[发明专利]液晶显示设备,黑矩阵衬底以及彩色滤光片衬底

说明书

技术领域

本发明涉及包括光学传感器的液晶显示设备以及设置在所述液晶设备中的黑矩阵衬底和彩色滤光片衬底。

背景技术

有源矩阵液晶显示设备使用诸如非晶硅TFT(薄膜晶体管)或者多晶硅TFT的薄膜晶体管来驱动液晶。在包括诸如蜂窝电话的移动设备以及大尺寸电视的各种设备中使用液晶显示设备。

液晶显示设备本身不能发光并且可以被划分为反射型和透射型。反射液晶显示设备通过允许诸如自然光的外界光进入液晶屏幕使得该光经过液晶层并且然后被反射来提供显示。透射液晶显示设备包括位于与观察者相对的表面上的光源，以便使用从所述光源透射的光来提供显示。而且，透射反射液晶显示设备已经投入使用；根据外界光环境(明亮或者黑暗的环境)，透射反射液晶显示设备使用光源作为透射型来操作或者使用日光或室内光作为反射型来操作。

在设置在诸如蜂窝电话的移动设备或者便携式小尺寸个人计算机中的液晶显示设备中，经由键盘输入是困难的。因此，例如，经常在液晶显示设备的前表面上安装电容型的触摸面板或者电阻型的触摸面板。然而，安装在液晶显示设备上的触摸面板增加了液晶显示设备的厚度。具体而言，在移动设备的液晶显示设备中，可能发生因触摸面板引起的光损失，例如表面反射或者透射光的损失。这能够使液晶显示图像的质量降低。

近年来，通过增加安装在液晶显示设备背面表面上的荧光灯的亮度或者使用具有高亮度的LED功率源，已经显著增加了透射液晶显示设备的亮度。然而，在观察者在夜间或者在黑暗位置处利用这种透射液晶显示设备观看电视时，屏幕可能太亮并且难以观看。而且，在透射液晶显示设备中，背面表面上的光源占据大约80％的功耗。因此，降低功耗已经成为主要挑战。

而且，近年来，对于不仅用于公司中的设备和诸如金融机构中自动柜员机的设备而且对于移动设备中的液晶显示设备来说，一直存在需要确保液晶屏幕的操作安全。

文献1(日本专利申请特许公开No.2007-47789)公开了一种使用光学传感器的技术。在其上形成有驱动液晶的薄膜晶体管的TFT衬底上形成光学传感器，并且使用该光学传感器调节液晶显示设备的亮度。

文献2(日本专利申请特许公开No.2005-352490)也公开了一种使用光学传感器的技术。在其上形成有驱动液晶的薄膜晶体管的TFT衬底上形成光学传感器，并且将所述光学传感器用作触摸面板。

文献3(日本专利申请特许公开No.2008-89619)也公开了一种使用光学传感器的技术，光学传感器位于其上形成有驱动液晶的薄膜晶体管的TFT衬底的外围的周围。在光学传感器上方形成蓝色、绿色和红色彩色滤光片并且根据外界光的类型来使用这些蓝色、绿色和红色彩色滤光片。

文献4(日本专利申请特许公开No.2009-129397)公开了一种显示设备，所述显示设备包括多个用于各个颜色的彩色滤光片以及设置在其中堆叠有至少两个彩色滤光片的检测滤光片后面的光电传感器。文献4从光电传感器的检测值中减去单独形成的噪声去除传感器的检测值。

文献5(日本专利申请特许公开No.2009-128686)公开了一种显示设备，所述显示设备包括第一光学传感器部分和其中堆叠有两种类型的彩色滤光片的第二光学传感器部分。

文献1没有公开用于外界光的类型(晴朗天气下的日光、阴暗天气下的日光、或者来自荧光灯的光)或者人类可见度的亮度调节。

在文献2中，可能由于外界光的强度或者背光亮度影响而导致用户触摸液晶屏幕的误差。而且，文献2描述了第一光学传感器和第二光学传感器的结构但是没有考虑用户之间手指的显著个体差异以及用于安全验证的需要。

文献3没有考虑来自背光的光的波长分布的影响、光学传感器本身中暗电流的温度变化、以及元件的变化。希望以高精确度区分外界光的类型而不应用文献3。而且，该文献是基于外界光的亮度调节技术并且没有考虑利用手指等的触摸面板输入。

如在文献4的权利要求2中所描述的，由于透射率在非可见光的波长范围内高，文件4与用于通过光电传感器执行的可见光范围中的光学波长分离技术不同。因此，文献4不是用于确定外界光的类型并且确保安全的技术或者用于调节液晶显示设备的亮度的技术。因此，文献4不是用于区别可见光与其它类型光的技术。而且，根据文献4的权利要求7，该文献没有描述设置在噪声去除传感器中的光屏蔽部分的光谱特性以及在非可见光的波长范围中传感器的灵敏度，并且没有清楚地指明与减法处理关联的来自噪声去除传感器的检测值，以及减法处理的结果。