JP2008203561A - Liquid crystal display device - Google Patents

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健次 中尾
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a liquid crystal display device which attains both an input function and an output function for image information. <P>SOLUTION: The liquid crystal display device includes a display panel DP having a plurality of scan lines with arrayed liquid crystal display elements PX each including an optical input element and a display pixel, a back light BL which is disposed opposite to the display panel to illuminate the display panel, and a control means CTL of controlling writing to display pixels and reading of detection signals from the optical input elements, wherein the control means is configured to control the display pixels to display an external light detection image substantially shielding the light from the back light for a first period of a one-frame period and a display image for a second period of the one-frame period. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、液晶表示装置に関する。   The present invention relates to a liquid crystal display device.

一般に液晶などを用いた表示装置は画像情報のアウトプットを行う機器であるが、光入力機能を付加することで、例えば画像等の情報のインプットも可能にすることができる。この技術によって、単一のデバイスで、情報の入出力、双方向の情報のやりとりを実現することができる。
光入力機能を付加した液晶表示素子を用いることで、液晶表示パネルに指を押し付けて指紋を読み取り、また、液晶表示パネルに書類を押し付けてそこに書かれた文字を読み取ることができる。また表示パネルを指やペン等でタッチした際の位置を光学的に読み取ることができるため、液晶表示装置にタッチパネルと同等の機能を付加させることができる(例えば、特許文献1参照)。
特開2001−292276号公報
In general, a display device using liquid crystal or the like is a device that outputs image information. However, by adding a light input function, information such as an image can be input. With this technology, it is possible to realize information input / output and bidirectional information exchange with a single device.
By using a liquid crystal display element to which an optical input function is added, a finger can be pressed against the liquid crystal display panel to read a fingerprint, and a document can be pressed against the liquid crystal display panel to read characters written there. Further, since the position when the display panel is touched with a finger or a pen can be optically read, a function equivalent to that of a touch panel can be added to the liquid crystal display device (see, for example, Patent Document 1).
JP 2001-292276 A

図16は、従来の読取方法を示す図である。
タッチパネル機能を実現するために、読み取り開始時には、それまで表示していた表示映像を画像を読み取るための読み取り映像に切替えて表示していた。この読み取り映像は、読み取りに影響を及ぼさない映像であることが必要であるため、例えば、ブルーなどの単一色が均一に表示された画像である。そして、バックライトBLからの光源光は、表示されている読み取り映像を介して、一旦液晶表示パネル上の書類等に照射される。そして、この書類等から反射してきた光を液晶パネル内で検出して処理することで画像が読取られる。
FIG. 16 is a diagram illustrating a conventional reading method.
In order to realize the touch panel function, at the start of reading, the display image displayed until then is switched to the reading image for reading the image. Since the read video needs to be a video that does not affect the reading, for example, a single color such as blue is uniformly displayed. The light source light from the backlight BL is once irradiated onto a document or the like on the liquid crystal display panel through the displayed read video. An image is read by detecting and processing the light reflected from the document or the like in the liquid crystal panel.

このようにして、読み取り映像が表示された状態で情報が読み取られ、その後、必要に応じて表示映像の表示が再開される。
従って、従来の方式では、読み取りを行うために画像情報の表示を一旦停止させ、読み出し用画面に切り替える必要があった。このため、読み取りに数秒程度かかる場合には、その間、画像情報の表示が停止されるため、表示上の違和感が指摘されていた。
In this way, information is read in a state where the read video is displayed, and then the display of the display video is resumed as necessary.
Therefore, in the conventional method, in order to perform reading, it is necessary to temporarily stop displaying image information and switch to a reading screen. For this reason, when reading takes several seconds, the display of the image information is stopped during that time, and it has been pointed out that the display is uncomfortable.

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、画像情報の入力機能と出力機能とを両立させることのできる液晶表示装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a liquid crystal display device capable of achieving both an input function and an output function of image information.

上記課題を解決するための本発明に係る液晶表示装置は、光入力素子および表示画素を含む液晶表示素子が配列された走査線を複数本備えた表示パネルと、前記表示パネルに対向して配されて前記表示パネルを照明するバックライトと、前記表示画素への書き込み、および前記光入力素子の検出信号読出しを制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、1フレーム期間の第1期間にわたり前記表示画素に前記バックライトからの光を実質的に遮蔽する外光検出画像を表示させ、前記1フレーム期間の第2期間にわたり前記表示画素に表示画像を表示させる。   In order to solve the above problems, a liquid crystal display device according to the present invention includes a display panel provided with a plurality of scanning lines in which liquid crystal display elements including light input elements and display pixels are arranged, and a display panel disposed opposite to the display panel. And a backlight for illuminating the display panel, and a control means for controlling writing to the display pixel and reading of the detection signal of the light input element, the control means for a first period of one frame period. An external light detection image that substantially shields light from the backlight is displayed on the display pixel, and a display image is displayed on the display pixel over a second period of the one frame period.

また、本発明に係る液晶表示装置は、光入力素子および表示画素を含む液晶表示素子が配列された走査線を複数本備えた表示パネルと、前記表示パネルに対向して配されて前記表示パネルを照明するバックライトと、前記バックライトを点滅させるバックライト点滅手段を有し、前記表示画素への書き込み、および前記光入力素子の検出信号読出しを制御する制御手段とを備え、前記バックライトは点滅可能に構成され、且つ前記制御手段は前記バックライトの点滅と同期して基準電位を変化させる。   In addition, the liquid crystal display device according to the present invention includes a display panel including a plurality of scanning lines in which liquid crystal display elements including optical input elements and display pixels are arranged, and the display panel arranged to face the display panel. A backlight blinking means for blinking the backlight, and a control means for controlling writing to the display pixel and reading of the detection signal of the light input element, the backlight comprising: The control unit is configured to be able to blink, and changes the reference potential in synchronization with the blinking of the backlight.

本発明によれば、画像情報の入力機能と出力機能とを両立させることのできる液晶表示装置が得られる。   According to the present invention, it is possible to obtain a liquid crystal display device capable of achieving both an image information input function and an output function.

以下、本発明の態様について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、同様又は類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, in each figure, the same referential mark is attached | subjected to the component which exhibits the same or similar function, and the overlapping description is abbreviate | omitted.

〔第1の実施の形態〕
図1は、本発明の第1の実施の形態の液晶表示装置の概略の構成を示す図である。
液晶表示装置100は、複数の光入力機能付き液晶表示素子を有する液晶表示パネルDP、液晶表示パネルDPを制御する制御回路CTL、及び液晶表示パネルDPを照明するバックライトBLを備える。
液晶表示パネルDPには、表示エリア110、ゲート線駆動回路112、データ線駆動回路114、及びデータ読出処理回路116が設けられている。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a liquid crystal display device according to a first embodiment of the present invention.
The liquid crystal display device 100 includes a liquid crystal display panel DP having a plurality of liquid crystal display elements with a light input function, a control circuit CTL that controls the liquid crystal display panel DP, and a backlight BL that illuminates the liquid crystal display panel DP.
The liquid crystal display panel DP is provided with a display area 110, a gate line driving circuit 112, a data line driving circuit 114, and a data read processing circuit 116.

表示エリア110には、複数の光入力機能付き液晶表示素子130がマトリクス状に配置される。複数の光入力機能付き液晶表示素子130の行に沿って複数のゲート線(不図示)が配設される。複数の光入力機能付き液晶表示素子130の列に沿って複数のデータ線(不図示)が配設される。
ゲート線駆動回路112は、複数のゲート線を順次駆動する。データ線駆動回路114は、各ゲート線の駆動に合わせてデータ線にデータを出力する。データ読出処理回路116は、各光入力機能付き液晶表示素子130から読取ったデータを取り出して処理する。
In the display area 110, a plurality of liquid crystal display elements 130 with a light input function are arranged in a matrix. A plurality of gate lines (not shown) are arranged along a row of the plurality of liquid crystal display elements 130 with a light input function. A plurality of data lines (not shown) are arranged along a row of the plurality of liquid crystal display elements 130 with a light input function.
The gate line driving circuit 112 sequentially drives a plurality of gate lines. The data line driving circuit 114 outputs data to the data line in accordance with the driving of each gate line. The data read processing circuit 116 takes out the data read from each liquid crystal display element 130 with an optical input function and processes it.

制御回路CTLは、ゲート線駆動回路112、データ線駆動回路114、及びデータ読出処理回路116の動作を制御する。   The control circuit CTL controls operations of the gate line driving circuit 112, the data line driving circuit 114, and the data read processing circuit 116.

図2は、本発明の第1の実施の形態の光入力機能付き液晶表示素子の構成を示す等価回路である。
なお、図に示す表示用ゲート線、プリチャージ用ゲート線及び信号読出用ゲート線は、複数の液晶表示素子の行に沿って配置されるゲート線であり、信号線、プリチャージ線及び信号読出し線は、複数の液晶表示素子の列に沿って配置されるデータ線である。
FIG. 2 is an equivalent circuit showing the configuration of the liquid crystal display element with a light input function according to the first embodiment of the present invention.
Note that the display gate line, the precharge gate line, and the signal readout gate line shown in the figure are gate lines arranged along a row of a plurality of liquid crystal display elements. A line is a data line arranged along a row of a plurality of liquid crystal display elements.

そして、光入力機能付き液晶表示素子の夫々は、図2に示すように、表示部と読出し部とを備えている。なお、この読出し部は、タッチパネル機能を実現するのであれば高い解像度は要求されないため、全ての液晶表示素子に設ける必要はなく、複数の液晶表示素子群のいずれか一つに設けてもかまわない。   Each of the liquid crystal display elements with a light input function includes a display unit and a reading unit as shown in FIG. Note that this reading unit is not required to have a high resolution as long as it realizes a touch panel function, so it is not necessary to provide it for all liquid crystal display elements, and it may be provided for any one of a plurality of liquid crystal display element groups. .

表示部は液晶画素PXを含み、各液晶画素PXには画素TFTが接続されている。画素電極PE、共通電極CE及びそれらに挟持される液晶層が液晶画素PXを構成する。画素TFTは、スイッチング素子としての薄膜トランジスタである。
画素電極PEは画素TFTのドレインに接続され、共通電極CEにはコモン電圧Vcomが印加される。画素TFTのゲートは表示用ゲート線に接続され、ソース−ドレインパスが信号線および画素電極PE間に接続されて形成されている。画素TFTは、表示用ゲート線を介して駆動されたときに導通し、信号線の電位を画素電極PEに印加する。
The display unit includes a liquid crystal pixel PX, and a pixel TFT is connected to each liquid crystal pixel PX. The pixel electrode PE, the common electrode CE, and the liquid crystal layer sandwiched between them constitute the liquid crystal pixel PX. The pixel TFT is a thin film transistor as a switching element.
The pixel electrode PE is connected to the drain of the pixel TFT, and a common voltage Vcom is applied to the common electrode CE. The gate of the pixel TFT is connected to the display gate line, and the source-drain path is connected between the signal line and the pixel electrode PE. The pixel TFT becomes conductive when driven through the display gate line, and applies the potential of the signal line to the pixel electrode PE.

読出し部には、フォトダイオード、センサ容量、増幅器、プリチャージTFT及び読出しTFTが設けられている。プリチャージTFT及び読出しTFTは、スイッチング素子としての薄膜トランジスタである。
そして、フォトダイオードとセンサ容量は並列に接続され、その一端がプリチャージTFTのドレインと増幅器の入力端とに接続されている。プリチャージTFTのゲートは、プリチャージ用ゲート線に接続され、ソース−ドレインパスがプリチャージ線および増幅器の入力端間に接続されて形成されている。読出しTFTのゲートは、信号読出し用ゲート線に接続され、ソース−ドレインパスが信号読出し線および増幅器の出力端間に接続されて形成されている。
The readout unit is provided with a photodiode, a sensor capacitor, an amplifier, a precharge TFT, and a readout TFT. The precharge TFT and the readout TFT are thin film transistors as switching elements.
The photodiode and the sensor capacitor are connected in parallel, and one end thereof is connected to the drain of the precharge TFT and the input end of the amplifier. The gate of the precharge TFT is connected to the precharge gate line, and the source-drain path is connected between the precharge line and the input terminal of the amplifier. The gate of the readout TFT is connected to the signal readout gate line, and the source-drain path is formed between the signal readout line and the output terminal of the amplifier.

このような構成により、例えばセンサ容量に所定の電荷をプリチャージしておき、フォトダイオードに入射する光の量に応じて電荷がリークされる。そして、センサ容量に残存する電荷を読み出すことにより、各位置における光強度を測定することができる。   With such a configuration, for example, a predetermined charge is precharged in the sensor capacitor, and the charge is leaked according to the amount of light incident on the photodiode. Then, the light intensity at each position can be measured by reading the charge remaining in the sensor capacitor.

次に液晶表示装置の動作について説明する。なお、制御回路CTLが以下に説明する液晶表示装置の動作を制御する。
本実施の形態では、図3に示す外光による光検出方式と、図4に示す反射光による光検出方式とを併用する。
図3に示すように外光による光検出方式では、指の先端位置によって影となる領域以外の領域に照射される外光が検出され、像イメージとしては指の先端位置によって影となる領域、即ちタッチ部のみ黒、それ以外は白と認識される。逆に図4に示すように反射光による光検出方式では、指の先端位置で反射されるバックライトBLの反射光が検出され、像イメージとしては上記と逆にタッチ部のみ白と認識される。
Next, the operation of the liquid crystal display device will be described. The control circuit CTL controls the operation of the liquid crystal display device described below.
In the present embodiment, the external light detection method shown in FIG. 3 and the reflected light detection method shown in FIG. 4 are used in combination.
As shown in FIG. 3, in the light detection method using external light, external light applied to a region other than the shadowed region is detected according to the finger tip position, and an image image is a shadowed region depending on the finger tip position. That is, only the touch part is recognized as black, and the others are recognized as white. On the contrary, as shown in FIG. 4, in the light detection method using reflected light, the reflected light of the backlight BL reflected at the tip position of the finger is detected, and as an image image, only the touch part is recognized as white contrary to the above. .

本実施の形態では、1フレーム内に2回の表示走査を行い、それに合わせて反射光による光検出及び外光による光検出の2回の光検出走査を行うことにより、画像表示と同時に情報のインプットを実現する。
図5は、本発明の第1の実施の形態における画像読出し方法を説明する図である。
図5の(1)は、ある時点での液晶表示パネルDPに表示される表示画像を示している。表示映像の一部に帯状の黒色の映像が表示され、その帯状の黒色の映像が1フレーム内で画面の上から下に向かって移動する。
In the present embodiment, display scanning is performed twice within one frame, and by performing two light detection scannings of light detection by reflected light and light detection by external light, information is displayed simultaneously with image display. Realize input.
FIG. 5 is a diagram for explaining an image reading method according to the first embodiment of the present invention.
(1) in FIG. 5 shows a display image displayed on the liquid crystal display panel DP at a certain point in time. A band-shaped black image is displayed on a part of the display image, and the band-shaped black image moves from the top to the bottom of the screen within one frame.

図5の(2)は、読出し動作のタイミングを示している。黒表示を開始するとほぼ同時にそのラインの読出し部をプリチャージし、黒表示が終了する直前に光入力された情報を読み出す。黒表示中の期間は、仮にバックライトBLが点灯していても、その光源光が液晶によって遮られているため、読出し部にはタッチ部の外光による影が入力されることとなる。黒表示終了後は、画像情報が表示されるが、この表示期間中にプリチャージを実施し、表示終了直前に光入力された情報を読み出す。映像表示期間では、バックライトBLの光が照射されているため、読出し部にはタッチ部からの反射光が入力される。   (2) in FIG. 5 shows the timing of the read operation. When the black display is started, the readout portion of the line is precharged almost at the same time, and the light input information is read immediately before the black display is finished. During the black display period, even if the backlight BL is lit, the light source light is blocked by the liquid crystal, so that a shadow caused by external light from the touch unit is input to the reading unit. After the black display is finished, image information is displayed. During this display period, precharging is performed, and the information optically input just before the display is finished is read out. In the video display period, since the light of the backlight BL is irradiated, reflected light from the touch unit is input to the reading unit.

図6は、第1の実施の形態の読出し動作を説明するタイムチャートである。
図の横軸は時間を表し、左から右に時間が推移する。縦軸は画面の走査位置を表し、上端部が画面上端位置、下端部が画面下端位置を示している。
FIG. 6 is a time chart for explaining the read operation of the first embodiment.
The horizontal axis in the figure represents time, and the time changes from left to right. The vertical axis represents the scanning position of the screen, the upper end portion indicates the upper end position of the screen, and the lower end portion indicates the lower end position of the screen.

各フレーム期間は、第1期間と第2期間とに区分され、1/4フレーム期間に相当する第1期間が外光検出と後述するOCB液晶の逆転移防止のための黒表示に割り当てられ、3/4フレーム期間に相当する第2期間が反射光検出と画像表示に割り当てられる。そして、全走査線について外光検出期間が終了した時点でバックライトBLは点灯し、次の外光検出期間が開始される時点でバックライトBLは消灯するように構成されている。   Each frame period is divided into a first period and a second period, and a first period corresponding to a quarter frame period is assigned to black display for detecting external light and preventing reverse transition of OCB liquid crystal described later, A second period corresponding to a 3/4 frame period is assigned to reflected light detection and image display. The backlight BL is turned on at the time when the external light detection period ends for all scanning lines, and the backlight BL is turned off when the next external light detection period is started.

まず、1フレーム期間の1/4フレーム期間にわたり、表示用ゲート線をアクティブ状態として信号線より画素PXに外光検出用黒映像を書き込むと共に、プリチャージ用ゲート線をアクティブ状態としてプリチャージ線を介して外光検出用プリチャージを実行する。この動作は、画面上端から画面下端に向かって、順次表示用ゲート線およびプリチャージ用ゲート線が走査されることにより実現される。従って、表示画面上は、黒の映像が画面上端から画面下端に向かって順次表示される。   First, over the 1/4 frame period of one frame period, the display gate line is set in the active state, and the external light detection black image is written to the pixel PX from the signal line, and the precharge gate line is set in the active state. The external light detection precharge is executed via This operation is realized by sequentially scanning the display gate line and the precharge gate line from the upper end of the screen toward the lower end of the screen. Therefore, on the display screen, black images are sequentially displayed from the upper end of the screen toward the lower end of the screen.

各走査線について、表示用ゲート線およびプリチャージ用ゲート線の走査から所定時間、例えば1/4フレーム期間経過後に外光検出期間が終了する。   For each scanning line, the external light detection period ends after elapse of a predetermined time, for example, 1/4 frame period from scanning of the display gate line and the precharge gate line.

各走査線に対する外光検出期間は等しく設定され、この外光検出期間における外光量に基づき読出し部のセンサ容量に保持される電荷が決定される。この外光検出期間においてバックライトBLの光は、黒映像が書き込まれた液晶によって遮られるものの、検出精度を向上させるためにはバックライトBLは消灯させておくことが望ましい。   The external light detection period for each scanning line is set to be equal, and the charge held in the sensor capacitor of the reading unit is determined based on the external light amount in the external light detection period. In the external light detection period, the light of the backlight BL is blocked by the liquid crystal on which the black image is written, but it is desirable to turn off the backlight BL in order to improve detection accuracy.

そして、外光検出期間終了時に、信号読出し用ゲート線をアクティブ状態として信号読出し線を介して外光検出信号を1/4フレーム期間にわたり順次読み出す。   At the end of the external light detection period, the signal read gate line is activated and the external light detection signals are sequentially read over the 1/4 frame period via the signal read line.

この読み出しと同期して、1/4フレーム期間にわたり表示用ゲート線をアクティブ状態として信号線より画素PXに表示用の画像情報を書き込む。この動作は、画面上端から画面下端に向かって、順次表示用ゲート線が走査されることにより実現される。即ち、表示映像が画面上端から画面下端に向かって順次表示される。   In synchronization with this reading, the display gate line is set in an active state over a ¼ frame period, and display image information is written from the signal line to the pixel PX. This operation is realized by sequentially scanning the display gate lines from the upper end of the screen toward the lower end of the screen. That is, the display image is displayed sequentially from the upper end of the screen toward the lower end of the screen.

そして、画面の各走査線について表示用の画像情報が表示された段階で、バックライトBLを点灯させ、画像表示を実現する。更に、バックライトBLの点灯と同期して、プリチャージ用ゲート線をアクティブ状態としてプリチャージ線を介して反射光検出用プリチャージを画面上端位置の走査線から1/4フレーム期間にわたり順次走査して実行する。   Then, when display image information is displayed for each scanning line on the screen, the backlight BL is turned on to realize image display. Further, in synchronization with the lighting of the backlight BL, the precharge gate line is activated and the reflected light detection precharge is sequentially scanned from the scan line at the upper end position of the screen over a quarter frame period. And execute.

各走査線に対する反射光検出期間は実質的に等しく設定され、この反射光検出期間における反射光量に基づき読出し部のセンサ容量に保持される電圧が決定される。   The reflected light detection period for each scanning line is set to be substantially equal, and the voltage held in the sensor capacitor of the reading unit is determined based on the amount of reflected light in this reflected light detection period.

そして、所定の反射光検出期間終了時に後、信号読出し用ゲート線をアクティブ状態として信号読出し線を介して反射光検出信号を読み出す。この動作は、画面上端から画面下端に向かって1/4フレーム期間にわたり順次走査され、フレーム期間の終了までに完了する。
バックライトBLの点灯は、次フレームの外光検出用黒映像の書込みが開始されるまで継続する。そして、バックライトBLの消灯と同期して、次のフレーム期間の外光検出動作が開始する。
Then, after the end of the predetermined reflected light detection period, the reflected light detection signal is read through the signal read line with the signal read gate line in an active state. This operation is sequentially scanned over a ¼ frame period from the upper end of the screen toward the lower end of the screen, and is completed by the end of the frame period.
The backlight BL continues to be turned on until the writing of the external light detection black image of the next frame is started. Then, the external light detection operation for the next frame period is started in synchronization with the backlight BL being turned off.

なお、バックライトBL点灯期間は、面内での輝度傾斜なく良好な画像情報の表示が実現できるように、画像情報の書込みが完了した時点から、次フレームの外光検出期間用黒映像書き込みが開始されるまでの間に設定される。   In addition, during the backlight BL lighting period, the black image writing for the external light detection period of the next frame is started from the time when the writing of the image information is completed so that the display of good image information can be realized without in-plane luminance gradient. It is set before it starts.

ところで、上記したように1フレーム内を第1期間と第2期間とに区分し、それぞれの期間で2つの映像を表示するためには高速応答の液晶が必要である。信号が書き換わっても表示映像が追従できなければ効果はないためである。従って、高速応答が実現できる例えばOCB型液晶を用いることができる。
ところで、OCB液晶では、ベンド配向に転移しても、スプレー配向のエネルギーとベンド配向のエネルギーとが拮抗するレベル以下の電圧印加状態や電圧無印加状態が長期間続く場合に再びスプレー配向に逆転移してしまうという性質を有する。
従来、ベンド配向からスプレー配向への逆転移を防止するため、例えば1フレームの画像を表示するフィールド毎に大きな電圧を液晶に印加する駆動方式がとられている。ノーマリホワイトの液晶表示パネルでは、この電圧として黒表示となる画素電圧を用いることにより、動画視認性の向上と、逆転移防止とを同時に実現することができ、黒挿入駆動と呼ばれる。
By the way, as described above, one frame is divided into a first period and a second period, and in order to display two images in each period, a high-speed liquid crystal is required. This is because even if the signal is rewritten, there is no effect if the display image cannot follow. Therefore, for example, an OCB type liquid crystal capable of realizing a high-speed response can be used.
By the way, in the OCB liquid crystal, even when transitioning to bend alignment, when the voltage application state below the level at which spray alignment energy and bend alignment energy antagonize or when no voltage application state continues for a long time, it reversely transitions back to spray alignment. It has the property of end up.
Conventionally, in order to prevent a reverse transition from bend alignment to spray alignment, for example, a driving method has been adopted in which a large voltage is applied to the liquid crystal for each field displaying an image of one frame. In a normally white liquid crystal display panel, improvement of moving image visibility and prevention of reverse transition can be realized simultaneously by using a pixel voltage for black display as this voltage, which is called black insertion driving.

そこで、この実施形態では、逆転移防止期間用のベンド配向を維持するために挿入される黒映像を第1期間における外光検出用黒映像として用いている。このような駆動によれば、OCB型液晶で、別途逆転移防止電圧の印加を必要とすることなく、情報の読み取りと共に、優れた動画視認性を備えた画像表示が実現できる。   Therefore, in this embodiment, the black image inserted to maintain the bend orientation for the reverse transition prevention period is used as the external light detection black image in the first period. According to such driving, OCB type liquid crystal can realize image display with excellent moving image visibility as well as information reading without requiring application of a separate reverse transition prevention voltage.

次に、読み出した検出信号の処理方法について説明する。
スキャナーのように読み取り原稿をパネル面に密着させて入力する場合には、外光の影響を考えなくても良い。しかし、本実施形態のようにタッチパネルとして用いる場合では、外光の影響を考慮する必要がある。
図7は、外光とバックライトBLとの影響を説明する図である。例えば、指を使って液晶パネルをタッチしたことを認識させるとする。
Next, a method for processing the read detection signal will be described.
When inputting a document to be read with the panel surface in close contact like a scanner, it is not necessary to consider the influence of external light. However, when used as a touch panel as in the present embodiment, it is necessary to consider the influence of external light.
FIG. 7 is a diagram for explaining the influence of external light and the backlight BL. For example, assume that a finger touches the liquid crystal panel.

図7の(1)は、バックライトBLがオンの場合を示す。   (1) of FIG. 7 shows a case where the backlight BL is on.

外光が強い場合、指の影部分では外光は指によって遮られるため、読み出し部への外光入力は小さいため暗くなり、指以外の部分では強い外光が入るため明るくなる。この状態でバックライトBLをオンすると、バックライトBLからの光源光は指の部分で反射され、この反射光が読み出し部に入力されることとなるため、全体としてコントラストの低い明るい画像が得られる。
逆に外光が弱い場合、外光の影響はほとんどなく、バックライトBLからの光源光は指で反射され、この光が検出される。よって、指の部分が選択的に明るい信号となったコントラストの高い画像が得られる。
When the external light is strong, the external light is blocked by the finger in the shadow portion of the finger, so that the external light input to the readout unit is small and dark, and the portion other than the finger is bright and strong external light enters. When the backlight BL is turned on in this state, the light source light from the backlight BL is reflected by the finger portion, and this reflected light is input to the readout unit, so that a bright image with low contrast as a whole is obtained. .
Conversely, when the outside light is weak, there is almost no influence of the outside light, and the light source light from the backlight BL is reflected by the finger, and this light is detected. Therefore, an image with high contrast in which the finger portion is selectively a bright signal can be obtained.

図7の(2)は、バックライトBLがオフの場合を示す。外光が強い場合、指の影部分では外光は指によって遮られるため、指の部分が暗い影の信号となったコントラストの高い画像が得られる。
逆に外光が弱い場合、指の影部分は黒くなるが、それ以外の部分でも外光が弱いため、全体としてコントラストの低い暗い画像が得られる。
(2) of FIG. 7 shows a case where the backlight BL is off. When the external light is strong, since the external light is blocked by the finger in the shadow portion of the finger, an image with high contrast is obtained in which the finger portion is a dark shadow signal.
Conversely, when the outside light is weak, the shadow portion of the finger becomes black, but the outside light is also weak in the other portions, so that a dark image with a low contrast is obtained as a whole.

このように外光の強度によって得られる画像が変化するため、外光検出期間の画像あるいは反射光検出期間の画像の一方のみを使用した場合は、正確な位置検出が困難となる場合がある。
これを防止するため、例えば照度センサを設けて外光強度によって使用する画像を選択することも可能であるが、外光の強弱が判明しない状態では、いずれの画像を採用すべきかを判断することは困難である。もちろん、照度センサの検出結果に基づいて、第1および第2期間のいずれか一方を選択して動作させてもかまわない。
As described above, the obtained image changes depending on the intensity of the external light. Therefore, when only one of the image in the external light detection period or the image in the reflected light detection period is used, accurate position detection may be difficult.
In order to prevent this, for example, an illuminance sensor can be provided and an image to be used can be selected according to the intensity of external light. However, when the intensity of external light is not known, it is determined which image should be used. It is difficult. Of course, one of the first and second periods may be selected and operated based on the detection result of the illuminance sensor.

本実施の形態では、この課題を第1期間(反射光検出)と第2期間(外光検出)のそれぞれの期間で得られた2種類の検出画像を演算することで正確な指入力パターンを獲得する。   In the present embodiment, an accurate finger input pattern is obtained by calculating two types of detection images obtained in the first period (reflected light detection) and the second period (external light detection). To win.

ここでこれらの検出画像には、(i)外光パターンと反射光パターンとは互いにネガ像の関係にあり、(ii)外光の強弱によっても得られた画像の内の一方には明瞭な指入力パターンが得られている、という事実がある。従って、両画像の白黒(2値)画像をより明瞭化するように論理演算操作を行うことで所望のパターンを獲得することができる。   Here, in these detected images, (i) the external light pattern and the reflected light pattern are in a negative image relationship with each other, and (ii) one of the images obtained by the intensity of the external light is clear on one side. There is a fact that a finger input pattern is obtained. Therefore, a desired pattern can be obtained by performing a logical operation so as to further clarify a black and white (binary) image of both images.

例えば、それぞれの画像を2値化した後、バックライトBLオン時の画像を反転する。そして、反転した画像とバックライトBLオフ時の画像とのAND演算を実行する。この演算処理によって、指が黒くなった画像が得られる。
あるいは、それぞれの画像を2値化して、バックライトBLオフ時の画像を反転する。そして、反転した画像とバックライトBLオン時の画像とのOR演算を実行する。この演算処理によって、指が白くなった画像が得られる。
また、それぞれの画像を2値化して、EOR(排他的論理和)演算を実行する。この演算処理によって、指が黒くなった画像が得られる。
For example, after binarizing each image, the image when the backlight BL is on is inverted. Then, an AND operation is performed on the inverted image and the image when the backlight BL is off. By this calculation process, an image in which the finger is black is obtained.
Alternatively, each image is binarized and the image when the backlight BL is off is inverted. Then, an OR operation between the inverted image and the image when the backlight BL is on is executed. By this calculation process, an image with a finger whitened is obtained.
Each image is binarized and an EOR (exclusive OR) operation is performed. By this calculation process, an image in which the finger is black is obtained.

更に、上述の論理演算の他に、両画像の輝度差を演算してその結果に従って2値化しても良く、両画像の商を演算してその結果に従って2値化しても良い。いずれも光と影とを強調させる働きを持っているからである。
また、上述の各処理を複合して実施しても良い。
Further, in addition to the above-described logical operation, the luminance difference between both images may be calculated and binarized according to the result, or the quotient of both images may be calculated and binarized according to the result. This is because both have the function of emphasizing light and shadow.
Further, the above-described processes may be performed in combination.

なお本第1の実施の形態では、3種のゲート線(表示用ゲート線、プリチャージ用ゲート線、信号読み出し用ゲート線)を設けている。そのためアモルファスシリコンを用いた液晶デバイスでは、ゲートドライバを3種用意する必要があり、外部に実装するパッド数が増え、外形寸法の増大を招く。そこで、本第1の実施の形態では低温ポリシリコンを用い、ガラス上にゲートドライバを内蔵させた。また同様に、映像を供給するソース側も検出回路等を構成する必要があるがこれも低温ポリシリコン回路で形成した。本第1の実施の形態を構成するには、低温ポリシリコン方式のアクティブマトリクス方式が適している。   In the first embodiment, three types of gate lines (display gate line, precharge gate line, and signal readout gate line) are provided. Therefore, in a liquid crystal device using amorphous silicon, it is necessary to prepare three types of gate drivers, and the number of pads to be mounted outside increases, resulting in an increase in external dimensions. Therefore, in the first embodiment, low-temperature polysilicon is used and a gate driver is built on the glass. Similarly, the source side that supplies the image also needs to form a detection circuit or the like, which is also formed of a low-temperature polysilicon circuit. The low temperature polysilicon type active matrix system is suitable for configuring the first embodiment.

上記実施形態では、1/4フレーム期間で走査するものとしたが、この走査速度を高めることで、時間開口率を向上させることができ、特にOCB型液晶を用いることにより、時間開口率の向上が望める。   In the above-described embodiment, scanning is performed in a quarter frame period. However, by increasing the scanning speed, the time aperture ratio can be improved, and in particular, by using the OCB type liquid crystal, the time aperture ratio is improved. Can be expected.

〔第2の実施の形態〕
第2の実施の形態では、第1の実施の形態と異なる反射光検出期間が設けられている。従って、第1の実施の形態と同一の部位には同一の符号を付してその詳細の説明は省略する。
[Second Embodiment]
In the second embodiment, a reflected light detection period different from that in the first embodiment is provided. Accordingly, the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

図8は、第2の実施の形態の読出し動作を説明するタイムチャートである。
図の横軸は時間を表し、左から右に時間が推移する。縦軸は画面の走査位置を表し、上端部が画面上端位置、下端部が画面下端位置を示している。
FIG. 8 is a time chart for explaining a read operation according to the second embodiment.
The horizontal axis in the figure represents time, and the time changes from left to right. The vertical axis represents the scanning position of the screen, the upper end portion indicates the upper end position of the screen, and the lower end portion indicates the lower end position of the screen.

第1の実施形態と同様に、各フレーム期間は、第1期間と第2期間とに区分され、1/4フレーム期間に相当する第1期間が外光検出と後述するOCB液晶の逆転移防止のための黒表示に割り当てられ、3/4フレーム期間に相当する第2期間が反射光検出と画像表示に割り当てられる。そして、この実施形態では、特に第2期間の全期間が反射光検出期間に割り当てられるため、高いS/N比が得られ、検出精度を向上させることが可能となる。   As in the first embodiment, each frame period is divided into a first period and a second period, and the first period corresponding to a ¼ frame period is used to detect outside light and prevent reverse transition of the OCB liquid crystal described later. A second period corresponding to a 3/4 frame period is allocated to reflected light detection and image display. In this embodiment, since the entire second period is assigned to the reflected light detection period, a high S / N ratio can be obtained and detection accuracy can be improved.

第1の実施形態と同様に、1/4フレーム期間にわたり、表示用ゲート線をアクティブ状態として信号線より画素PXに外光検出用黒映像を書き込むと共に、プリチャージ用ゲート線をアクティブ状態としてプリチャージ線を介して外光検出用プリチャージを実行する。この動作は、画面上端から画面下端に向かって順次表示用ゲート線およびプリチャージゲート線が走査されることにより実現される。従って、表示画面上は、黒の映像が画面上端から画面下端に向かって順次表示される。   Similar to the first embodiment, the display gate line is set in an active state over a quarter frame period, and a black image for detecting external light is written from the signal line to the pixel PX, and the precharge gate line is set in the active state. A precharge for detecting external light is executed through the charge line. This operation is realized by sequentially scanning the display gate line and the precharge gate line from the upper end of the screen toward the lower end of the screen. Therefore, on the display screen, black images are sequentially displayed from the upper end of the screen toward the lower end of the screen.

各走査線に対する外光検出期間は1/4フレーム期間に設定され、この外光検出期間における外光量に基づき読出し部のセンサ容量に保持される電圧が決定される。全ての走査線に対する外光検出期間が終了するまでバックライトBLは消灯されている。   The external light detection period for each scanning line is set to a ¼ frame period, and the voltage held in the sensor capacitor of the reading unit is determined based on the external light amount in the external light detection period. The backlight BL is turned off until the external light detection period for all the scanning lines ends.

そして、それぞれの外光検出期間の終了と同期して、信号読出し用ゲート線をアクティブ状態として信号読出し線に外光検出信号を読み出す。   Then, in synchronization with the end of each external light detection period, the signal read gate line is set in an active state to read the external light detection signal to the signal read line.

また、上記の読み出しと同時に、1/4フレーム期間にわたり表示用ゲート線をアクティブ状態として信号線より画素PXに表示用の画像情報を書き込むと共に、プリチャージ用ゲート線をアクティブ状態としてプリチャージ線を介して反射光検出用プリチャージを実行する。
この動作は、画面上端から画面下端に向かって走査される。この各走査線に対して表示用の画像情報の書込みが完了した段階で、バックライトBLを点灯させる。
Simultaneously with the above readout, the display gate line is activated for a quarter frame period, and display image information is written from the signal line to the pixel PX, and the precharge gate line is activated and the precharge line is activated. Then, the reflected light detection precharge is executed.
This operation is scanned from the upper end of the screen toward the lower end of the screen. The backlight BL is turned on when the writing of display image information to each scanning line is completed.

そして、反射光検出用プリチャージが完了し、3/4フレーム期間経過後において、1/4フレーム期間にわたり信号読出し用ゲート線をアクティブ状態として信号読出し線に反射光検出信号を順次読み出す。この動作も、画面上端から画面下端に向かって順次走査されることにより実行される。バックライトBLの点灯は、面内での輝度傾斜なく良好な画像情報の表示が実現できるように、画像情報の書込みが完了した時点から、次フレームの外光検出期間用黒映像書き込みが開始されるまでの間に設定される。   Then, after the reflected light detection precharge is completed and the 3/4 frame period elapses, the reflected light detection signal is sequentially read out to the signal readout line by setting the signal readout gate line to an active state over a 1/4 frame period. This operation is also executed by sequentially scanning from the upper end of the screen toward the lower end of the screen. When the backlight BL is turned on, the black image writing for the external light detection period of the next frame is started from the time when the writing of the image information is completed so that a good image information display can be realized without in-plane luminance gradient. It is set in between.

次に、読み出した検出信号の処理方法について説明する。
第2の実施の形態では、それぞれの読み出し部において、反射光検出期間にバックライトBLがオフの期間とバックライトBLがオンの期間とが存在している。
従って、反射光検出期間で検知された信号は、図7の(1)と(2)で示したバックライトBLがオフ時の信号とオン時の信号とが複合した信号となっている。
Next, a method for processing the read detection signal will be described.
In the second embodiment, each reading unit includes a period in which the backlight BL is off and a period in which the backlight BL is on in the reflected light detection period.
Therefore, the signal detected in the reflected light detection period is a signal in which the backlight BL signal shown in (1) and (2) of FIG. 7 is combined with the ON signal.

ところで、液晶パネルが透過状態になるのは、反射光検出期間でかつバックライトBLが点灯している場合のみである。このため、バックライトBLが消灯している反射光検出期間は、外光検出期間と同様の光入力がされていると考えられる。そして、反射光検出期間のうちバックライトBLが消灯している期間の割合は、いずれの読出し部においても一定である。従って、バックライトBLが消灯している反射光検出期間にセンサ容量から放電される電荷量と、外光検出期間においてセンサ容量から放電される電荷量との間には所定の関係が成立する。そこで、反射光検出期間において検知された信号を、外光検出期間において検知された信号で補正することにより、バックライトBLが点灯している期間での検知信号を算出することができる。   By the way, the liquid crystal panel is in a transmissive state only in the reflected light detection period and when the backlight BL is lit. For this reason, it is considered that the same light input as that in the external light detection period is performed in the reflected light detection period in which the backlight BL is turned off. The proportion of the reflected light detection period during which the backlight BL is extinguished is constant in any reading unit. Therefore, a predetermined relationship is established between the amount of charge discharged from the sensor capacitor during the reflected light detection period when the backlight BL is turned off and the amount of charge discharged from the sensor capacitor during the external light detection period. Therefore, by correcting the signal detected during the reflected light detection period with the signal detected during the external light detection period, the detection signal during the period when the backlight BL is lit can be calculated.

この後の処理は、第1の実施の形態と同様であるためその詳細の説明は省略する。   Since the subsequent processing is the same as that of the first embodiment, detailed description thereof is omitted.

〔第3の実施の形態〕
第3の実施の形態では、バックライトBLの点消灯期間が第2の実施の形態と異なっている。従って、第2の実施の形態と同一の部位には同一の符号を付してその詳細の説明は省略する。
[Third Embodiment]
In the third embodiment, the on / off period of the backlight BL is different from that of the second embodiment. Accordingly, the same parts as those of the second embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

図9は、第3の実施の形態の読出し動作を説明するタイムチャートである。
第3の実施の形態では、バックライトBLは画面上端で外光検出期間用の信号読出しが実行されるタイミングで点灯し、画面下端で反射光検出期間用の信号読出しが実行されるタイミングで消灯する。
従って、外光検出期間内においてもバックライトBLが点灯するが、この期間は黒表示がされているためバックライトBLによる指の照明は無視することができ、検知信号への影響は考えなくても良い。
FIG. 9 is a time chart for explaining the read operation of the third embodiment.
In the third embodiment, the backlight BL is turned on when the signal reading for the external light detection period is executed at the upper end of the screen, and is turned off when the signal reading for the reflected light detection period is executed at the lower end of the screen. To do.
Accordingly, the backlight BL is lit even during the outside light detection period, but since the black display is performed during this period, the illumination of the finger by the backlight BL can be ignored and the influence on the detection signal is not considered. Also good.

本実施の形態では、反射光検出期間と外光検出期間の2種類の検出画像が得られるため、この2種類の画像を演算して指入力パターンを計算する。この計算の方法は、第1の実施の形態で説明したため、重複した説明は省略する。   In the present embodiment, two types of detection images of the reflected light detection period and the external light detection period are obtained, and the finger input pattern is calculated by calculating these two types of images. Since this calculation method has been described in the first embodiment, a duplicate description is omitted.

〔第4の実施の形態〕
第4の実施の形態では、液晶表示素子の構成が第1の実施の形態と異なっている。第1の実施の形態と同一の部位には同一の符号を付してその詳細の説明は省略する。
[Fourth Embodiment]
In the fourth embodiment, the configuration of the liquid crystal display element is different from that of the first embodiment. The same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

図10は、第4の実施の形態の液晶表示素子の等価回路構成を示す図である。
第4の実施の形態では、プリチャージ線と信号読み出し線を共有化して共有線とし、さらにプリチャージ用ゲート線と信号読み出し用ゲート線を共有化して共有ゲート線とした。この構成により、配線を2本削減することができ、大幅な開口率向上を実現することができる。
FIG. 10 is a diagram showing an equivalent circuit configuration of the liquid crystal display element of the fourth embodiment.
In the fourth embodiment, the precharge line and the signal readout line are shared to form a shared line, and the precharge gate line and the signal readout gate line are shared to form a shared gate line. With this configuration, two wires can be reduced, and a significant improvement in aperture ratio can be realized.

この動作を実現するために、共用のゲート線からプリチャージ用ゲートパルスと信号読み出し用ゲートパルスを切り替えて出力し、これに合わせて、縦配線であるプリチャージ、信号読み出し共用線では、プリチャージ供給と信号の読み出しを水平走査期間毎に交互に切り替えた。このため、走査期間が上記実施形態の2倍となるが、この際の走査速度を倍速にすることで時間開口率の低下を防止することができる。   In order to realize this operation, the precharge gate pulse and the signal readout gate pulse are switched and output from the common gate line, and the precharge and the signal readout common line that are vertical wirings are pre-charged accordingly. Supply and signal readout were switched alternately every horizontal scanning period. For this reason, although the scanning period is twice that of the above embodiment, the time aperture ratio can be prevented from decreasing by increasing the scanning speed at this time.

〔第5の実施の形態〕
第5の実施の形態では、液晶表示素子の構成が第1の実施の形態と異なっている。第1の実施の形態と同一の部位には同一の符号を付してその詳細の説明は省略する。
[Fifth Embodiment]
In the fifth embodiment, the configuration of the liquid crystal display element is different from that of the first embodiment. The same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

図11は、第5の実施の形態の液晶表示素子の等価回路構成を示す図である。
第5の実施の形態では、プリチャージ用ゲート線と信号読み出し用ゲート線を共有化して共用ゲート線とし、さらにプリチャージ線として液晶表示に用いるCst線を転用した。この構成により、配線を削減することができ、大幅な開口率向上を実現することができる。
FIG. 11 is a diagram showing an equivalent circuit configuration of the liquid crystal display element of the fifth embodiment.
In the fifth embodiment, the precharge gate line and the signal readout gate line are shared to form a shared gate line, and the Cst line used for liquid crystal display is diverted as the precharge line. With this configuration, it is possible to reduce the number of wirings and realize a significant improvement in aperture ratio.

プリチャージ線は、センサ容量に一定値の電荷を充電する働きをするため、固定のプリチャージ電源を用いてもよい。第5の実施の形態では、液晶表示に用いるCst線とプリチャージ線とを切り替えて使用可能とした。
補助容量Cstには画素電圧に対応した電荷が蓄積されている。補助容量Cstに接続するCst線に所定のタイミングで補償電圧Veを印加することにより、画素TFTが非導通になったときの寄生容量の影響による画素電圧の変動を実質的にキャンセルすることができる。
Since the precharge line functions to charge the sensor capacitor with a constant value of charge, a fixed precharge power source may be used. In the fifth embodiment, the Cst line and the precharge line used for the liquid crystal display can be switched and used.
A charge corresponding to the pixel voltage is stored in the auxiliary capacitor Cst. By applying the compensation voltage Ve to the Cst line connected to the auxiliary capacitor Cst at a predetermined timing, the fluctuation of the pixel voltage due to the influence of the parasitic capacitance when the pixel TFT becomes non-conductive can be substantially canceled. .

第5の実施形態では、共用ゲート線からプリチャージゲートパルスと信号読み出しゲートパルスを切り替えて走査し、これに合わせて、固定電位線にはプリチャージ電位を供給し、読み出し部から信号読み出し線に信号を読み出す。
なお、プリチャージ電圧を固定電位線(Cst線)に供給する際は、切り替え器(不図示)が固定電位線(Cst線)をプリチャージ用の電源(不図示)に切り替えて接続し、プリチャージが終了した後は、切り替え器(不図示)が固定電位線(Cst線)の接続を元の状態である読み出し用ICに切り替える。
In the fifth embodiment, scanning is performed by switching the precharge gate pulse and the signal readout gate pulse from the shared gate line, and in accordance with this, the precharge potential is supplied to the fixed potential line, and the signal is read from the readout unit to the signal readout line. Read the signal.
When supplying the precharge voltage to the fixed potential line (Cst line), a switch (not shown) switches the fixed potential line (Cst line) to a precharge power source (not shown) and connects them. After the charging is completed, a switch (not shown) switches the connection of the fixed potential line (Cst line) to the reading IC that is in the original state.

〔第6の実施の形態〕
第6の実施の形態では、液晶表示素子の構成が第1の実施の形態と異なっている。第6の実施の形態と同一の部位には同一の符号を付してその詳細の説明は省略する。
[Sixth Embodiment]
In the sixth embodiment, the configuration of the liquid crystal display element is different from that of the first embodiment. The same parts as those in the sixth embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

図12は、第6の実施の形態の液晶表示素子の等価回路構成を示す図である。
第6の実施の形態では、第5の実施の形態の信号線と信号読み出し線をさらに共有させている。この構成により、配線を削減することができ、大幅な開口率向上を実現することができる。
FIG. 12 is a diagram showing an equivalent circuit configuration of the liquid crystal display element of the sixth embodiment.
In the sixth embodiment, the signal line and the signal readout line of the fifth embodiment are further shared. With this configuration, it is possible to reduce the number of wirings and realize a significant improvement in aperture ratio.

本第6の実施の形態では、この共用線には、表示用信号、読み出し用表示信号、読み出し信号の3種の信号が流れるため、3つの機能を時系列で切り替える。これによって、縦方向配線は1系統で十分となる。   In the sixth embodiment, since three types of signals including a display signal, a read display signal, and a read signal flow through the shared line, the three functions are switched in time series. As a result, one system is sufficient for the vertical wiring.

さらに共有化を進め、表示用ゲート線とプリチャージ用ゲート線、信号読み出し用ゲート線の3つを共有化させることもできる。このときには表示用信号供給、読み出し用表示信号供給、プリチャージ、信号読み出しの4種の役割を共有化したゲート線が実現する必要があり、4種の高速切り替えと走査が必要になる。これによって横方向配線も1系統にまとめることができる。   Furthermore, sharing can be further promoted so that the display gate line, the precharge gate line, and the signal readout gate line can be shared. At this time, it is necessary to realize a gate line sharing four roles of display signal supply, read display signal supply, precharge, and signal read, and four types of high-speed switching and scanning are required. As a result, the horizontal wiring can be integrated into one system.

〔第7の実施の形態〕
第7の実施の形態では、液晶表示素子の構成及びその駆動方法が第1の実施の形態と異なっている。第7の実施の形態と同一の部位には同一の符号を付してその詳細の説明は省略する。
[Seventh Embodiment]
In the seventh embodiment, the configuration of the liquid crystal display element and the driving method thereof are different from those of the first embodiment. The same parts as those in the seventh embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

図13は、第7の実施の形態の液晶表示素子の等価回路構成を示す図である。
第7の実施の形態では、図2に示す液晶表示素子の回路構成において、センサ容量の末端にチャージがリークする電位方向をコントロールする電位付加回路を接続している。この電位付加回路による動作は後で説明する。
FIG. 13 is a diagram showing an equivalent circuit configuration of the liquid crystal display element of the seventh embodiment.
In the seventh embodiment, in the circuit configuration of the liquid crystal display element shown in FIG. 2, a potential addition circuit for controlling the potential direction in which charge leaks is connected to the end of the sensor capacitor. The operation of this potential addition circuit will be described later.

図14は、第7の実施の形態の読出し動作を説明するタイムチャートである。
このタイムチャートでは、外光検出期間が終わった場合でも、信号の読出し及び反射光検出用のプリチャージは実行されない。そして、バックライトBLがオンとなったことで実質的に反射光検出期間が開始され、バックライトBLがオフになったタイミングで信号の読出しが実行される。即ち、信号の読出しは、外光検出期間と反射光検出期間とを含む例えば1フレーム期間において1度となっている点が上述の各実施の形態と異なっている。そして、後述するように、バックライトBLのオン、オフと実質的に同期して、センサ容量の一端子の基準電位を変化させることが特徴である。
FIG. 14 is a time chart for explaining a read operation according to the seventh embodiment.
In this time chart, even when the external light detection period ends, signal readout and reflected light detection precharge are not executed. Then, when the backlight BL is turned on, a reflected light detection period is substantially started, and signal reading is performed at the timing when the backlight BL is turned off. That is, the signal readout is different from the above-described embodiments in that the signal is read once in, for example, one frame period including the external light detection period and the reflected light detection period. As will be described later, the reference potential at one terminal of the sensor capacitor is changed substantially in synchronization with the on / off of the backlight BL.

図15は、センサ容量の端子の電位変化を示す図である。
図の横軸は時間を表し、左から右に時間が推移する。縦軸はセンサ容量の端子の電位を示している。
FIG. 15 is a diagram showing a change in potential of the terminal of the sensor capacitor.
The horizontal axis in the figure represents time, and the time changes from left to right. The vertical axis represents the potential of the sensor capacitance terminal.

外光検出用のプリチャージが実行されるとセンサ容量の端子はプリチャージ電位に設定される。そして、バックライトBLがオフになるとそれに合わせて電位付加回路はセンサ容量の端子に高電位を付加する。これによって図では「リーク先波形」がステップ状に上昇している。
高電位が付加されることによって、もし光が当たってセンサ容量の電荷がリークする場合には、前記高電位に向かって電位が上昇し、この結果、受光量に対応して時間と共にセンサ容量の端子電位が上昇する。このとき、外光を直接受光した部分の電位変化量は、影となった部分の電位変化量よりも大きくなる。
When precharge for detecting external light is executed, the terminal of the sensor capacitor is set to the precharge potential. When the backlight BL is turned off, the potential adding circuit adds a high potential to the sensor capacitor terminal accordingly. As a result, the “leak waveform” rises stepwise in the figure.
By adding a high potential, if the light of the sensor capacitance leaks due to light, the potential increases toward the high potential, and as a result, the sensor capacitance increases with time according to the amount of light received. The terminal potential rises. At this time, the potential change amount of the portion that directly receives external light is larger than the potential change amount of the shaded portion.

次に、バックライトBLがオンになるとそれに合わせて電位付加回路はセンサ容量の端子に低電位を付加する。これによって図では「リーク先波形」がステップ状に下降している。
低電位が付加されることによって、同様にセンサ容量の電荷がリークする場合には、前記低電位に向かって電位が低下し、この結果、受光量に対応して時間と共にセンサ容量の端子電位が下降する。このとき、反射光を受光した部分の電位変化量は、影となった部分の電位変化量よりも大きくなる。
この結果、バックライトBLをオフとしたタイミングで信号を読み出すと、バックライトオン時のパターンとオフ時のパターンが逆であるが、これに合わせて電位の設定を逆転させることで、この像の補正を行うことにより、指の像と周囲の像とを容易に分離することができる。
Next, when the backlight BL is turned on, the potential adding circuit applies a low potential to the sensor capacitor terminal accordingly. As a result, in the figure, the “leak destination waveform” is stepped down.
Similarly, when the charge of the sensor capacitor leaks due to the addition of the low potential, the potential decreases toward the low potential, and as a result, the terminal potential of the sensor capacitor with time corresponds to the amount of received light. Descend. At this time, the potential change amount of the portion that receives the reflected light is larger than the potential change amount of the shaded portion.
As a result, when the signal is read at the timing when the backlight BL is turned off, the pattern when the backlight is on is opposite to the pattern when the backlight is turned off. By performing the correction, the finger image and the surrounding image can be easily separated.

本実施の形態によれば、例えば1フレーム期間において信号の読み出しは1回で済み、読み出した信号を格納するメモリーも1セットですむ、もしくは無しにすることができるメリットがある。本実施の形態では、上述の各実施の形態で演算で行っていた処理を、パネル内部でリーク先の電位を切り替えることでアナログ的に実行している。   According to the present embodiment, for example, signals can be read out once in one frame period, and there is an advantage that only one set of memory for storing the read signals can be used or not. In the present embodiment, the processing performed by the calculation in each of the above-described embodiments is executed in an analog manner by switching the leak destination potential inside the panel.

本発明は、バックライトを高周波で変調し、それに同期して特有の周波数成分を検出してもかまわない。この場合、検出感度を極めて高めることができる。このとき、バックライトの点滅はフレーム周波数で行う必要はなく、バックライトの光強度を調光する高周波のパルス幅調光(PWM調光)と兼ねてもよい。このときその周波数は400Hz以上の高周波であるのが通例である。   In the present invention, the backlight may be modulated at a high frequency and a specific frequency component may be detected in synchronization therewith. In this case, the detection sensitivity can be greatly increased. At this time, it is not necessary to blink the backlight at the frame frequency, and it may be combined with high-frequency pulse width dimming (PWM dimming) for dimming the light intensity of the backlight. At this time, the frequency is usually a high frequency of 400 Hz or more.

なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。   Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. Further, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, you may combine suitably the component covering different embodiment.

本発明の第1の実施の形態の液晶表示装置の概略の構成を示す図。1 is a diagram showing a schematic configuration of a liquid crystal display device according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施の形態の光入力機能付き液晶表示素子の構成を示す等価回路。2 is an equivalent circuit showing the configuration of the liquid crystal display element with an optical input function according to the first embodiment of the present invention. 外光による光入力方式を説明する図。The figure explaining the light input system by external light. 反射光による光入力方式を説明する図。The figure explaining the light input system by reflected light. 本発明の第1の実施の形態における画像読出し方法を説明する図。FIG. 3 is a diagram illustrating an image reading method according to the first embodiment of the present invention. 第1の実施の形態の読出し動作を説明するタイムチャート。3 is a time chart for explaining a read operation according to the first embodiment. 外光とバックライトBLとの影響を説明する図。The figure explaining the influence of external light and the backlight BL. 第2の実施の形態の読出し動作を説明するタイムチャート。6 is a time chart for explaining a read operation according to the second embodiment. 第3の実施の形態の読出し動作を説明するタイムチャート。10 is a time chart for explaining a read operation according to the third embodiment. 第4の実施の形態の液晶表示素子の等価回路構成を示す図。The figure which shows the equivalent circuit structure of the liquid crystal display element of 4th Embodiment. 第5の実施の形態の液晶表示素子の等価回路構成を示す図。The figure which shows the equivalent circuit structure of the liquid crystal display element of 5th Embodiment. 第6の実施の形態の液晶表示素子の等価回路構成を示す図。The figure which shows the equivalent circuit structure of the liquid crystal display element of 6th Embodiment. 第7の実施の形態の液晶表示素子の等価回路構成を示す図。The figure which shows the equivalent circuit structure of the liquid crystal display element of 7th Embodiment. 第7の実施の形態の読出し動作を説明するタイムチャート。10 is a time chart for explaining a read operation according to the seventh embodiment. センサ容量の端子の電位変化を示す図。The figure which shows the electric potential change of the terminal of a sensor capacity | capacitance. 従来の読取方法を示す図。The figure which shows the conventional reading method.

符号の説明Explanation of symbols

DP…液晶表示パネル、CTL…制御回路、PX…液晶画素、CLC…コンデンサ成分、Cst…補助容量、Ve…補償電圧、100…液晶表示装置、110…表示エリア、112…ゲート線駆動回路、114…データ線駆動回路、116…データ読出処理回路、130…光入力機能付き液晶表示素子。   DP ... Liquid crystal display panel, CTL ... Control circuit, PX ... Liquid crystal pixel, CLC ... Capacitor component, Cst ... Auxiliary capacitance, Ve ... Compensation voltage, 100 ... Liquid crystal display device, 110 ... Display area, 112 ... Gate line drive circuit, 114 Data line driving circuit 116 Data reading processing circuit 130 Liquid crystal display device with light input function

Claims (11)

光入力素子および表示画素を含む液晶表示素子が配列された走査線を複数本備えた表示パネルと、
前記表示パネルに対向して配されて前記表示パネルを照明するバックライトと、
前記表示画素への書き込み、および前記光入力素子の検出信号読出しを制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、
1フレーム期間の第1期間にわたり前記表示画素に前記バックライトからの光を実質的に遮蔽する外光検出画像を表示させ、
前記1フレーム期間の第2期間にわたり前記表示画素に表示画像を表示させる
ことを特徴とする液晶表示装置。
A display panel having a plurality of scanning lines in which liquid crystal display elements including optical input elements and display pixels are arranged;
A backlight arranged to face the display panel and illuminate the display panel;
Control means for controlling writing to the display pixel and reading of the detection signal of the optical input element,
The control means includes
Displaying an external light detection image that substantially shields light from the backlight on the display pixels over a first period of one frame period;
A liquid crystal display device, wherein a display image is displayed on the display pixels over a second period of the one frame period.
前記制御手段は、前記第1期間の開始時に前記光入力素子の第1検出信号読出しを行うと共に、前記第2期間の開始時に前記光入力素子の第2検出信号読出しを行うことを特徴とする請求項1記載の液晶表示装置。   The control means reads out the first detection signal of the optical input element at the start of the first period and reads out the second detection signal of the optical input element at the start of the second period. The liquid crystal display device according to claim 1. 前記制御手段は、前記第1検出信号読出しの結果と、前記第2検出信号読出しの結果とに基づき、演算処理を行う演算処理部を含むことを特徴とする請求項2記載の液晶表示装置。   The liquid crystal display device according to claim 2, wherein the control unit includes an arithmetic processing unit that performs arithmetic processing based on the result of reading the first detection signal and the result of reading the second detection signal. 前記制御手段は、前記走査線における前記第1期間の開始から、全ての前記走査線における前記第1期間の終了まで、前記バックライトを消灯させることを特徴とする請求項1記載の液晶表示装置。   2. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the control unit turns off the backlight from the start of the first period in the scanning line to the end of the first period in all the scanning lines. . 前記制御手段は、前記第1期間の開始時又は前記第2期間の開始時のいづれか一方に前記光入力素子の検出信号読出しを行う
ことを特徴とする請求項1記載の液晶表示装置。
2. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the control means reads the detection signal of the optical input element at either the start of the first period or the start of the second period.
前記表示画素は、一対の電極間にOCB液晶が挟持されてなることを特徴とする請求項1記載の液晶表示装置。   The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the display pixel includes an OCB liquid crystal sandwiched between a pair of electrodes. 前記外光検出画像は、前記電極間にスプレー配向のエネルギーとベンド配向のエネルギーとが拮抗するレベル以上の電圧印加によりなされることを特徴とする請求項6記載の液晶表示装置。   The liquid crystal display device according to claim 6, wherein the external light detection image is formed by applying a voltage of a level higher than a level at which the spray alignment energy and the bend alignment energy antagonize between the electrodes. 光入力素子および表示画素を含む液晶表示素子が配列された走査線を複数本備えた表示パネルと、
前記表示パネルに対向して配されて前記表示パネルを照明するバックライトと、
前記バックライトを点滅させるバックライト点滅手段を有し、
前記表示画素への書き込み、および前記光入力素子の検出信号読出しを制御する制御手段とを備え、
前記バックライトは点滅可能に構成され、且つ前記制御手段は前記バックライトの点滅と同期して基準電位を変化させる
ことを特徴とする液晶表示装置。
A display panel having a plurality of scanning lines in which liquid crystal display elements including optical input elements and display pixels are arranged;
A backlight arranged to face the display panel and illuminate the display panel;
A backlight blinking means for blinking the backlight;
Control means for controlling writing to the display pixel and reading of the detection signal of the optical input element,
The liquid crystal display device, wherein the backlight is configured to be blinkable, and the control means changes a reference potential in synchronization with the blinking of the backlight.
前記制御手段は、
1フレーム期間の第1期間にわたり前記表示画素に前記バックライトからの光を実質的に遮蔽する外光検出画像を表示させると共に前記バックライトを消灯し、
前記1フレーム期間の第2期間にわたり前記表示画素に表示画像を表示させると共に前記バックライトを点灯させる
ことを特徴とする請求項8記載の液晶表示装置。
The control means includes
Displaying an external light detection image that substantially blocks light from the backlight on the display pixels over a first period of one frame period and turning off the backlight;
9. The liquid crystal display device according to claim 8, wherein a display image is displayed on the display pixels and the backlight is turned on over a second period of the one frame period.
前記制御手段は、前記第2期間の終了時に前記光入力素子から検出信号の読出しを行うことを特徴とする請求項9記載の液晶表示装置。   The liquid crystal display device according to claim 9, wherein the control unit reads a detection signal from the optical input element at the end of the second period. 前記表示画素は、一対の電極間にOCB液晶が挟持されてなることを特徴とする請求項8記載の液晶表示装置。   The liquid crystal display device according to claim 8, wherein the display pixel includes an OCB liquid crystal sandwiched between a pair of electrodes.
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