
本發明係關於一種液晶顯示裝置，其具有用以通常決定開始接觸或接近該裝置之顯示面的一物件之位置的功能。
本發明包含與2007年11月28日向日本專利局申請的日本專利申請案JP 2007-306695有關之標的，該專利申請案之全部內容係以引用方式併入本文中。
過去，已引入各用於通常決定開始接觸或接近一顯示裝置之顯示面的一物件之位置的技術。引入技術包括一般在較寬範圍的應用中變得流行之一代表性技術作為用於實施一顯示裝置的觸控面板之技術。
存在各種類型的觸控面板。一般變為流行的一類型之觸控面板係用於偵測一靜電電容之面板。在此一觸控面板的情況下，當由一物件(例如手指)觸控該面板時，偵測該面板之表面上的電荷之變化並因此決定該表面上的觸控位置。因此，藉由利用此一面板，允許使用者直觀地對面板實現操作。
此外，近年來，建議用於通常決定一物件之位置而無需在一顯示面上提供此一觸控面板的各種技術。
例如，由包括N.Tada之六名作者所寫的「使用LTPS技術之觸控面板功能整合LCD」，第十一屆國際顯示器技術專題討論會之IDW '04會議錄，國際顯示器技術專題討論會，第349至350頁(以下稱為非專利文件)揭示用於通常藉 由在藉由利用低溫多晶矽製造的液晶顯示裝置上之每一個像素中提供一光學感測器來抓取一物件之影像的技術。
藉由利用非專利文件1中揭示的液晶顯示裝置，通常可根據一物件之抓取影像來決定用作一偵測主題的該物件之位置。因此，藉由利用此一液晶顯示裝置，通常可在一簡單組態中決定一物件之位置，從而不需要特別提供諸如一觸控面板之一組件。
然而，在用以通常抓取此一液晶顯示裝置中的一物件之影像的操作中，接收光之照度受藉由周圍環境之亮度的影響。因此，在黑暗周圍環境中，不期望地難以通常根據一物件之抓取影像來決定該物件之位置。該參考說明，如該參考之圖5中所示，當諸如一手指之一物件開始接觸或接近(例如)一顯示面時，該物件反射顯示光，而且藉由利用反射顯示光，即使周圍環境係黑暗的，仍可決定該物件之位置。
然而，若使用由開始接觸或接近一顯示面之一物件反射的顯示光，則反射顯示光之照度成為一問題。具體而言，接收光之照度受反射顯示光之照度的影響並且反射顯示光之照度依據影像資料而變化。因此，當顯示面係在所謂的黑色顯示狀態中時，仍不期望地難以通常根據一物件之抓取影像來決定該物件之位置。
為了解決問題，可藉由利用諸如紅外光之不可見光來偵測一物件。此係因為，藉由沿顯示光(即，可見光)輻射自 一液晶顯示裝置之顯示面的不可見光，可想像即使該顯示面係在所謂的黑色顯示狀態中，仍可靠地偵測開始接觸或接近該顯示面的一物件。
然而，當藉由利用諸如紅外光之不可見光來偵測一物件時，依據該液晶顯示裝置的組態，不可見光之利用效率可能會可想像地劣化，從而總體上過度地增加該液晶顯示裝置之功率消耗。
然而，當藉由採用現有技術偵測開始接觸或接近一液晶顯示裝置之顯示面的一物件時，不可避免地難以藉由獨立於裝置利用狀態(例如顯示光之照度)利用一簡單組態來可靠地偵測該物件而不過度地增加該液晶顯示裝置之功率消耗。因此，仍存在改良此一現有技術的餘地。
解決以上說明的問題，本發明之發明者已創新能夠藉由獨立於裝置利用狀態利用一簡單組態來可靠地偵測該物件之一液晶顯示裝置而不過度地增加該液晶顯示裝置之功率消耗。
依據本發明之一具體實施例的一液晶顯示裝置使用：一光源，其用於產生可見域光及不可見域光；複數個液晶元件，其係佈局在該液晶顯示裝置之一顯示面區域中以根據影像資料調變由該光源產生的可見域光並透射由該光源產生的不可見域光；複數個光接收元件，其係佈局在該顯示面區域中作為各用於接收不可見域光的元件；一顯示驅動區段，其經組態用以根據該等影像資料驅動該等液晶元件以便輻射自該顯示面的可見域光為顯示光；一光接收驅動 區段，其經組態用以驅動該等光接收元件以偵測從該顯示面輻射並由反射由該光源產生而且從該顯示面輻射的不可見域光之一偵測對象物體反射的不可見域光作為偵測光；以及一偵測區段，其經組態用以根據從該等光接收元件獲得的一接收光信號來偵測該偵測對象物體。
由該等光接收元件偵測為不可見域中的光之光係由該偵測對象物體反射為具有在可見域以外之波長的光之光。正常地，在可見域以外之波長係在400至700 nm之範圍中。由該等液晶元件輻射的顯示光係因用以根據影像資料調變由該光源產生的可見域光之一程序而獲得的光。該偵測對象物體係開始接觸或接近該顯示面的一物件。該偵測對象物體之範例係一手指或一指標。
在依據本發明之一具體實施例的液晶顯示裝置中，該光源產生係可見域中的光之可見域光以及係不可見域中的光之不可見域光。該顯示驅動區段實現一顯示驅動操作以驅動佈局在該顯示面上的該等液晶元件以便藉由根據影像資料調變由該光源產生的可見域光來輻射自該顯示面之可見域中的光為顯示光。另一方面，佈局在該顯示面上的液晶元件透射亦由該光源產生的不可見域光以便輻射不可見域中的光。若一偵測對象物體此時開始接觸或接近該顯示面，則該物件反射由該光源產生並從該顯示面輻射的不可見域光而且在由該光接收驅動區段所驅動的一光接收操作中該等光接收元件偵測由該物件反射的不可見域光為偵測光。接著，該偵測區段根據從該等光接收元件獲得的一接 收光信號來偵測該偵測對象物體。因為偵測光係不可見域中的光，所以用作該偵測主題的該物件可藉由辨識偵測光來偵測而不受裝置利用狀態的影響。裝置利用狀態之一範例係顯示光，其具有依據影像資料而變化的照度。此外，可在一簡單組態中辨識偵測光，從而不需要特別提供諸如一觸控面板之一組件。在此基礎上，因為佈局在該顯示面上的該等液晶元件透射亦由該光源產生的不可見域光以便輻射不可見域中的光，所以與其中僅(例如)從該顯示面之一部分區域輻射由該光源產生之不可見域光的組態之情況比較，由該光源產生的不可見域光之利用效率係良好的。該顯示面之此一部分區域係稱為專用於不可見域中的光之輻射區域。
在依據本發明之一具體實施例的液晶顯示裝置中，將該等液晶顯示裝置配置在該顯示面上以形成一矩陣。出於同樣原因，亦將該等光接收元件配置在該顯示面上以形成該矩陣。此外，該顯示驅動區段驅動該等液晶元件以便實現一線順序顯示操作，其係定義為藉由將每一線視為一操作單元而按順序逐線實現的顯示操作。另一方面，該光接收驅動區段驅動該等光接收元件以便實現一線順序光接收操作，其係定義為藉由將每一線視為一操作單元而按順序逐線實現的光接收操作。
該矩陣因此包括該等液晶元件以及該等光接收元件，其各結合該等液晶元件之一形成一對作為該矩陣之一元件對元件。在該矩陣中，該等液晶元件係配置在該顯示面之水 平線及垂直線方向上。出於同樣原因，該等光接收元件亦係配置在該顯示面之水平線及垂直線方向上。該矩陣的該等元件對元件之每一者係稱為一像素。線順序顯示操作係由一水平線上的每一像素之液晶元件以序列方式逐線實現的顯示操作。另一方面，線順序光接收操作係由一水平線上的每一像素之光接收元件以序列方式逐線實現的光接收操作。在該液晶顯示裝置的整個顯示面上實現線順序顯示操作以及線順序光接收操作，因此可顯示一個螢幕之影像資料而且由該螢幕上的所有像素接收偵測光。
依據由本具體實施例提供的液晶顯示裝置，該光接收驅動區段在一光接收操作中驅動該等光接收元件以偵測從該顯示面輻射並由反射由該光源產生而且從該顯示面輻射的不可見域光之一偵測對象物體所反射的不可見域光作為偵測光並且該偵測區段根據從該等光接收元件獲得為表示偵測光之一信號的一接收光信號來偵測該偵測對象物體。因此，用作該偵測主題的該物件可以高度可靠度藉由辨識偵測光來偵測而不受裝置利用狀態的影響。此外，可在一簡單組態中辨識偵測光，從而不需要特別提供諸如一觸控面板之一組件。在此基礎上，因為佈局在該顯示面上的該等液晶元件透射亦由該光源產生的不可見域光以便輻射自該顯示面之不可見域中的光，所以可改良由該光源產生的不可見域光之利用效率。因此，依據本發明之一具體實施例的液晶顯示裝置能夠藉由獨立於裝置利用狀態利用一簡單組態來可靠地偵測用作該偵測主題的該物件而不過度地增 加該液晶顯示裝置之功率消耗。
以下藉由參考圖式詳細地解釋本發明之一較佳具體實施例。在下列說明中，該較佳具體實施例係簡單地指一具體實施例。應注意，在以下說明的具體實施例中，光之不可見域係大於可見光之域的可見光波長之域。因此，光之不可見域包括近紅外光之域以及紅外光之域。
圖1係顯示依據本發明之該具體實施例之一液晶顯示裝置的整個組態之方塊圖。該液晶顯示裝置使用一顯示區段1、一顯示信號產生區段21、一顯示信號保持控制區段22、一顯示信號驅動器23、一可見光發射掃描器24、一光接收掃描器31、一接收光信號接收器32、一接收光信號保持區段33以及一位置偵測區段34。顯示區段1係用於根據影像資料來顯示一影像之區段。此外，該液晶顯示裝置能夠決定開始接觸或接近顯示區段1之顯示面10的一物件之位置。在下列說明中，該物件係稱為一偵測對象物體12。
顯示區段1係一LCD(液晶顯示器)單元，其包括佈局在整個顯示區域1之上以形成一矩陣的複數個像素11。如稍後所說明，藉由實現線順序操作，顯示區域1顯示係預定特徵及/或字元的一影像。像素11具有包括一光發射子單元區塊CW以及一光接收子單元CR之一光發射/光接收單元CWR。光發射子單元區塊CW係能夠產生可見光與不可見光之單元，而光接收子單元CR能夠接收可見光與不可見光。因此，每一個像素11能夠實現操作以產生並接收光， 如稍後說明。應注意稍後將解釋顯示區段1的組態之細節。
顯示信號產生區段21係用於根據從圖1之方塊圖中未顯示的諸如一CPU(中央處理單元)之一組件接收的影像資料來產生一顯示信號以在通常用於一個螢幕11(或每一場)的顯示區段1上顯示一影像之一區段。顯示信號產生區段21輸出以此方式產生的顯示信號至顯示信號保持控制區段22。
顯示信號保持控制區段22係用於藉由將通常針對一個螢幕(或每一場)產生的顯示信號儲存在諸如SRAM(靜態隨機存取記憶體)之一場記憶體中來保持該信號之一區段。顯示信號保持控制區段22亦具有控制器的作用以控制顯示信號驅動器23、可見光發射掃描器24以及光接收掃描器31，因此顯示信號驅動器23、可見光發射掃描器24以及光接收掃描器31在彼此進行連鎖的狀態中操作。可見光發射掃描器24係用於實現操作以驅動光發射子單元CW之區段，而光接收掃描器31係用於實現操作以驅動光接收子單元CR之區段。具體而言，顯示信號保持控制區段22輸出一光發射時序控制信號41至可見光發射掃描器24以及一光接收時序控制信號42至光接收掃描器31。此外，顯示信號保持控制區段22使顯示信號驅動器23具備用於一個水平線的一控制信號與一顯示信號。用於一個水平線的該顯示信號係基於儲存在顯示信號保持控制區段22中使用之場記憶體中作為用於一個螢幕的顯示信號之顯示信號。顯示信號保持控 制區段22輸出光發射時序控制信號41至可見光發射掃描器24以及光接收時序控制信號42至光接收掃描器31並使顯示信號驅動器23具備用於一個水平線的一控制信號與一顯示信號以便在藉由圖1之方塊圖中的箭頭X指示的方向上實現線順序操作，如稍後說明。
可見光發射掃描器24係用於選擇一光發射子單元區塊CW以依據從顯示信號保持控制區段22接收的光發射時序控制信號41而用作一驅動主題的區段。具體而言，可見光發射掃描器24供應一光發射選擇信號至光發射子單元區塊CW以透過連接至一像素11的光發射閘極線用作一驅動主題，該像素係包括在顯示區段1中作為包括光發射子單元區塊CW的像素11，該信號作為用於控制光發射子單元區塊CW中使用的一光發射元件選擇開關之光發射選擇信號。即，當由供應給光發射子單元區塊CW之光發射選擇信號施加一電壓作為用以開啟該光發射元件選擇開關之一電壓時，包括光發射子單元區塊CW之像素11實現操作以發射具有由從顯示信號驅動器23接收的電壓所決定的照度之光。
顯示信號驅動器23係一區段，其用於供應表示顯示資料的電壓給一光發射子單元區塊CW以依據從顯示信號保持控制區段22接收為用於一個水平線之顯示信號的顯示信號而用作該驅動主題。具體而言，顯示信號驅動器23供應表示顯示資料的電壓給由可見光發射掃描器24透過連接至顯示區段1的一像素11之一資料供應線所選擇的像素11。以 此方式，顯示信號驅動器23以及可見光發射掃描器24在彼此連鎖的狀態中實現線順序操作，因此在顯示區段1上顯示基於任何任意顯示資料的影像。
光接收掃描器31係一區段，其用於選擇一光接收子單元CR以依據從顯示信號保持控制區段22接收的光接收時序控制信號42而用作一驅動主題。具體而言，顯示信號驅動器23供應一光接收選擇信號給光接收子單元CR以透過連接至一像素11的光接收閘極線而用作一驅動主題，該像素係包括在顯示區段1中以控制光接收元件選擇開關。即，以與可見光發射掃描器之操作相同的方式，當由該光接收選擇信號施加一電壓作為用以開啟該光接收元件選擇開關之電壓時，顯示區段1之像素11實現操作以輸出由像素11偵測的接收光信號至接收光信號接收器32。由像素11中使用的光接收子單元CR所偵測的接收光係可見光以及不可見光。
應注意，光接收掃描器31輸出光接收區塊控制信號43至接收光信號接收器32以及接收光信號保持區段33之每一者，該接收光信號保持區段具有控制器作用以控制包括在接收光信號接收器32以及接收光信號保持區段33中作為貢獻用以接收光的操作之部分的部分之操作。
接收光信號接收器32係一區段，其用於獲取由光接收子單元CR針對一個水平線依據從光接收掃描器31接收的光接收區塊控制信號43產生的接收光信號。接收光信號接收器32以此方式輸出針對一個水平線獲取的接收光信號至接 收光信號保持區段33。
接收光信號保持區段33係一區段，其用於依據從光接收掃描器31接收的光接收區塊控制信號43將從接收光信號接收器32接收的接收光信號重新組態成用於一個螢幕(或每一個場)的接收光信號並藉由將重新組態的接收光信號儲存在諸如SRAM之場記憶體中來保持因重新組態程序而獲得的接收光信號。接收光信號保持區段33接著輸出儲存在場記憶體中的接收光信號至位置偵測區段34。應注意接收光信號保持區段33可使用除諸如場記憶體之數位記憶體以外的儲存元件。例如，接收光信號保持區段33可儲存接收光信號為類比資料。
位置偵測區段34係一區段，其用於實現信號處理以通常從根據從接收光信號保持區段33接收為表示接收光的信號之接收光信號各偵測接收光的光接收子單元CR之位置決定開始接觸或接近顯示區段1之顯示面10的一偵測對象物體之位置。以此方式，位置偵測區段34通常決定開始接觸或接近顯示區段1之顯示面10的一偵測對象物體之位置。應注意，該液晶顯示裝置亦可具備一組態，其中若接收光信號保持區段33將接收光信號儲存在一儲存元件中作為如以上說明的類比資料，則位置偵測區段34實現將該等類比資料轉換成接著經歷信號處理的數位資料之A/D(類比/數位)轉換程序。
亦值得注意，顯示信號驅動器23以及可見光發射掃描器24係由本發明提供的顯示驅動區段之典型具體實施方案， 而光接收掃描器31係由本發明提供的光接收驅動區段之典型具體實施方案。
藉由參考圖2至5之圖式，下列說明解釋顯示區段1以及光發射/光接收單元CWR之組態的細節。
圖2係顯示於一像素11中使用之光發射/光接收單元CWR之一典型組態之俯視圖的圖式。如先前說明，光發射/光接收單元CWR包括一光發射子單元區塊CW及一光接收子單元CR。光發射子單元區塊CW具有一紅光發射子單元CWr、一綠光發射子單元CWg及一藍光發射子單元CWb。紅光發射子單元CWr包括用作發射紅色之光之組件之一紅光發射元件CLr及一紅色TFT(薄膜電晶體)電路區段113R，其包括用於驅動紅光發射元件CLr之開關元件之上述紅光發射元件選擇開關SW1R，此將在稍後說明。出於同樣原因，綠光發射子單元CWg包括用作發射綠色之光之組件之一綠光發射元件CLg及一綠色TFT(薄膜電晶體)電路區段113G，其包括用於驅動綠光發射元件CLg之開關元件之上述綠光發射元件選擇開關SW1G，此將在稍後說明。以相同方式，藍光發射子單元CWb包括用作發射藍色之光的組件之一藍光發射元件CLb及一藍色TFT(薄膜電晶體)電路區段113B，其包括用於驅動藍光發射元件CLb之開關元件之上述藍光發射元件選擇開關SW1B，此將在稍後說明。應注意，稍後詳細解釋，在用於建立紅光發射元件CLr、綠光發射元件CLg及藍光發射元件CLb之區域之每一者中，如所示將一彩色濾波器107放置在圖3之斷面圖中，因此亦 從該等區域之每一者發射不可見光。
光接收子單元CR具有一光偵測感測器111及一光偵測感測器電路區段112。光偵測感測器111係用於偵測可見光及不可見光的光接收元件。光偵測感測器電路區段112包括待稍後說明為用於驅動光偵測感測器111之開關元件之上述光接收元件選擇開關SW2。光偵測感測器111通常係通常由單晶矽、多晶矽(即，多晶矽)或非晶矽製成的光二極體。在利用具有大於可見域之光之波長之波長之不可見光之具體實施例的情況下，期望採用單晶矽而非多晶矽或非晶矽製造光偵測感測器111。此係因為，藉由採用單晶矽製造光偵測感測器111，可接收光之波長範圍會變得較寬。可接收光之波長範圍不超過約1,100 nm之數值之波長的範圍。
應注意，藉由參考圖5之圖式，稍後說明將解釋紅光發射元件CLr與紅色TFT電路區段113R之間、綠光發射元件CLg與綠色TFT電路區段113G之間以及藍光發射元件CLb與藍色TFT電路區段113B之間的連接件之細節。該說明亦將解釋關於如何將紅色TFT電路區段113R、綠色TFT電路區段113G以及藍色TFT電路區段113B連接至前文已說明的顯示信號驅動器23、可見光發射掃描器24、光接收掃描器31以及接收光信號接收器32之細節。
紅光發射元件CLr、綠光發射元件CLg以及藍光發射元件CLb之每一者係由本發明提供的液晶元件之一典型實施方案，而光偵測感測器111係由本發明提供的光接收元件 之一典型實施方案。
圖3係顯示由圖2之圖式中的箭頭A所指示之A-A面上的斷面為顯示區段1之典型斷面組態的斷面圖。顯示區段1具有包括一光源100以及提供在光源100之上的上層之一層狀結構。該等上層構成包括紅光發射元件CLr的紅光發射子單元CWr、包括綠光發射元件CLg的綠光發射子單元CWg、包括藍光發射元件CLb的藍光發射子單元CWb以及包括用作光接收元件之光偵測感測器111的光接收子單元CR。具體而言，該等上層係一下偏光板101A、一下玻璃基板102A、一電路區段103(包括絕緣層104以及透明元件電極105A)、一液晶層106、一透明共同電極105B、包括彩色濾波器107及黑色矩陣109的一層、一上玻璃基板102B以及一上偏光板101B，其係在從下至上方向上逐層提供在光源100之上。因此，光發射元件CLr、CLg及CLb之每一者係具備由彼此面對的下及上玻璃基板102A及102B所夾置的液晶層106之液晶元件。
光源100係用於產生可見光及不可見光並將其引導至該等液晶元件的背光。下及上玻璃基板102A及102B之每一者係由玻璃材料製造的透明基板。下及上玻璃基板102A及102B之每一者亦可由塑膠材料代替玻璃材料來製造。應注意下及上玻璃基板102A及102B係由本發明提供的一對透明基板之典型實施方案。
電路區段103係對應於圖2之圖式中所示的紅色TFT電路區段113R、綠色TFT電路區段113G、藍色TFT電路區段 113B、光偵測感測器111以及光偵測感測器電路區段112之區段。電路區段103係電連接至透明元件電極105A之每一者。由諸如一ITO(氧化銦錫)之透明材料製造的透明元件電極105A之每一者係提供在紅光發射子單元CWr、綠光發射子單元CWg以及藍光發射子單元CWb之一中。透明共同電極105B係面對透明元件電極105A的一共同電極。極像透明元件電極105A一樣，透明共同電極105B亦係採用諸如ITO之透明材料製造。絕緣層104之每一者係建立在電路區段103的部分之間。依據影像資料的一電壓係施加在透明元件電極105A與透明共同電極105B之間，因此液晶層106調變由光源100產生的背光LO之可見光Lrgb。可見光Lrgb係紅光Lr、綠光Lg以及藍光Lb。
彩色濾波器107係提供在與光發射單元(即，紅光發射子單元CWr、綠光發射子單元CWg以及藍光發射子單元CWb)相關聯的區域中作為放置在接近於如圖3之斷面圖中所示的顯示面10之側上的上玻璃基板102B之下面上的區域。彩色濾波器107係各用於選擇性地透射透過液晶層106所透射的光成分作為背光LO之成分的區段。該等光成分包括對應於透射背光LO及不可見光LIR的彩色濾波器107之可見光。該可見光係紅光Lr、綠光Lg以及藍光Lb之一。應注意，彩色濾波器107並非提供在對應於光接收子單元CR的一區域中。
黑色矩陣109係提供在光發射子單元CW之間以及在藍光發射子單元CWb與光接收子單元CR之間。黑色矩陣109屏 蔽由光源100產生的背光LO，因此背光LO並非輻射至顯示面10之側。
如以上說明，彩色濾波器107透射由光源100產生的背光LO，因此紅光發射子單元CWr、綠光發射子單元CWg以及綠光發射子單元CWg除不可見光LIR以外還分別發射紅光Lr、綠光Lg以及藍光Lb。詳細而言，紅光發射子單元CWr發射紅光Lr及不可見光LIR，綠光發射子單元CWg發射綠光Lg及不可見光LIR，而藍光發射子單元CWb發射藍光Lb及不可見光LIR。另一方面，因為彩色濾波器107並非提供在對應於光接收子單元CR之一區域中，所以光接收子單元CR能夠接收由用作一偵測主題之物件反射的可見光Lrgb及不可見光LIR。
可見光Lrgb及不可見光LIR之發射光光譜係顯示在圖4A至4C之圖式中。更明確而言，圖4A之圖式顯示在可見光域中觀察為具有小於臨限波長W1之波長的藍光之發射藍光光譜Pb的一光譜以及在不可見光域中觀察為具有大於用於藍光發射子單元CWb的臨限波長W1之波長的不可見光之發射不可見光光譜PIR的一光譜。出於同樣原因，圖4B之圖式顯示在可見光域中觀察為具有小於臨限波長W1之波長的綠光之發射綠光光譜Pg的一光譜以及在不可見光域中觀察為具有大於用於綠光發射子單元CWg的臨限波長W1之波長的不可見光之發射不可見光光譜PIR的一光譜。以相同方式，圖4C之圖式顯示在可見光域中觀察為具有小於臨限波長W1之波長的紅光之發射紅光光譜Pr的一光譜 以及在不可見光域中觀察為具有大於用於紅光發射子單元CWr的臨限波長W1之波長的不可見光之發射不可見光光譜PIR的一光譜。
圖5係顯示每一像素11中使用的光發射/光接收單元CWR之一典型電路組態的圖式。如上文說明，光發射/光接收單元CWR具有光發射子單元CW，其包括紅光發射子單元CWr、綠光發射子單元CWg以及藍光發射子單元CWb，與光接收子單元CR。光發射子單元CW係連接至與顯示信號驅動器23連結的顯示資料供應線DW並連接至與可見光發射掃描器24連結的光發射閘極線GW。具體而言，紅光發射子單元CWr係連接至一紅色顯示資料供應線DWr及光發射閘極線GW，綠光發射子單元CWg係連接至一綠色顯示資料供應線DWg及光發射閘極線GW，而藍光發射子單元CWb係連接至一藍色顯示資料供應線DWb及光發射閘極線GW。另一方面，光接收子單元CR係連接至與光接收掃描器31連結的一光接收閘極線GR並連接至與接收光信號接收器32連結的一資料讀取線DR。
紅光發射子單元CWr使用上文說明的紅光發射元件CLr以及提供在紅色TFT電路區段113R中的紅光發射元件選擇開關SW1R。出於同樣原因，綠光發射子單元CWg使用上文說明的綠光發射元件CLg以及提供在綠色TFT電路區段113G中的綠光發射元件選擇開關SW1G。以相同方式，藍光發射子單元CWb使用上文說明的藍光發射元件CLb以及提供在藍色TFT電路區段113B中的藍光發射元件選擇開關 SW1B。另一方面，光接收子單元CR使用光偵測感測器111以及光接收元件選擇開關SW2。光偵測感測器111用作先前解釋的光接收元件。在圖5之圖式中所示的典型電路組態中，光偵測感測器111係一光二極體。光接收元件選擇開關SW2係提供在前文說明之光偵測感測器電路區段112中的開關。應注意紅光發射元件選擇開關SW1R、綠光發射元件選擇開關SW1G及藍光發射元件選擇開關SW1B之每一者通常係用作開關元件的TFT。紅光發射元件選擇開關SW1R、綠光發射元件選擇開關SW1G及藍光發射元件選擇開關SW1B之每一者係建立在與諸如光偵測感測器111的組件之每一者相同的透明基板上。在圖3之斷面圖中所示的典型顯示區段1之情況下，該透明基板係下玻璃基板102A。
紅光發射元件選擇開關SW1R、綠光發射元件選擇開關SW1G及藍光發射元件選擇開關SW1B之每一者係由光發射閘極線GW控制以實現操作來進入開啟及關閉狀態。紅光發射元件選擇開關SW1R的電極之一特定者係連接至紅色顯示資料供應線DWr，而紅光發射元件選擇開關SW1R的另一電極係連接至紅光發射元件CLr的端子之一特定者並且紅光發射元件CLr的另一端子係連接至接地。具體而言，紅光發射元件CLr的特定端子係圖3之斷面圖中所示的透明元件電極105A，而紅光發射元件CLr的另一端子係同一斷面圖中所示的透明共同電極105B。出於同樣原因，綠光發射元件選擇開關SW1G的電極之一特定者係連接至綠 色顯示資料供應線DWg，而綠光發射元件選擇開關SW1G的另一電極係連接至綠光發射元件CLg的端子之一特定者並且綠光發射元件CLg的另一端子係連接至接地。具體而言，綠光發射元件CLg的特定端子係圖3之斷面圖中所示的透明元件電極105A，而綠光發射元件CLg的另一端子係同一斷面圖中所示的透明共同電極105B。以相同方式，藍光發射元件選擇開關SW1B的電極之一特定者係連接至藍色顯示資料供應線DWb，而藍光發射元件選擇開關SW1B的另一電極係連接至藍光發射元件CLb的端子之一特定者並且藍光發射元件CLb的另一端子係連接至接地。具體而言，藍光發射元件CLb的特定端子係圖3之斷面圖中所示的透明元件電極105A，而藍光發射元件CLb的另一端子係同一斷面圖中所示的透明共同電極105B。
光接收元件選擇開關SW2係由光接收閘極線GR控制以實現操作來進入開啟及關閉狀態。光接收元件選擇開關SW2的電極之一特定者係連接至資料讀取線DR，而光接收元件選擇開關SW2的另一電極係連接至光偵測感測器111的端子之一特定者並且光偵測感測器111的另一端子係連接至接地或圖5之電路圖中未顯示的正偏壓點。
在以上說明的電路組態中，光發射/光接收單元CWR如下實現一光發射操作以及一光接收操作。
首先，在由紅光發射子單元CWr、綠光發射子單元CWg以及藍光發射子單元CWb實現以發射可見光Lrgb及不可見光LJR的光發射操作中，在光發射閘極線GW上判定的一光 發射選擇信號將提供在一個水平線上的紅光發射元件選擇開關SW1R、綠光發射元件選擇開關SW1G及藍光發射元件選擇開關SW1B之每一者置於開啟狀態中。接著，將表示一顯示信號的電荷儲存在紅光發射元件CLr、綠光發射元件CLg及藍光發射元件CLb之每一者中，該儲存透過分別包括紅色顯示資料供應線DWr、綠色顯示資料供應線DWg及藍色顯示資料供應線DWb與紅光發射元件選擇開關SW1R、綠光發射元件選擇開關SW1G及藍光發射元件選擇開關SW1B的路徑I1r、I1g及I1b之每一者，因此紅光發射元件CLr、綠光發射元件CLg及藍光發射元件CLb之每一者發射具有依據顯示信號的照度之可見光Lrgb以及具有恆定照度的不可見光LIR。
應注意在由紅光發射子單元CWr、綠光發射子單元CWg及藍光發射子單元CWb之每一者實現以發射由光源100發起之不可見光LIR的光發射操作中，不可見光LIR並非取決於由顯示信號所傳達的顯示資料。事實上，不可見光LIR係始終透過分別用於該顯示面上之紅光發射子單元CWr、綠光發射子單元CWg及藍光發射子單元CWb中的紅光發射元件CLr、綠光發射元件CLg及藍光發射元件CLb之每一者來透射。因此，分別用於紅光發射子單元CWr、綠光發射子單元CWg及藍光發射子單元CWb中的紅光發射元件CLr、綠光發射元件CLg及藍光發射元件CLb之每一者實現光發射操作以發射具有恆定照度的不可見光LIR。
另一方面，在由光接收子單元CR實現以接收可見光 Lrgb及不可見光LIR的光接收操作中，在光接收閘極線GR上判定的一光接收選擇信號將提供在一個水平線上的每一個光接收元件選擇開關SW2置於開啟狀態中。接著，具有由藉由光接收子單元CR接收的光之數量所決定的量值之一電流係由光偵測感測器111產生並流經包括光接收元件選擇開關SW2的路徑I2至資料讀取線DR。
應注意，當既未實現光發射操作以發射可見光Lrgb及不可見光LIR也未實現光接收操作以接收可見光Lrgb及不可見光LIR時，紅光發射元件選擇開關SW1R、綠光發射元件選擇開關SW1G及藍光發射元件選擇開關SW1B與光接收元件選擇開關SW2之每一者係置於關閉狀態中以從紅色顯示資料供應線DWr斷開紅光發射元件CLr、從綠色顯示資料供應線DWg斷開綠光發射元件CLg、從藍色顯示資料供應線DWb斷開藍光發射元件CLb而且從資料讀取線DR斷開光偵測感測器111。
下列說明解釋一程序，其用以偵測用作開始接觸或接近顯示區段1之顯示面10的偵測主題之物件，該偵測藉由將解釋劃分成在黑色顯示狀態中實現的程序之說明以及在除黑色顯示狀態以外的正常顯示狀態中實現的程序之說明。
首先，藉由參考圖6至8之圖式，下列說明解釋用以偵測用作開始接觸或接近顯示區段1之顯示面10的偵測主題之物件的程序之概要。圖6A至6C係在說明一典型程序中所參考的複數個圖式，該典型程序用以藉由在正常顯示狀態中實現線順序操作來偵測用作開始接觸或接近顯示區段1 之顯示面10的偵測主題之物件。圖7係顯示置於對應於黑色顯示狀態之條件下的顯示區段1之一斷面的斷面圖。圖8A至8C係在說明一典型程序中所參考的複數個圖式，該典型程序用以藉由在黑色顯示狀態中實現線順序操作來偵測用作開始接觸或接近顯示區段1之顯示面10的偵測主題之物件。
應注意，黑色顯示狀態係正常地定義為其中未從顯示區段1上的像素11發射可見光Lrgb之狀態。然而，在下列說明中，黑色顯示狀態係定義為其中在顯示區段1上顯示的影像在顯示區段1上的所有像素11中顯現為黑色影像之狀態。圖6至8之圖式中所示的每一正方形區塊表示顯示區段1上的一像素11。
首先，藉由參考圖6A至6C之圖式，下列說明解釋一典型程序，其用以藉由在正常顯示狀態中實現線順序操作來偵測用作開始接觸或接近顯示區段1之顯示面10的偵測主題之物件。
圖6A係顯示其中始終以如前文說明的恆定照度從紅光發射子單元CWr、綠光發射子單元CWg及藍光發射子單元CWb輻射不可見光LIR的狀態之圖式。因此，顯示區段1上的所有像素11形成圖6A之圖式中所示的不可見光發射區域51。
圖6B及6C之每一者係一圖式，其顯示實現線順序光發射操作以產生在由箭頭X指示的方向上移動的可見光發射區域52作為具有各實行一光發射操作之光發射元件CLrgb 的複數個水平線之區域的狀態並且顯示與線順序光發射操作同步實現線順序光接收操作以產生在由箭頭X指示的方向上移動的可見光接收區域53作為具有各實行光接收操作之光接收子單元CR的一個水平線之區域的狀態。線順序光發射操作以及線順序光接收操作允許整個顯示區段1藉由輻射除不可見光LIR以外的可見光Lrgb來顯示一影像並且接收由用作一偵測主題之物件12反射的可見光Lrgb與不可見光LIR。隨著偵測對象物體12開始接觸或接近顯示區段1之顯示面10，偵測對象物體12反射從可見光發射區域52輻射的可見光Lrgb以及從不可見光發射區域51輻射的不可見光LIR。同時，接近於輻射可見光Lrgb及/或不可見光LIR之特定像素11的像素11接收由偵測對象物體12輻射的可見光Lrgb及/或不可見光LIR。接收由偵測對象物體12輻射的可見光Lrgb及/或不可見光LIR的像素11之一範例係一水平線上用作由圖6B之圖式中的符號P3指示的可見光接收區域53之像素11。另一方面，遠離輻射可見光Lrgb及/或不可見光LIR之特定像素11的像素11不接收由偵測對象物體12輻射的可見光Lrgb及/或不可見光LIR。不接收由偵測對象物體12輻射的可見光Lrgb及/或不可見光LIR的像素11之範例係一水平線上用作由圖6C之圖式中的符號P6指示的可見光接收區域53之像素11。因此，緊密接近於偵測對象物體12之位置處的每一像素11之光偵測感測器111產生一接收光信號。另一方面，遠離偵測對象物體12之位置處的每一像素11之光偵測感測器111不產生一接收光信號。因 此，顯示區段1上的一位置可偵測為偵測對象物體12開始接觸或接近的一位置。
如以上說明，每一水平線經歷線順序光發射操作以便輻射可見光Lrgb與不可見光LIR並經歷線順序光接收操作以便偵測由偵測對象物體12反射的可見光Lrgb與不可見光LIR。藉由以此方式實現線順序光發射操作及線順序光接收操作，整個顯示區段1能夠用作一光發射區域以及一光接收區域，因此根據由光偵測感測器111產生為表示偵測接收光之信號的接收光信號，可以在整個顯示區段1上顯示影像資料並決定偵測對象物體12是否存在於緊密接近於顯示區段1之一位置處，而且若偵測對象物體12係決定為存在於緊密接近於顯示區段1之一位置處，則偵測該位置。
在黑色顯示狀態的情況下，所有像素11顯示如前文說明的黑色顯示。即，在紅光發射子單元CWr、綠光發射子單元CWg及藍光發射子單元CWb中，液晶層106分別調變由光源100產生的背光LO之紅光Lr、綠光Lg及藍光Lb但是上偏光板101B屏蔽調變的紅光Lr、綠光Lg及藍光Lb，如圖7之圖式中所示。同時，在紅光發射子單元CWr、綠光發射子單元CWg及藍光發射子單元CWb中，液晶層106不分別調變由光源100產生的背光LO之不可見光LIR而且上偏光板101B透射不可見光LIR，亦如圖7之圖式所示。因此，顯示區段1始終以固定照度輻射不可見光LIR。因此，即使在黑色顯示狀態的情況下，藉由參考圖8A至8C之圖式來利 用由如以上說明的不可見光發射區域51輻射的不可見光LIR，可以與圖6A至6C之圖式中所示的正常顯示狀態相同的方式來決定偵測對象物體12之位置。以此方式，偵測對象物體12之位置可加以決定而不受由影像資料以及該液晶顯示裝置之利用條件引起的照度變化的影響。該液晶顯示裝置之利用條件包括該液晶顯示裝置周圍的環境之狀態。該液晶顯示裝置周圍的環境之狀態的範例係環境之黑暗及明亮狀態。
藉由參考圖9A至9F之時序圖，下列說明解釋一程序之細節，該程序係由圖1之圖式中所示的液晶顯示裝置實現為用以決定一偵測對象物體12的位置之程序，該決定藉由將解釋劃分成在黑色顯示狀態中實現的程序之說明以及在除黑色顯示狀態以外之正常顯示狀態中實現的程序之說明。圖9A至9F之時序圖包括顯示該程序之時序的複數個時序圖，該程序係由圖1之圖式中所示的液晶顯示裝置實現為用以決定一偵測對象物體12之位置的程序。更明確而言，圖9A係用於在顯示資料供應線DWi上判定的一信號之時序圖，而圖9B係用於由光發射/光接收單元CWRi輻射的不可見光LIR之時序圖。圖9C係用於在分別對應於第一至第n個水平線之光發射閘極線GW(即，光發射閘極線GW1至GWn)上判定的脈衝之複數個時序圖。圖9D係用於在分別對應於第一至第n個水平線之光接收閘極線GR(即，光接收閘極線GR1至GRn)上判定的脈衝之複數個時序圖。圖9E係用於分別對應於第一至第n個水平線的光發射/光接收單 元CWRi(即，光發射/光接收單元CWRi1至CWRin)之週期TRW及TW的複數個時序圖。稍後將說明週期TRW及TW。圖9F係用於顯現在連接至光發射/光接收單元CWRi之一資料讀取線DRi上的一信號之時序圖。圖9A至9F之時序圖中所用的符號i、j、n及m之每一者係表示一位置的整數。
圖9A至9F之時序圖的水平軸表示時間的流逝。圖9A至9F之時序圖之頂部上所示之垂直週期TH1及THm之每一者表示分別在正常顯示狀態及黑色顯示狀態中掃描整個顯示區段1所花費的時間。即，垂直週期TH1及THm之每一者表示可見光發射掃描器24判定如圖9C之時序圖中所示之光發射閘極線GW1至GWn上的脈衝以掃描整個顯示區段1所需的時間，以及光接收掃描器31判定如圖9D之時序圖中所示之光接收閘極線GR1至GRn上的脈衝以掃描整個顯示區段1所需的時間。偵測對象物體12係假定為定位在緊密接近於顯示區段1上之光發射/光接收單元CWRi(j-1)、CWRij及CWRi(j+1)之一位置處。因此，接收光係由光發射/光接收單元CWRi(j-1)、CWRij及CWRi(j+1)偵測，且接收光信號係由光發射/光接收單元CWRi(j-1)、CWRij及CWRi(j+1)在光發射/光接收單元CWRi(j-1)、CWRij及CWRi(j+1)之TRW週期期間(即，如圖9F之時序圖中所示之正常顯示狀態垂直週期TH1中之時間t3與t6之間的接收光信號偵測週期TF1期間，以及在黑色顯示狀態垂直週期THm中之時間t8與t11之間的接收光信號偵測週期TFm期間)產生。如圖9A之時序圖中所示之顯示資料供應線DWi上判定的信號表 示決定由連接至顯示資料供應線DWi之每一個像素11所產生之光之照度的資料。垂直週期TH1係正常顯示狀態的長度，而垂直週期THm係黑色顯示狀態的長度。圖9B係用於由光發射/光接收單元CWRi輻射之不可見光LIR之照度(即，不可見光LIR之數量)的時序圖。圖9E之每一時序圖中所示的週期TRW係期間由光發射/光接收單元CWRi發射並接收可見光Lrgb及不可見光LIR的光發射/光接收週期。圖9E之每一時序圖中所示之週期TW係期間由光發射/光接收單元CWRi發射可見光Lrgb的光發射週期。
採用圖9A至9F之時序圖中所示的時序實現的處理係由可見光發射掃描器24實現之光發射操作中的典型掃描以及由光接收掃描器31藉由採用同一水平線上的同一時序執行線順序操作所實現的光接收操作中的典型掃描。然而，亦可以提供一組態，其中獨立於接收可見光Lrgb及不可見光LIR之光接收操作中的掃描來實現發射可見光Lrgb及不可見光LIR之光發射操作中的掃描。此外，顯現在連接至如圖9F之時序圖中所示的光發射/光接收單元CWRi之資料讀取線DRi上的信號係儲存在接收光信號保持區段33中通常作為類比信號。然而，如先前說明，亦可以提供一組態，其中該信號係儲存在接收光信號保持區段33中通常作為數位資料。
首先，解釋由垂直週期TH1指示的正常顯示狀態。
在時間t0與t1之間的週期中，未提供選擇信號給每一光發射閘極線GW以及每一光接收閘極線GR。因此，在此週 期期間，光發射/光接收單元CWRi中使用的每一個光發射元件選擇開關SW1以及光接收元件選擇開關SW2係各在關閉狀態中。因此，紅光發射元件CLr係從紅色顯示資料供應線DWr電斷開、綠光發射元件CLg係從綠色顯示資料供應線DWg電斷開、藍光發射元件CLb係從藍色顯示資料供應線DWb電斷開而且光偵測感測器111係從資料讀取線DR電斷開。因此，每一光發射/光接收單元CWRi係在停止光發射操作以發射可見光Lrgb的狀態中。然而，每一光發射/光接收單元CWRi係在以恆定照度發射不可見光LIR，如圖9B之時序圖中所示。
在時間t1與時間t2之間的下一週期中，將一光發射選擇信號供應給光發射閘極線GW1，而將一光接收選擇信號供應給光接收閘極線GR1以便同時開啟連接至光發射閘極線GW1以及光接收閘極線GR1的光發射/光接收單元CWR11、CWR21、...以及CWRm1之每一者中使用的每一個光發射元件選擇開關SW1以及光接收元件選擇開關SW2。在圖9A至9F之時序圖中顯示為時間t1與t2之間的週期之光發射/光接收週期TRW中，在光發射/光接收單元CWRi之紅光發射子單元CWr、綠光發射子單元CWg及藍光發射子單元CWb中分別使用的紅光發射元件CLr、綠光發射元件CLg及藍光發射元件CLb之每一者實現光發射操作以分別發射具有由在顯示資料供應線DWi上判定的信號所決定的照度之紅光Lr、綠光Lg及藍光Lb，而光發射/光接收單元CWRi之光接收子單元CR中使用的光偵測感測器 111實現光接收操作以供應具有由藉由光偵測感測器111接收的光之數量所決定的量值之一電流給資料讀取線DRi。應注意，在時間t1與2之間的光發射/光接收週期TRW中，不偵測指示一偵測對象物體12之存在的接收光信號。因此，未從資料讀取線DRi偵測信號。
在時間t2之後的週期中，以與時間t1與t2之間的光發射/光接收週期TRW相同的方式，將一光發射選擇信號供應給光發射閘極線GW2，而將一光接收選擇信號供應給光接收閘極線GR2，將一光發射選擇信號供應給光發射閘極線GW3，而將一光接收選擇信號供應給光接收閘極線GR3等等以便實現線順序光發射及光接收操作。然而，亦未偵測指示一偵測對象物體12之存在的接收光信號。因此，未從資料讀取線DRi偵測信號。應注意，每一個光發射/光接收單元CWRi在光發射/光接收週期TRW結束後的一固定時間週期內維持光發射週期TW。
在時間t3與t6之間的下一接收光信號偵測週期TF1中，光發射/光接收單元CWRi(j-1)、CWRij及CWRi(j+1)之每一者接收由偵測對象物體12反射的光。光發射/光接收單元CWRi(j-1)、CWRij及CWRi(j+1)之每一者將接收光轉換成具有由接收光之數量決定的量值之一電流並輸出該電流至連接至光發射/光接收單元CWRi的資料讀取線DRi(接收光信號偵測週期TF1)。應注意，在此情況下，由光發射/光接收單元CWRi(j-1)、CWRij及CWRi(j+1)之每一者從偵測對象物體12接收的光包括由紅光發射子單元CWr、綠光發 射子單元CWg及藍光發射子單元CWb所輻射的可見光Lrgb及不可見光LIR。因此，由藉由光發射/光接收單元CWRi發射的可見光Lrgb及不可見光LIR之強度來決定輸出至資料讀取線DRi的電流之量值。如前文說明，藉由在顯示資料供應線DWi上判定的一信號決定可見光Lrgb之強度。
以與時間t1與t3之間的週期相同的方式，在時間t6與時間t7之間的週期中，將一光發射選擇信號供應給光發射閘極線GWj+2，而將一光接收選擇信號供應給光接收閘極線GRj+2；將一光發射選擇信號供應給光發射閘極線GWj+3，而將一光接收選擇信號供應給光接收閘極線GRj+3...並且將一光發射選擇信號供應給光發射閘極線GWn，而將一光接收選擇信號供應給光接收閘極線GRn以便實現線順序光發射及接收操作。然而，亦未偵測指示一偵測對象物體12之存在的接收光信號。因此，未從資料讀取線DRi偵測信號。
如以上說明，因此可以在正常顯示狀態垂直週期TH1內的接收光信號偵測週期TF1期間偵測緊密接近於光發射/光接收單元CWRi(j-1)、CWRij及CWRi(j+1)之一位置處的偵測對象物體12之存在。
同樣在黑色顯示狀態之黑色顯示狀態垂直週期THm中，實現基本上與正常顯示狀態之正常顯示狀態垂直週期TH1中的操作相同之操作。即，在光發射/光接收單元CWRi之紅光發射子單元CWr、綠光發射子單元CWg及藍光發射子單元CWb中分別使用的紅光發射元件CLr、綠光發射元件 CLg及藍光發射元件CLb之每一者實現光發射操作以分別發射具有由在顯示資料供應線DWi上判定的信號所決定的照度之紅光Lr、綠光Lg及藍光Lb，而光發射/光接收單元CWRi之光接收子單元CR中使用的光偵測感測器111實現光接收操作以供應具有由藉由光偵測感測器111接收的光之數量所決定的量值之一電流給資料讀取線DRi。然而，在黑色顯示狀態的情況下，由在顯示資料供應線DWi上判定的一信號決定為發射可見光之照度的一照度係約0，因此光偵測感測器111僅接收由偵測對象物體12反射的不可見光LIR。即，光發射/光接收單元CWRi(j-1)、CWRij及CWRi(j+1)之每一者僅接收由由偵測對象物體12反射的不可見光LIR，因此藉由不可見光LIR之強度決定輸出至資料讀取線DRi的一電流信號之量值。以此方式，在黑色顯示狀態之黑色顯示狀態垂直週期THm內的接收光信號偵測週期TFm中，將一電流信號輸出至資料讀取線DRi，因此亦可以偵測緊密接近於光發射/光接收單元CWRi(j-1)、CWRij及CWRi(j+1)之一位置處的偵測對象物體12之存在。
如以上說明，在依據該具體實施例之液晶顯示裝置中，光源100產生包括可見光Lrgb及不可見光LIR的背光LO。接著，佈局在顯示面10上以用作紅光發射元件CLr、綠光發射元件CLg及藍光發射元件CLb的液晶元件之每一者根據待顯示的一影像之資料，依據由顯示信號驅動器23及可見光發射掃描器24實現的顯示驅動操作來調變由光源100產 生的可見光Lrgb，從而從顯示面10輻射調變的可見光Lrgb為顯示光。另一方面，佈局在顯示面10上以用作紅光發射元件CLr、綠光發射元件CLg及藍光發射元件CLb的液晶元件之每一者透射由光源100產生的不可見光LIR並從顯示面10輻射不可見光LIR。若一偵測對象物體12此時開始接觸或接近顯示面10，則該偵測對象物體12反射從顯示面10輻射的可見光Lrgb及不可見光LIR。顯示面10上的一光偵測感測器111依據由光接收掃描器31執行的控制來實現光接收操作，從而偵測反射的可見光Lrgb及不可見光LIR為偵測光。最後，根據由光偵測感測器111產生為具有依據偵測光之數量的量值之一信號的一接收光信號來決定偵測對象物體12之位置。以此方式，偵測對象物體12之位置可加以決定而不受由影像資料及該液晶顯示裝置之利用條件引起的照度變化的影響。該液晶顯示裝置之利用條件包括該液晶顯示裝置周圍的環境之狀態。該液晶顯示裝置周圍的環境之狀態的範例係環境之黑暗及明亮狀態。
此外，可在一簡單組態中辨識偵測光，從而不需要特別提供諸如一觸控面板之一組件。
在此基礎上，在依據該具體實施例的液晶顯示裝置中，如圖3及7之斷面圖中所示，佈局在顯示面10上以用作包括在紅光發射子單元CWr中的紅光發射元件CLr、包括在綠光發射子單元CWg中的綠光發射元件CLg以及包括在藍光發射子單元CWb中的藍光發射元件CLb的液晶元件之每一者透射由光源100產生的不可見光LIR並從顯示面10輻射不 可見光LIR。
順便提及，圖10係顯示用作一液晶顯示裝置以與依據該具體實施例之液晶顯示裝置比較之一比較液晶顯示裝置200中使用的一顯示區段之一斷面的斷面圖。比較液晶顯示裝置200使用可見光發射子單元CWrgb以及不見光發射子單元CWIR。可見光發射子單元CWrgb係一紅光發射子單元CWr、一綠光發射子單元CWg以及一藍光發射子單元CWb。包括在紅光發射子單元CWr、綠光發射子單元CWg及藍光發射子單元CWb之每一者中的可見光選擇/透射濾波器207藉由從由光源100產生的背光LO選擇紅光Lr、綠光Lg或藍色1b來選擇性發射可見光Lrgb。另一方面，包括在不見光發射子單元CWIR中的不可見光選擇/透射濾波器208藉由從由光源100產生之背光LO選擇不可見光LIR來選擇性地發射不可見光LIR。因此，在比較液晶顯示裝置200的情況下，僅從顯示面10上的一部分區域輻射從由光源100產生之背光LO選擇的不可見光LIR。顯示面10上的此部分區域係專用於輻射不可見光LIR為對應於不見光發射子單元CWIR的一區域之一輻射區域。與比較液晶顯示裝置200比較，依據該具體實施例的液晶顯示裝置能夠改良包括在由用作一背光之光源100產生之背光LO中的不可見光LIR之利用效率。
如以上說明，不可見光LIR係從顯示面10輻射並由偵測對象物體12反射回至顯示面10作為偵測光。接著，根據因偵測反射的不可見光LIR而獲得的偵測光來偵測該偵測對 象物體12之存在。因此，偵測對象物體12之位置可以高度可靠度來決定而不受該液晶顯示裝置之利用效率的影響。此外，可在一簡單組態中辨識偵測光以便通常決定偵測對象物體12之位置，從而不需要特別提供諸如一觸控面板之一組件。在此基礎上，由光源100產生的不可見光LIR係透過顯示面10來透射，從而從顯示面10加以輻射。因此可以改良從顯示面10輻射的不可見光LIR之利用效率。因此，依據本具體實施例之液晶顯示裝置能夠藉由獨立於裝置利用狀態利用一簡單組態來可靠地偵測該偵測對象物體12而不過度地增加該液晶顯示裝置之功率消耗。
此外，光接收子單元CR中使用的光偵測感測器111接收由偵測對象物體12反射的可見光Lrgb以及由偵測對象物體12反射的不可見光LIR。因此，例如除由依據該具體實施例之液晶顯示裝置實現用以偵測一偵測對象物體12之存在的程序以外，亦可實行用以獲取一外部物件之影像的程序。即，本發明亦可應用於一掃描器。
在此基礎上，每一光發射子單元區塊CW始終以固定照度發射不可見光LIR，因此紅光發射子單元CWr、綠光發射子單元CWg、藍光發射子單元CWb以及光接收子單元CR之每一者不需要除光發射元件選擇開關SW1及光接收元件選擇開關SW2以外的一選擇開關。因此，可使光發射/光接收單元CWR的組態比較簡單。
如迄今說明，該具體實施例實施一組態，其中每一像素11之光發射/光接收單元CWR使用圖2之圖式中所示之佈局 中的一紅光發射子單元CWr、一綠光發射子單元CWg、一藍光發射子單元CWb及一光接收子單元CR。然而，應注意，亦可採用如圖11之一圖式中顯示為一像素11A之一佈局的佈局之一佈局。在圖11之圖式中顯示為像素11A中使用的光發射/光接收單元CWR之佈局的佈局中，將光接收子單元CR放置在紅光發射子單元CWr、綠光發射子單元CWg及藍光發射子單元CWb下面的一位置處。
此外，在該具體實施例中，光偵測感測器111接收由偵測對象物體12反射的可見光Lrgb以及由偵測對象物體12反射的不可見光LIR。圖12A及12B係各顯示一像素11之一典型佈局的複數個圖式。更特定言之，圖12A係顯示一像素11B之一典型佈局的圖式，該像素包括用以選擇性地透射對應於光偵測感測器111之一區域中的不可見光LIR之不可見光選擇/透射濾波器108。在圖12A之圖式中顯示為包括對應於光偵測感測器111之一區域中的不可見光選擇/透射濾波器108之一佈局的佈局之情況下，光偵測感測器111僅接收不可見光LIR。在此一佈局中，因此可以消除可見光Lrgb之效應，因此可以較高程度的可靠度來偵測該偵測對象物體12之存在。
另一方面，圖12B係顯示一像素11C之一典型佈局的圖式，在該佈局中將包括在光接收子單元CR中的光偵測感測器111劃分成複數個光接收子感測器。在像素11C之情況下，將包括在光接收子單元CR中的光偵測感測器111劃分成二個光偵測子感測器111A及111B。光偵測子感測器 111A係用以偵測可見光Lrgb及不可見光LIR兩者的感測器，而光偵測子感測器111B係用於僅偵測不可見光LIR的感測器。在此情況下，可驅動像素11C以將光接收子單元CR從光偵測子感測器111A切換至光偵測子感測器111B且反之亦然。在使光接收子單元CR能夠在此類組態中偵測可見光Lrgb及不可見光LIR兩者或僅偵測不可見光LIR之情況下，可以自由地將由該液晶顯示裝置實現的處理從用以藉由偵測可見光Lrgb及不可見光LIR兩者來獲取一外部物件之影像的程序切換至用以藉由以與上文說明的具體實施例相同之方式僅偵測不可見光LIR來偵測一偵測對象物體12之存在的程序且反之亦然。
應注意光偵測子感測器111A亦可具備圖12A之佈局圖式中未顯示的一可見光選擇/透射濾波器。該可見光選擇/透射濾波器係用作用以選擇性地僅透射可見光Lrgb，因此使光偵測子感測器111A僅能夠偵測可見光Lrgb的濾波器。在此一組態中，光偵測子感測器111A係依據本發明之一具體實施例的一第一光接收子元件之一典型實施方案，而光偵測子感測器111B係由本發明提供的一第二光接收子元件之一典型實施方案。
此外，光接收掃描器31亦可經組態用以稀疏相對於由可見光發射掃描器24實現驅動操作的次數來實現驅動操作的次數。例如，光接收掃描器31經組態用以由可見光發射掃描器24實行每二或三個驅動操作而實現一驅動操作一次。藉由將光接收掃描器31設計成此一組態，除由該具體實施 例展現的效應以外，亦可減小由接收光信號傳達的資料之數量，因此可以簡化光接收電路，例如光接收掃描器31、接收光信號接收器32以及接收光信號保持區段33並減少功率消耗。因此，該組態對為了簡化光接收側上的電路並以開始接觸或接近顯示面10的一偵測對象物體12之偵測位置的減小精度為代價來減少功率消耗而付出努力係尤其有效的。
亦可以提供一組態，其中複數個光接收子單元CR接收由複數個紅光發射子單元CWr、複數個綠光發射子單元CWg及複數個藍光發射子單元CWb發射的光束，從而產生複數個接收光信號，其經匯總用以產生一個接收光信號為一輸出信號。採用此一組態，除由該具體實施例展現的效應以外，可減小由接收光信號傳達的資料之數量，因此可以簡化光接收電路，例如光接收掃描器31、接收光信號接收器32以及接收光信號保持區段33並減少功率消耗。此外，在此一組態中，複數個接收光信號經匯總用以產生一個接收光信號為供應給接收光信號接收器32的一輸出信號。因此可以藉由提高輸出信號之量值來增加S/N比(信號對雜訊比)並增強偵測靈敏度。
亦可以提供一組態，其中相對於紅光發射子單元CWr、綠光發射子單元CWg及藍光發射子單元CWb稀疏光接收子單元CR之位置的數目。採用此一組態，除由該具體實施例展現的效應以外，亦可減小由接收光信號傳達的資料之數量，因此可以簡化光接收電路，例如光接收掃描器31、 接收光信號接收器32以及接收光信號保持區段33並減少功率消耗。相反，將複數個光接收子單元CR用於包括一紅光發射子單元CWr、一綠光發射子單元CWg以及一藍光發射子單元CWb之每一組。採用此一組態，除由該具體實施例展現的效應以外，還可以更精確地偵測開始接觸或接近顯示面10的一偵測對象物體12之位置。
迄今已解釋本發明之該具體實施例。然而，本發明之範疇決不限於該具體實施例。即，可以提供可得自該具體實施例的各種修改版本。
例如，以上說明的具體實施例根據係表示接收光的一信號之一接收光信號決定顯示區段1上的一偵測對象物體12之位置。然而，可以提供一修改版本，其可用於根據表示接收光的一信號決定偵測對象物體12之位置及大小的至少一者。亦可以提供一修改版本，其可用於偵測同時存在的複數個偵測主題主體。
此外，以上說明的具體實施例實施一顯示區段1，其中彩色濾波器107係提供在與光發射單元(即，紅光發射子單元CWr、綠光發射子單元CWg以及藍光發射子單元CWb)相關聯的區域中作為放置在接近於如圖3之斷面圖中所示的顯示面10之側上的上玻璃基板102B之下面上的區域。然而，可以提供如圖13之斷面圖中所示的顯示區段1A之一組態。在此組態中，與圖3之斷面圖中所示的顯示區段1比較，放置在接近於透明共同電極105B之側上的玻璃基板102B之位置與放置在接近於透明元件電極105A之側上的 玻璃基板102A之位置係相對於液晶層106上下顛倒。此外，彩色濾波器107可提供在與光發射單元(即，紅光發射子單元CWr、綠光發射子單元CWg以及藍光發射子單元CWb)相關聯的區域中作為放置在遠離顯示面10之側(即，接近於光源100之側)上的玻璃基板102B之上面上的區域。作為一替代方案，彩色濾波器107可提供在形成一玻璃基板對之玻璃基板102A及玻璃基板102B兩者上。
在此基礎上，在以上說明的具體實施例中，紅光發射子單元CWr、綠光發射子單元CWg及藍光發射子單元CWb之每一者發射始終具有恆定照度之不可見光LIR。然而，照度不必一直係恆定的。例如，亦可以提供一組態，其中以具有預先決定之一週期的脈衝波形之形狀來發射不可見光LIR。採用此一組態，除由該具體實施例展現的效應以外，還可減少功率消耗。
此外，在以上說明的具體實施例中，光源100能夠發射包括可見光Lrgb及不可見光LIR的背光LO。然而，作為一替代方案，亦可以提供一組態，其包括能夠發射可見光Lrgb的一第一光源以及實體上與該第一光源分開的一第二光源作為能夠發射不可見光LIR的一光源。
在此基礎上，在以上說明的具體實施例中，不可見光LIR係大於可見光之域之波長的波長之域中的光。不可見光LIR之範例係近紅外光及紅外光。然而，亦可以提供一組態，其中不可見光LIR相反地係小於可見光之域之波長的波長之域中的光。此不可見光LIR之一範例係紫外光。
此外，在以上說明的具體實施例中，各包括在顯示區段1中作為使用光發射元件及一光接收元件之一像素的像素11經佈局用以形成一矩陣並經歷線順序操作。然而，各包括在顯示區段1中作為使用光發射元件及一光接收元件之一像素的像素11之佈局及驅動方法決不必須係由該具體實施例提供的佈局及驅動方法。例如，各包括在顯示區段1中作為使用光發射元件及一光接收元件之一像素的像素11可經佈局用以形成一預定形狀為一片段之形狀。
此外，熟習此項技術者應瞭解，可根據設計要求及其他因素來進行各種修改、組合、子組合及改變，只要其係在隨附申請專利範圍或其等效物之範疇內即可。
1‧‧‧顯示區段
1A‧‧‧顯示區段
10‧‧‧顯示面
11‧‧‧像素/螢幕
11A‧‧‧像素
11B‧‧‧像素
11C‧‧‧像素
12‧‧‧偵測對象物體
21‧‧‧顯示信號產生區段
22‧‧‧顯示信號保持控制區段
23‧‧‧顯示信號驅動器
24‧‧‧可見光發射掃描器
31‧‧‧光接收掃描器
32‧‧‧接收光信號接收器
33‧‧‧接收光信號保持區段
34‧‧‧位置偵測區段
41‧‧‧光發射時序控制信號
42‧‧‧光接收時序控制信號
43‧‧‧光接收區塊控制信號
51‧‧‧不可見光發射區域
52‧‧‧可見光發射區域
53‧‧‧可見光接收區域
100‧‧‧光源
101A‧‧‧下偏光板
101B‧‧‧上偏光板
102A‧‧‧下玻璃基板
102B‧‧‧上玻璃基板
103‧‧‧電路區段
104‧‧‧絕緣層
105A‧‧‧透明元件電極
105B‧‧‧透明共同電極
106‧‧‧液晶層
107‧‧‧彩色濾波器
108‧‧‧不可見光選擇/透射濾波器
109‧‧‧黑色矩陣
111‧‧‧光偵測感測器
111A、111B‧‧‧光偵測子感測器
112‧‧‧光偵測感測器電路區段
113B‧‧‧藍色TFT(薄膜電晶體)電路區段
113G‧‧‧綠色TFT(薄膜電晶體)電路區段
113R‧‧‧紅色TFT(薄膜電晶體)電路區段
200‧‧‧比較液晶顯示裝置
207‧‧‧可見光選擇/透射濾波器
208‧‧‧不可見光選擇/透射濾波器
CLb‧‧‧藍光發射元件
CLg‧‧‧綠光發射元件
CLr‧‧‧紅光發射元件
CLrgb‧‧‧光發射元件
CR‧‧‧光接收子單元
CW‧‧‧光發射子單元區塊/光發射子單元
CWb‧‧‧藍光發射子單元
CWg‧‧‧綠光發射子單元
CWIR‧‧‧不見光發射子單元
CWr‧‧‧紅光發射子單元
CWR‧‧‧光發射/光接收單元
CWrgb‧‧‧可見光發射子單元
CWRi‧‧‧光發射/光接收單元
CWRi1至CWRin‧‧‧光發射/光接收單元
DR‧‧‧資料讀取線
DRi‧‧‧資料讀取線
DW‧‧‧顯示資料供應線
DWb‧‧‧藍色顯示資料供應線
DWg‧‧‧綠色顯示資料供應線
DWi‧‧‧顯示資料供應線
DWr‧‧‧紅色顯示資料供應線
GR‧‧‧光接收閘極線
GR1至GRn‧‧‧光接收閘極線
GW‧‧‧光發射閘極線
GW1至GWn‧‧‧光發射閘極線
I1b‧‧‧路徑
I1g‧‧‧路徑
I1r‧‧‧路徑
I2‧‧‧路徑
Lb‧‧‧藍光
Lg‧‧‧綠光
LIR‧‧‧不可見光
LO‧‧‧背光
Lr‧‧‧紅光
Lrgb‧‧‧可見光
Pb‧‧‧發射藍光光譜
Pg‧‧‧發射綠光光譜
PIR‧‧‧發射不可見光光譜
Pr‧‧‧發射紅光光譜
SW2‧‧‧光接收元件選擇開關
SW1B‧‧‧藍光發射元件選擇開關
SW1G‧‧‧綠光發射元件選擇開關
SW1R‧‧‧紅光發射元件選擇開關
W1‧‧‧臨限波長
從參考附圖所提供的較佳具體實施例之以上說明已明白本發明之此等及其他特徵，在該等附圖中：圖1係顯示依據本發明之一具體實施例的一液晶顯示裝置的整個組態之方塊圖；圖2係顯示圖1之方塊圖中所示之液晶顯示裝置中使用的一像素之一光發射/光接收單元之一典型組態的俯視圖模型之圖式；圖3係顯示由圖2之圖式中的箭頭A所指示之A-A部分上的斷面為一顯示區段之典型斷面模型的斷面圖；圖4A至4C係各顯示由圖2之圖式中所示的光發射/光接收單元之一光發射子單元發射的不同種類的光之光譜的複數個圖式； 圖5係顯示圖2之圖式中所示之每一像素中使用的光發射/光接收單元之一典型電路組態的圖式；圖6A至6C係在說明一典型程序中所參考的複數個圖式，該典型程序用以藉由在正常顯示狀態中實現線順序操作來偵測開始接觸或接近該顯示區段之一顯示面的一偵測對象物體；圖7係顯示置於對應於黑色顯示狀態之條件下的該顯示區段之一斷面的斷面圖；圖8A至8C係在說明一典型程序中所參考的複數個圖式，該典型程序用以藉由在黑色顯示狀態中實現線順序操作來偵測開始接觸或接近該顯示區段之一顯示面的一偵測對象物體；圖9A至9F係顯示一程序之時序的複數個時序圖，該程序係由圖1之圖式中所示的液晶顯示裝置實現為用以決定一偵測對象物體之位置的程序；圖10係顯示一比較液晶顯示裝置中使用的用作一比較液晶顯示裝置的一顯示區段之一斷面的斷面圖；圖11係顯示另一範例之一像素的一光發射/光接收單元之一典型組態的俯視圖模型之圖式；圖12A及12B係各顯示另一範例之一像素之一典型佈局的複數個圖式；以及圖13係顯示另一範例之一顯示區段之一典型斷面模型的斷面圖。
1‧‧‧顯示區段
10‧‧‧顯示面
100‧‧‧光源
101A‧‧‧下偏光板
101B‧‧‧上偏光板
102A‧‧‧下玻璃基板
102B‧‧‧上玻璃基板
103‧‧‧電路區段
104‧‧‧絕緣層
105A‧‧‧透明元件電極
105B‧‧‧透明共同電極
106‧‧‧液晶層
107‧‧‧彩色濾波器
109‧‧‧黑色矩陣
CR‧‧‧光接收子單元
CWb‧‧‧藍光發射子單元
CWg‧‧‧綠光發射子單元
CWr‧‧‧紅光發射子單元
Lb‧‧‧藍光
Lg‧‧‧綠光
LIR‧‧‧不可見光
LO‧‧‧背光
Lr‧‧‧紅光
Lrgb‧‧‧可見光

Claims (11)

  1. 一種液晶顯示裝置，其包含：光源，其產生可見域光及不可見域光；液晶元件，其係配置於具有複數個像素之顯示面之各像素內，根據影像資料調變來自該光源的可見域光，且透射來自該光源的不可見域光；紅(R)、綠(G)、藍(B)三色之彩色濾波器，其於與各像素內之中的該液晶元件對應之區域，就每個像素，顏色分別地配置，選擇性地透射與各色對應之可見域光與不可見域光；光接收元件，其係較大間隔地配置在該顯示面之該複數個像素之中的一部份像素內，接收不可見域光；顯示驅動構件，其根據該影像資料顯示驅動該液晶元件，以便從該顯示面之各像素經由該彩色濾波器射出可見域光作為顯示光；光接收驅動構件，其驅動該光接收元件接收光，以便在該顯示面上偵測從該顯示面之各像素經由該彩色濾波器射出而由偵測對象物體反射的不可見域光作為偵測光；及偵測構件，其根據從該光接收元件獲得之接收光信號來偵測該偵測對象物體之位置及大小之至少一者。
  2. 如請求項1之液晶顯示裝置，其中根據該偵測光偵測複數個偵測主題物件。
  3. 如請求項1之液晶顯示裝置，其中： 該液晶元件及該光接收元件係分別矩陣狀地配置在該顯示面內；該顯示驅動構件對該液晶元件進行發光驅動發射光，以執行線順序(line-sequential)顯示操作；該光接收驅動構件驅動該光接收元件線順序接收光，以執行線順序光接收操作。
  4. 如請求項3之液晶顯示裝置，其中該光接收驅動構件驅動該光接收元件線順序線順序接收光，以與該液晶元件之線順序顯示操作同步而執行線順序光接收操作。
  5. 如請求項1之液晶顯示裝置，其中：該光接收元件進而亦能夠接收可見域光；該光接收驅動構件驅動該光接收元件接收光，以在該顯示面上偵測從該顯示面之各像素經由該彩色濾波器射出而由該偵測對象物體反射的可見域光作為該偵測光。
  6. 如請求項5之液晶顯示裝置，其中：該光接收元件包含接收可見域光之第一光接收子元件及接收不可見域光之第二光接收子元件；該光接收驅動構件驅動該第一光接收子元件及該第二光接收子元件接收光，以使該第一光接收子元件接收由該偵測對象物體反射的可見域光，且該第二光接收子元件接收由該偵測對象物體反射的不可見域光。
  7. 如請求項6之液晶顯示裝置，其中該光接收驅動構件切換地驅動該第一光接收子元件及該第二光接收子元件接收光。
  8. 如請求項1之液晶顯示裝置，其中該光源包含產生可見域光之第一子光源及產生不可見域光之第二子光源。
  9. 如請求項1之液晶顯示裝置，其中：該液晶元件包含彼此面對之一對透明基板，及設置在該一對透明基板之間之液晶層；該顯示驅動構件包括用於顯示驅動該液晶元件之開關元件；該光接收元件與該開關元件係形成在同一透明基板上。
  10. 如請求項1之液晶顯示裝置，其中：該不可見域光係紅外光；該三色之彩色濾波器分別選擇性地透射與各色對應之可見域光、及長於其等之波長區域的長波長側之不可見域光。
  11. 如請求項1之液晶顯示裝置，其中該光接收元件係包含單晶矽、多晶矽或非晶矽而構成。
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