CN101763782B - 显示装置及显示方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种显示装置及显示方法，该显示装置具有：显示面板(11)，其具备多个通过液晶层的驱动而进行显示的像素(a)；和背光灯(12)，其从背面侧照明显示面板(11)的显示面。还具有设置在像素(a)中且接收从显示面板(11)的显示面(A)侧入射的光的受光元件(S)。还具有检测部，所述检测部根据来自背光灯(12)的照明光(h)在从显示面(A)放射的状态下通过受光元件(S)的受光量、和在至显示面(A)之前被遮断的状态下通过受光元件(S)的受光量的差，进行显示面(A)附近的图像识别。即便在显示区域中的所定区域的部分图像检测中也不会影响显示区域整体的画质、可以高精度地进行物体检测。

Description

显示装置及显示方法
技术领域
本发明涉及显示装置，特别是涉及使用了受光元件的带有图像输入功能的显示装置及显示方法。
背景技术
作为用于识别接近显示画面的物体的带有输入功能的显示装置，例如提出了与显示像素邻接地设置有受光元件的构成。在这样构成的显示装置中，由外部环境的变化、装置的内部构成引起的噪声对物体的识别精度产生很大的影响。例如，便携用的电子设备在屋内使用时和在屋外使用时，由外光引起的噪声水平相差很大，有时因为使用条件会无法识别接近画面的物体。
因此，提出了如下所述的方法，即在具备背光灯的液晶显示装置中，在1帧期间内设置背光灯点亮的期间和熄灭的期间，进行两次信号的读出，通过对其差值进行二值化，识别接近显示画面的物体的方法(例如参照下述专利文献1、2)。
专利文献1：日本专利第4072732号公报(例如段落0070～0072)
专利文献2：日本特开2006-276223号公报(例如段落0024～0031)
但是，在如上所示的使背光灯点亮/熄灭的方式中，会使显示区域整体的亮度降低。为了对此进行改善，需提高成本以及增大消耗电力。另外，由于显示区域整体的闪烁，难以避免闪变的发生等对画质的影响。
发明内容
因此，本发明的目的在于，提供一种即便在显示区域的规定区域的部分图像检测中也不会影响显示区域整体的画质且能高精度地进行物体检测的显示装置以及显示方法。
用于实现上述目的本发明的显示装置，其具备：具有多个通过液晶层的驱动进行显示的像素的显示面板、和从背面侧对显示面板的显示面进行照明的背光灯。另外，像素上设置有接收从显示面板的显示面侧入射的光的受光元件。此外，特别是具有检测部，该检测部根据来自背光灯的照明光在从上述显示面放射出的状态下利用上述受光元件的受光量、与在到该显示面之前被遮断的状态下利用上述受光元件的受光量的差，进行上述显示面附近的图像识别。
本发明的显示方法如下所示进行。首先，通过背光灯从背面侧对具有多个通过液晶层的驱动进行显示的像素和在该像素上设置的受光元件的显示面板的显示面进行照明。在该状态下，得到来自背光灯的照明光在从上述显示面放射出的状态下由上述受光元件接收到的受光量、与在该来自背光灯的照明光在直到该显示面之前被遮断的状态下由该受光元件接收的受光量的差。此外，根据该差进行该显示面附近的图像识别。
根据这样的显示装置及显示方法，在不使背光灯闪烁的情况下，通过减去由外部环境的变化、装置的内部构成所引起的噪声后的受光量，来进行显示面附近的图像识别。
如上所述，根据本发明的显示装置及显示方法，可以在不使背光灯闪烁的情况下，通过减去由外部环境的变化、装置的内部构成所引起的噪声后的受光量，来进行显示面附近的图像识别。因此，可以防止显示区域整体的亮度降低或闪变的发生，并高精度地进行物体检测。
附图说明
图1是表示应用本发明的显示装置的构成例的框图。
图2是应用本发明的显示装置中的显示面板的简要俯视图。
图3是第一实施方式的传感区域的截面构成图。
图4是在第一实施方式的传感区域的各像素中配置的像素电路及受光电路的电路图。
图5是对第一实施方式的驱动方法进行说明的受光元件的信号强度和二值化数据的曲线图。
图6是第二实施方式的传感区域的截面构成图。
图7是在第二实施方式的传感区域的各像素中配置的像素电路及受光电路的电路图。
图8是对第二实施方式的驱动方法进行说明的受光元件的信号强度和二值化数据的曲线图。
图9是第三实施方式的传感区域的截面构成图。
图10是在第三实施方式的传感区域的各像素中配置的像素电路及受光电路的电路图。
图11是对第三实施方式的驱动方法进行说明的受光元件的信号强度和二值化数据的曲线图。
图12是第四实施方式的传感区域的截面构成图。
图13是在第四实施方式的传感区域的各像素中配置的像素电路及受光电路的电路图。
图14是对第四实施方式的驱动方法进行说明的受光元件的信号强度和二值化数据的曲线图。
图15是表示应用了本发明的电视机的立体图。
图16是表示应用了本发明的数码照相机的图，(A)是从前侧观察的立体图，(B)是从后侧观察的立体图。
图17是表示应用了本发明的笔记本型个人计算机的立体图。
图18是表示应用了本发明的摄像机的立体图。
图19是表示应用了本发明的移动终端装置例如移动电话机的图，(A)是打开状态的主视图，(B)是其侧视图，(C)是关闭状态的主视图，(D)是左侧视图，(E)是右侧视图，(F)是俯视图，(G)是仰视图。
图中符号说明：1-显示装置，11-显示面板，11a-显示区域，11d-1、11d-2、11d-3、11d-4-传感区域，12-背光灯，13-显示驱动电路(控制部)，14-受光驱动电路(检测部)，15-图像处理部(检测部)，16-应用程序执行部(控制部)，35-遮光膜，42、42’、42”-受光电路(检测部)，A-显示面，a、a(W)、a(B)-像素，h-照明光，H-外光，L-液晶层，S、S’-受光元件。
具体实施方式
以下，按照下述的顺序说明本发明的各实施方式。
1.第一实施方式(按每个像素通过液晶驱动进行白显示和黑显示的空间分割例)
2.第二实施方式(在受光元件的局部中设置遮光膜的空间分割例)
3.第三实施方式(组合了第一实施方式和第二实施方式的例子)
4.第四实施方式(用一个像素进行白显示和黑显示的时间分割例)
<1.第一实施方式>
在本第一实施方式中，说明按每个像素通过利用液晶驱动进行白显示和黑显示的空间分割并在显示面进行图像检测的例子。
[显示装置的整体构成]
图1是表示应用了第一实施方式的显示装置的构成例的框图。另外，图2(A)示出显示面板的简要俯视图，图2(B)示出图2(A)的主要部分放大图。这些图所示的显示装置1具备：显示面板11、背光灯12、显示驱动电路13、受光驱动电路14、图像处理部15和应用程序执行部16。
显示面板11由在中央的显示区域11a中多个像素遍布整个面配置成矩阵状的液晶面板(LCD(Liquid Crystal Display))形成，具有边进行线顺次动作边对基于显示数据的规定图形或文字等图像进行显示的功能。在这样的显示面板11中，作为有效显示区域的显示区域整体11a的外周缘被遮光膜11b覆盖。另外，在显示区域11a内的缘部，设置有用于切换例如在显示区域11a中的显示的多个操作显示部11c。在各操作显示部11c构成为通过驱动设置在各像素中的像素电路来显示操作内容。
此外，特别是在操作显示部11c的附近，例如在使包围显示区域11a的遮光部11b开口的部分中，设置有传感区域11d-1。该传感区域11d-1是用于检测接触或接近操作显示部11c的表面的物体(例如手指)的区域。在该传感区域11d-1中，例如与显示区域11a一样，或者还设置有以下像素，该像素具备按照仅进行白黑显示的切换的方式被简化的像素电路。此外，其特征在于，在各像素内设置有具备受光元件的受光电路。需要说明的是，传感区域11d-1的构成在以后详细说明。
另外，背光灯12是用于对显示面板11的显示区域11a的整个面或传感区域11d-1供给照明光的光源，例如在面内排列多个发光二极管而构成。
接着，显示驱动电路13是按照在显示面板11的显示区域11a(包括操作显示部11c在内)显示基于显示数据的图像的方式驱动设置在该显示面板11上的像素的电路。另外，该显示驱动电路13也对在显示面板11的传感区域11d-1上设置的像素进行驱动。需要说明的是，在显示驱动电路13的显示面板11的驱动控制的详细内容如后所述。
受光驱动电路14是按照在显示面板11的传感区域11d-1获得受光数据的方式进行该显示面板11的驱动的电路。与此同时，从显示面板11的传感区域11d-1输入的受光数据向该受光驱动电路14输出，例如成为以帧为单位存储在帧存储器14a中。
图像处理部15根据在受光驱动电路14中储存的受光数据进行规定的图像处理(运算处理)，对有关接触或接近显示面板11的物体的信息(优选位置坐标、物体的形状或大小有关的数据等)进行分析而检测出。在该图像处理部15的图像处理如后详述。
应用程序执行部16根据在图像处理部15的检测结果执行与规定的应用软件对应的处理。作为这里的处理的一例，可以举出使显示数据中包括例如已检知的物体的位置坐标，对显示面板11的显示进行切换的处理等。需要说明的是，在该应用程序执行部16生成的显示数据被提供给显示驱动电路13。在这样的应用程序执行部16的显示面板11的驱动控制的详细内容如后所述。
[显示面板的构成]
在图3(1)及图3(2)中，作为第一实施方式的显示面板11的截面构成，示出代表性地表示传感区域11d-1的截面构成的两个像素的截面图。首先，基于该图说明显示面板11的截面构成。
如这些图所示，显示面板11通过在由透光性材料形成的第一基板21和第二基板22之间夹持液晶层LC而构成。在第一基板21的液晶层LC侧的各像素a上，设置有具有开关用的薄膜晶体管Tr的像素电路。另外，特别是在传感区域11d-1的各像素a上，在与具有薄膜晶体管Tr的像素电路的同一层设置有具备受光元件S的受光电路。
这些薄膜晶体管Tr(像素电路)及受光元件S(受光电路)被绝缘膜23覆盖。此外，在该绝缘膜23上的各像素a上排列形成有与薄膜晶体管Tr连接的像素电极25，成为用这里省略了图示的取向膜覆盖表面的构成。
另一方面，在第二基板22的液晶层LC侧，隔着这里省略图示的滤色器及黑矩阵设置有共用电极27，进而在覆盖该共用电极27的状态下设置有取向膜(省略图示)。
另外，在第一基板21的外侧配置有成为偏振元件29的偏振片，在第二基板22的外侧配置有成为检偏元件31的偏振片，由此构成显示面板11。在这样的显示面板11中构成为，检偏元件31侧成为显示面A，与偏振元件29相面对地配置有背光灯12。
在如上所示的显示面板11中，如图3(1)所示，来自背光灯12的照明光h通过偏振元件29，进而根据像素电极25的驱动，成为通过以规定状态取向后的液晶层LC的规定的偏光状态。其中，仅在照明光h按照透过检偏元件31的方式被偏光后的像素a(W)中，照明光h从显示面板11放射出而进行白显示(W)。另一方面，在其他像素a(B)中，照明光h被检偏元件31吸收而进行黑显示(B)。
此外，特别是在设置有受光元件S的传感区域11d-1中，如图3(2)所示，如果物体P接近显示面板11的显示面侧(检偏元件31侧)，则在像素a(W)中已通过检偏元件31的照明光h被物体P反射并被受光元件S接收。
需要说明的是，显示面板11的显示区域11a的像素构成可以与传感区域11d-1的像素构成一样，还可以是在传感区域11d-1的像素构成中未设置受光元件S(受光电路)的构成。进而，当在显示区域11a内设置受光元件S(受光电路)时，没有必要在各像素a中设置受光元件S(受光电路)，仅在必要的场所配置受光元件S(受光电路)即可。
[显示面板的电路构成]
图4中示出在上述的显示面板11内的各像素a中配置的像素电路41、及在显示面板11的传感区域11d-1内配置的受光电路42的例子。需要说明的是，对于和图3的构成要素相同的构成要素，附加相同的符号。
其中，设置在各像素a中的像素电路41成为在沿着水平方向延伸设置的多个显示选择线41a和沿着垂直方向延伸设置的多个显示信号线41b的交叉部设置有上述的薄膜晶体管Tr的构成。各薄膜晶体管Tr被设置成用作各像素a的像素电路的开关。
关于薄膜晶体管Tr，栅极与扫描线41a连接，源极/漏极中的一方与信号线41b连接，源极/漏极中的另一方与像素电极25连接。另外，以其与像素电极25之间夹持液晶层LC的状态设置的共用电极27，与共用电源41c连接。
由此，根据借助扫描线41a供给的驱动信号，使薄膜晶体管Tr进行导通/截止动作。此外构成为，在导通状态时，根据从信号线41b供给的显示信号，向像素电极25施加像素电压，通过像素电极25和共用电极27之间的电场来驱动液晶层LC。
另一方面，配置在传感区域11d的受光电路42，其特征在于，以接近的两个像素a共有一个电路的状态进行设置。该受光电路42例如在沿着水平方向延伸设置的各电源线42a上串联连接有两个受光元件S、S。这些受光元件S、S如前面的图3所示配置在接近的两个像素a内。
此外，在串联连接的受光元件S之间连接有复位开关SW1和电容元件Cs，进而借助放大器Amp连接有读出开关SW2。由此，在利用复位开关SW1复位之后，与经两个受光元件S进行光电转换的电荷成正比例的电压的差值，作为受光数据在读出开关SW2导通的时刻借助放大器Amp向外部输出。已输出的受光数据向之前说明过的受光驱动电路14输出并存储，用于在图像处理部15检测与接触或接近显示面板11的显示面的物体有关的信息。
需要说明的是，当在显示面板11的显示区域11a内设置受光电路时，该受光电路可以是与传感区域11d-1的受光电路42相同的构成，还可以是仅具有一个受光元件的构成的受光电路。
[显示面板的驱动方法]
根据图3说明具有如上所述构成的显示面板11的驱动方法。
首先，根据来自显示驱动电路(参照图1)的显示数据，使背光灯12为点亮状态。
此外，在显示面板11的显示区域11a中，通过驱动各像素a的像素电路，利用像素电极25的导通/截止使液晶层LC以规定状态取向，进行基于显示数据的显示。此时，如先前的说明所示，在按照透过检偏元件31的方式使来自背光灯12的照明光h偏振后的像素a(W)中，照明光h从显示面板11放射出而进行白显示(W)。另一方面，在其他像素a(B)，用检偏元件31吸收照明光h来进行黑显示(B)。
另外，其特征在于，在显示面板11的传感区域11d-1，使共有受光电路42的两个像素a中的一个像素a(W)进行常时白显示(W)，使另一个像素a(B)进行常时黑显示(B)。需要说明的是，这些的两个像素a(W)、a(B)并不限于共有扫描线41a的像素。
由此，如图3(1)所示，在进行常时白显示(W)的像素a(W)中，预先使来自背光灯12的照明光h从显示面A放射。另外，在进行常时黑显示(B)的像素a(B)中，用检偏元件31吸收来自背光灯12的照明光h来进行遮断。此外，放射照明光h的像素a(W)和遮断照明光h的像素a(B)在被分开设定的状态下，成为接近配置的状态。
如上所述的显示面板11的液晶层的驱动控制，是将图1所示的显示驱动电路13及应用程序执行部16作为控制部来执行的。
[显示面板中的物体的检知]
基于图3和图5来说明如上所述的构成的显示面板11中的物体P的检知。需要说明的是，图5是传感区域11d-1内的像素a(W)及像素a(B)内的各受光元件S所接收的信号强度L、和由它们的差值得到的二值化数据的曲线图。
首先，如图3(1)及图5(1)所示，仅在显示面板11的显示面A显示图像的通常状态如下所述。
即，在传感区域11d-1的像素a(W)中，成为来自背光灯12的照明光h从显示面A放射出的状态。因此，通过像素a(W)的受光元件S接收从显示面A侧透入到显示面板11内的“外光H”、以及在显示面板11内“已散射的照明光h”。
另一方面，在传感区域11d-1的像素a(B)中，成为来自背光灯12的照明光h被检偏元件31吸收而遮断的状态。因此，通过像素a(B)的受光元件S接收透入到显示面板11内的“外光H”、以及在显示面板11内“已散射的照明光h”。不过，在像素a(B)中，照明光h被检偏元件31吸收，所以受光元件S的受光光量减少了该吸收量的大小。
由此，由传感区域11d-1的像素a(W)、a(B)中的两个受光元件S、S进行光电转换，经受光电路42(参照图4)合成的差值的受光数据，成为已除去了所谓的“外光H”、“照明光h的散射”的大部分噪声成分后的值。因此，将已如此除去噪声成分后的受光数据相对于适当设定的标准阈值进行二值化，由此可以高精度地判断为没有物体P接近传感区域11d-1的像素a(W)、a(B)而存在。
接着，如图3(2)及图5(2)所示，在使手指、笔尖等物体P接近显示面板11的显示面A的操作显示部11c的操作状态下，物体P也接近在操作显示部11c中接近配置的传感区域11d-1，这如下所述。
即，在传感区域11d-1的像素a(W)中，来自背光灯12的照明光h从显示面A放射并被物体P反射，来自显示面A侧的外光H被物体P遮断。因此，通过像素a(W)的受光元件S接收“已被物体P反射的照明光h”、以及在显示面板11内“已散射的照明光h”。
另一方面，在传感区域11d-1的像素a(B)中，来自背光灯12的照明光h被检偏元件31吸收而被遮断，来自显示面A侧的外光H也被物体P遮断。因此，通过像素a(B)的受光元件S接收在显示面板11内“已散射的照明光h”。
由此，由传感区域11d-1的像素a(W)、a(B)中的两个受光元件S进行光电转换，经受光电路42(参照图4)合成的差值的受光数据，被除去了大部分的噪声成分，成为主要由“被物体P反射的照明光h”引起的值。因此，将被如此除去噪声成分后的受光数据相对于适当设定的标准阈值进行二值化，由此可以高精度地判断为有物体P接近传感区域11d-1的像素a(W)、a(B)而存在。
由图像处理部15(参照图1)执行由如上所述的受光电路42(参照图4)合成的差值的受光数据(电压的差值)相对于标准阈值进行二值化的处理等。因此，受光电路42、受光驱动电路14及图像处理部15，成为用于根据两个配置成不同状态的各受光元件S的受光数据的差值进行显示面附近的图像识别的检测部。
如以上的说明所示，根据本第1实施方式，可以在不使背光灯12闪烁的情况下，根据减去由外部环境的变化、装置的内部构成引起的噪声后的受光量，进行显示面附近的图像识别。因此，可以防止显示区域11a整体的亮度降低、闪变的发生，且可以高精度地进行物体P的检测。
<2.第2实施方式>
在本第2实施方式中，说明通过在受光元件的局部中设置遮光膜来进行白显示和黑显示的空间分割来进行显示面的图像检测的例子。
[显示装置的整体构成]
应用了第2实施方式的显示装置的整体构成，与第1实施方式中使用图1的框图及图2的简要俯视图的说明一样。而与第1实施方式不同点在于，对显示面板11的传感区域11d-2中的一部分受光元件设置遮光膜的构成。关于这样的与第1实施方式不同的要素，以下进行详细说明。
[显示面板的截面构成]
在图6(1)及图6(2)中，作为第2实施方式的显示面板11的截面构成，示出代表性地表示传感区域11d-2的截面构成的1个像素的截面图。如这些图所示的第2实施方式的显示面板11的截面构成，与第1实施方式的显示面板的不同点在于，在传感区域11d-2中的各像素a内配置两个受光元件S、S’，在一方的受光元件S’中设置遮光膜35。其他截面构成部分与第1实施方式一样，所以省略详细说明。
该遮光膜35在显示面板11中与受光元件S’相比设置在背光灯12侧。另外，优选使第1基板21和受光元件S’之间配置成具有某种程度的空间，以使来自背光灯12的照明光h的反射难以照射到发光元件S’上。不过，重要的是该遮光膜35设置在不会阻止照明光h发生反射而入射到配置在像素a内的另一方的发光元件S的位置。
需要说明的是，显示面板11中的显示区域11a的像素构成，可以与传感区域11d-2的像素构成一样，另外，也可以是在传感区域11d-2的像素构成中未设置受光元件S、S’(受光电路)的构成。
[显示面板的电路构成]
在图7中，示出在上述的显示面板11内的各像素a中配置的像素电路41及在显示面板11的传感区域11d-2内配置的受光电路42’的例子。需要说明的是，对于与图6所示的构成要素相同的构成要素，附加相同的符号。
该图所示的第2实施方式中的显示面板11中的传感区域11d-2的电路与第1实施方式的电路的不同点在于设置有受光电路42’，该受光电路42’对应于1个像素a设置了两个发光元件S、S’。其他构成与第1实施方式一样。不过，构成受光电路42′的发光元件S、S’当中的一方的发光元件S’，被图6所示的遮光膜(35)覆盖。
[显示面板的驱动方法]
根据图6说明如上所述的构成的第2实施方式的显示面板11的驱动方法。需要说明的是，配置在显示区域11a中的像素的驱动，与第1实施方式一样，所以在这里省略其说明。
该图所示的第2实施方式中的显示面板11的驱动方法，与第1实施方式的显示面板的驱动方法的不同点在于，使在传感区域11d-2中设置的所有像素a进行常时白显示(W)。
由此，如图6(1)所示，在传感区域11d-2的各像素a，预先使来自背光灯12的照明光h从显示面A放射出。
如上所述的显示面板11中的液晶层的驱动控制，是将显示驱动电路13及应用程序执行部16作为控制部来执行的。
[显示面板中的物体的检知]
根据图6和图8说明如上所述的第2实施方式的显示面板11的物体P的检知。需要说明的是，图8是根据传感区域11d-2内的各像素a的受光元件S及受光元件S’接收的各信号强度L和由其差值得到的二值化数据的曲线图。
首先，如图6(1)及图8(1)所示，仅在显示面板11的显示面A显示图像的通常状态为如下所述。
即，在传感区域11d-2中的像素a中，成为来自背光灯12的照明光h从显示面A放射的状态。因此，通过像素a的受光元件S，接收从显示面A侧透入到显示面板11内的“外光H”、以及在显示面板11内“已散射的照明光h”。
另外，在像素a的受光元件S’中，成为来自背光灯12的照明光h被遮光膜35遮断的状态，即便在该受光元件S’中，也同样地接收已透入到显示面板11内的“外光H”。
由此，由在传感区域11d-2内的1个像素a中设置的两个受光元件S、S’进行光电转换，经受光电路42’(参照图7)合成后的差值的受光数据，成为除去作为噪声成分而透入的“外光H”后的值。因此，通过使如此除去噪声成分后的受光数据相对于适当设定的标准阈值进行二值化，由此可以高精度地判断为没有物体P接近传感区域11d-2的像素a而存在。
接着，如图6(2)及图8(2)所示，在使手指、笔尖等物体P接近显示面板11的显示面A中的操作显示部11c的操作状态下，物体P也接近在操作显示部11c中接近配置的传感区域11d-2，这如下所述。
即，在传感区域11d-2的像素a中，来自背光灯12的照明光h从显示面A放射出，并经物体P反射，来自显示面A侧的外光H被物体P遮断。因此，通过像素a的受光元件S接收“已被物体P反射的照明光h”、以及在显示面板11内“已散射的照明光h”。
另一方面，在像素a的受光元件S’中，来自背光灯12的照明光h被遮光膜35遮断，来自显示面A侧的外光H也被物体P遮断。
由此，由在传感区域11d-2内的像素a中设置的两个受光元件S、S’进行光电转换，经受光电路42’(参照图7)合成的差值的受光数据，成为除去由“外光H”引起的噪声成分且由“已被物体P反射的照明光h”引起的值。因此，将如此除去噪声成分后的受光数据相对于适当设定的标准阈值进行二值化，由此可以高精度地判断为有物体P接近传感区域11d-2的像素a而存在。
由图像处理部15(参照图1)执行如上所述的经受光电路42’(参照图7)合成的差值的受光数据(电压的差值)相对于标准阈值进行二值化的处理等。因此，受光电路42’、受光驱动电路14及图像处理部15，成为用于根据两个配置成不同状态的各受光元件S的受光数据的差值来进行显示面附近的图像识别的检测部。
如以上的说明所示，既便是本第2实施方式的构成，也可以在不使背光灯12闪烁的情况下，根据减去由外部环境的变化、装置的内部构成引起的噪声后的受光量进行显示面附近的图像识别。因此，与第1实施方式一样，可以在防止显示区域11a整体的亮度降低、闪变的发生，且高精度地进行物体P的检测。
<3.第3实施方式>
在本第3实施方式中，说明组合了第1实施方式和第2实施方式进行显示面的图像检测的例子。
[显示装置的整体构成]
应用了第3实施方式的显示装置的整体构成，与在第1实施方式中使用图1的框图及图2的简要俯视图的说明一样。另外，对显示面板11的传感区域11d-3中的一部分受光元件中设置遮光膜的构成，与第2实施方式一样。以下详细说明本发明第3实施方式的特征性要素。
[显示面板的截面构成]
在图9(1)及图9(2)中，作为第3实施方式的显示面板11的截面构成，示出代表性地表示传感区域11d-3的截面构成的两个像素的截面图。这些图所示的第3实施方式的显示面板11的截面构成，与第2实施方式的显示面板一样，在传感区域11d中的各像素a内设置两个受光元件S、S’，在一方的受光元件S’中设置遮光膜35。其他的截面构成部分与第2实施方式一样，所以省略详细说明。
[显示面板的电路构成]
在图10中，示出在上述的显示面板11内的各像素a中配置的像素电路41及在显示面板11的传感区域11d-3内配置的受光电路42’的例子。需要说明的是，对于与图9所示的构成要素相同的构成要素，附加相同的符号。
该图所示的第3实施方式中的显示面板11的电路，与第2实施方式一样，设置有1个受光电路42’，该受光电路42’对应于1个像素a具有两个发光元件S、S’。这些发光元件S、S’当中的一方的发光元件S’被图9所示的遮光膜(35)覆盖。
[显示面板的驱动方法]
根据图9及图10说明如上所述的第3实施方式的显示面板11的驱动方法。在显示区域11a配置的像素的驱动，与第1实施方式一样，所以省略其说明。
这些图所示的显示面板11的驱动方法，其特征在于，使设置在传感区域11d-3设置的像素a当中接近配置的两个像素a的一方的像素a(W)进行常时白显示(W)，使另一方的像素a(B)进行常时黑显示(B)。需要说明的是，接近的两个像素a(W)、a(B)并不限于共有扫描线41a的像素。
由此，如图9(1)所示，在进行常时白显示(W)的像素a(W)中，来自背光灯12的照明光h从显示面A放射出。另外，在进行常时黑显示(B)的像素a(B)中，来自背光灯12的照明光h被检偏元件31吸收而遮断。此外，预先以放射出照明光h的像素a(W)和遮断照明光h的像素a(B)在分开设置的状态，为接近配置的状态。
以图1所示的显示驱动电路13及应用程序执行部16作为控制部，来执行如上所述的显示面板11中的液晶层的驱动控制。
[显示面板中的物体的检知]
根据图9和图11说明如上所述的第3实施方式的显示面板11的物体P的检知。需要说明的是，图11是根据传感区域11d-3内的各像素a(W)、a(B)的受光元件S及受光元件S’接收并合成的信号强度L和其差值得到的二值化数据的曲线图。
首先，如图9(1)及图11(1)所示，仅在显示面板11的显示面A显示图像的通常状态为如下所述。
即，在传感区域11d-3中的像素a(W)中，成为来自背光灯12的照明光h从显示面A放射出的状态。因此，与第2实施方式一样，通过在像素a(W)中设置的受光元件S，接收从显示面A侧透入到显示面板11内的“外光H“、以及在显示面板11内“已散射的照明光h”。另外，通过设置有遮光膜的受光元件S’接收“外光H”。因此，由这些受光元件S、S’进行光电转换，经受光电路42’(参照图10)合成的差值的受光数据，成为已除去了作为噪声成分的“外光H”后的值。
另一方面，在传感区域11d-3中的像素a(B)中，成为来自背光灯12的照明光h被检偏元件31吸收而被遮断的状态。因此，通过像素a(B)的受光元件S接收从显示面A侧透入到显示面板11内的“外光H”、以及在显示面板11内“已散射的照明光h”。不过，在像素a(B)中，照明光h被检偏元件31吸收，所以在像素a(B)的受光元件S中，与像素a(W)相比，散射光减少，受光光量减少该大小。另外，在像素a(B)的受光元件S’中，接收已透入到显示面板11内的“外光H”。
由此，由在像素a(B)中设置的两个受光元件S、S’进行光电转换、且由受光电路42’(参照图10)合成的差值的受光数据，成为被除去了所谓已透入的“外光H”的大部分噪声成分后的值。
此外，在本第3实施方式中，将由像素a(W)合成的受光数据和由像素a(B)合成的受光数据输出到受光驱动电路并合成，相对适当设定的标准阈值进行二值化。由此，可以高精度地判断为没有物体P接近传感区域11d-3的像素a(W)、a(B)而存在。
接着，如图9(2)及图11(2)所示，在使手指、笔尖等物体P接近显示面板11的显示面A中的操作显示部11c的操作状态下，物体P也接近在操作显示部11c中接近配置的传感区域11d-3，这如下所述。
即，在传感区域11d-3的像素a(W)中，来自背光灯12的照明光h从显示面A放射出并被物体P反射，来自显示面A侧的外光H被物体P遮断。因此，通过像素a的受光元件S接收“已被物体P反射的照明光h”、以及在显示面板11内“已散射的照明光h”。另外，在受光元件S’中，来自背光灯12的照明光h被遮光膜35遮断，来自显示面A侧的外光H也被物体P遮断。
由此，由在像素a(W)中设置的两个受光元件S、S’进行光电转换，经受光电路42’(参照图10)合成的差值的受光数据，成为主要由“已被物体P反射的照明光h”引起的值。
另一方面，在传感区域11d-3的像素a(B)中，来自背光灯12的照明光h被检偏元件31吸收而被遮断，来自显示面A侧的外光H也被物体P遮断。因此，通过像素a(B)的受光元件S接收在显示面板11内“已散射的照明光h”，而受光元件S’不接收光。
由此，由在像素a(B)设置的两个受光元件S、S’进行光电转换，经受光电路42’(参照图10)合成的差值的受光数据，成为仅由在显示面板11内“已散射的照明光h”引起的值。
此外，在本第3实施方式中，将由像素a(W)合成的受光数据和由像素a(B)合成的受光数据输出到受光驱动电路并合成，相对于适当设定的标准阈值进行二值化。由此，可以高精度地判断为有物体P接近传感区域11d-2的像素a(W)、a(B)而存在。
由图像处理部15(参照图1)执行如上所述的由受光电路42’(参照图10)合成的差值的受光数据(电压的差值)相对于标准阈值进行二值化的处理等。因此，受光电路42’、受光驱动电路14及图像处理部15，成为用于根据两个配置成不同状态的各受光元件S的受光数据的差值进行显示面附近的图像识别的检测部。
如以上的说明所示，即便是本第3实施方式的构成，也可以在不使背光灯12闪烁的情况下，根据减去由外部环境的变化、装置的内部构成引起的噪声后的受光量进行显示面附近的图像识别。因此，与第1实施方式一样，可以在防止显示区域11a整体的亮度降低、闪变的发生，并高精度地进行物体P的检测。
<4.第4实施方式>
在本第4实施方式中，说明通过由1个像素进行白显示和黑显示的时间分割来进行显示面的图像检测的例子。
[显示装置的整体构成]
应用了第4实施方式的显示装置的整体构成，与在第1实施方式中使用图1的框图及图2的简更俯视图的说明一样。而与第1实施方式不同点在于，仅仅是由显示面板11的传感区域11d-4中的受光电路的构成及各电路或部分进行的处理内容。以下对与第1实施方式不同的要素进行详细说明。
[显示面板的截面构成]
在图12(1)及图12(2)中，作为第4实施方式的显示面板11的截面构成，示出代表性地表示传感区域11d-4的截面构成的两个像素的截面图。这些图所示的第4实施方式的显示面板11的截面构成，与第1实施方式的显示面板一样，是在传感区域11d中的各像素a内配置受光元件S的构成。其他截面构成部分与第1实施方式一样，所以省略详细说明。
[显示面板的电路构成]
在图13中示出在上述的显示面板11内的各像素a中配置的像素电路41及在显示面板11的传感区域11d-4内配置的受光电路42”的例子。需要说明的是，对与图12所示的构成要素相同的构成要素，附加相同的符号。
该图所示的第4实施方式中的显示面板11的电路与其他实施方式不同在于设置有，对应于1个像素a具有1个发光元件S的受光电路42”。
[显示面板的驱动方法]
根据图12及图13说明如上所述的第4实施方式的显示面板11的驱动方法。需要说明的是，在显示区域11a中配置的像素的驱动与第1实施方式一样，所以省略其说明。
该图所示的第4实施方式中的显示面板11的驱动方法，其特征在于，在传感区域11d-4中设置的各像素a的显示状态为交替反复进行白显示(W)和黑显示(B)。白显示的期间f(W)和黑显示的期间f(B)反复例如按每个显示帧期间进行。
由此，如图12(1)所示，在像素a成为白显示(W)的白显示期间f(W)，来自背光灯12的照明光h从显示面A放射出。另外，在像素a成为黑显示(B)的黑显示期间f(B)，来自背光灯12的照明光h被检偏元件31吸收而遮断。此外，放射照明光h的状态和遮断照明光h的状态，通过液晶层的驱动在1个像素a内连续交替执行。另外，在邻接的像素a间，通过颠倒白显示期间f(W)和黑显示期间f(B)，传感区域11d的整体被识别为常时稳定的中间灰度。
需要说明的是，通过液晶层的驱动按每个像素交替进行如上所述的放射照明光的状态和遮断照明光h的状态的显示面板11的驱动控制，是以显示驱动电路13及应用程序执行部16作为控制部来执行的。
[显示面板中的物体的检知]
根据图12和图14说明如上所述的构成的第4实施方式的显示面板11的物体P的检知。需要说明的是，图14是根据在传感区域11d-4内的像素a中设置的受光元件S接收的光的信号强度L和其差值得到的二值化数据的曲线图。
首先，如图12(1)及图14(1)所示，仅在显示面板11的显示面A显示图像的通常状态如下所述。
即，在像素a中的白显示期间f(W)，成为来自背光灯12的照明光h从显示面A放射出的状态。因此，通过白显示期间f(W)的受光元件S接收从显示面A侧透入到显示面板11内的“外光H”、以及在显示面板11内“已散射的照明光h”。
另一方面，在像素a中的黑显示期间f(B)，为来自背光灯12的照明光h被检偏元件31吸收而遮断的状态。因此，通过黑显示期间f(B)的受光元件S接收已透入到显示面板11内的“外光H”、以及由接收元件S接收在显示面板11内“已散射的照明光h”。不过，在黑显示期间f(B)，照明光h被检偏元件31吸收，因此与该白显示期间f(W)的受光元件S相比，受光光量减少了该吸收大小。
此外，如上所述，在设置于各像素a的受光元件S的各期间f(W)、f(B)反复得到的受光数据当中，算出在两个连续的帧期间f(W)、f(B)中得到的受光数据的差值。
该差值的受光数据成为被除去了所谓“外光H”、“照明光h的散射”的大部分噪声成分后的值。因此，使如此除去噪声成分后的受光数据相对于适当设定的标准阈值进行二值化，由此可以高精度地判断为没有物体P接近传感区域11d的像素a而存在。
接着，如图12(2)及图14(2)所示，在使手指、笔尖等物体P接近显示面板11的显示面A中的操作显示部11c的操作状态下，物体P也接近在操作显示部11c中接近配置的传感区域11d-4，这如下所述。
即，在像素a中的白显示期间f(W)，来自背光灯12的照明光h从显示面A放射被物体P反射，来自显示面A侧的外光H被物体P遮断。因此，通过白显示期间f(W)的受光元件S接收“已被物体P反射的照明光h”、以及在显示面板11内“已散射的照明光h”。
另一方面，在像素a中的黑显示期间f(B)，来自背光灯12的照明光h被检偏元件31吸收而遮断，来自显示面A侧的外光H也被物体P遮断。因此，通过黑显示期间f(B)的受光元件S仅接收在显示面板11内“已散射的照明光h”。
此外，如上所述，在设置于各像素a中的受光元件S的各期间f(W)、f(B)反复得到的受光数据当中，算出在两个连续的帧期间f(W)、f(B)得到的受光数据的差值数据。
该差值的受光数据，是将大部分的噪声成分除去且主要由“已被物体P反射的照明光h”引起的值。因此，使如此除去噪声成分的受光数据相对于适当设定的标准阈值进行二值化，由此可以高精度地判断为有物体P接近传感区域11d-4的像素a而存在。
在连续的帧期间f(W)、f(B)的前后对如上所述的由传感区域11d-4的各像素a得到的受光数据进行差值处理，进而经差值处理后的受光数据相对于标准阈值进行二值化的处理等，由图像处理部15(参照图1)执行。因此，受光电路42”、受光驱动电路14及图像处理部15成为用于根据两个配置成不同状态的各受光元件S的受光数据的差值进行显示面附近的图像识别的检测部。
如以上的说明所示，即便是本第4实施方式，也可以在不使背光灯12闪烁的情况下，根据减去由外部环境的变化、装置的内部构成引起的噪声后的受光量进行显示面附近的图像识别。因此，可以在防止显示区域11a整体的亮度降低、闪变的发生，且高精度地进行物体P的检测。
<应用例>
以上说明的本发明涉及的显示装置，用于图15-图19所示的各种电子设备。例如可以用于数码照照相机、笔记本型个人计算机、移动电话等便携终端装置、摄像机等显示输入到电子设备的视频信号或在电子设备内生成的视频信号的所有领域的电子设备的显示装置。以下对应用了本发明的电子设备的一例进行说明。
图15是应用了本发明的电视机的立体图。本应用例涉及的电视机，包括由前面板102、滤色玻璃103等构成的视频显示画面部101，使用本发明涉及的显示装置作为其影像显示画面部101，由此作成。
图16是表示应用了本发明的数码照相机的图，(A)是从前侧观察的立体图，(B)是从后侧观察的立体图。本应用例涉及的数码照相机，包括闪光灯用的发光部111、显示部112、菜单开关113、快门按钮114等，使用本发明涉及的显示装置作为其显示部112，由此来制作。
图17是表示应用了本发明的笔记本型个人计算机的立体图。本应用例涉及的笔记本型个人计算机，主体121包括在输入文字等时进行操作的键盘122、显示图像的显示部123等，使用本发明涉及的显示装置作为其显示部123，由此来制作。
图18是表示应用了本发明的摄像机的立体图。本应用例涉及的摄像机按照以下来制作，包括主体部131、在朝向前方的侧面具有被拍摄体摄影用的镜头132、摄影时的开始/停止开关133、显示部134等，使用本发明涉及的显示装置作为其显示部134。
图19是表示应用了本发明的移动终端装置例如移动电话机的图，(A)是打开状态下的主视图，(B)是其侧视图，(C)是关闭状态下的的主视图，(D)是左侧视图，(E)是右侧视图，(F)是俯视图，(G)是仰视图。本应用例涉及的移动电话机按照如下来制作，包括上侧机身141、下侧机身142、连结部(此处是铰链部)143、显示器144、副显示器145、图像光源146、照相机147等。此外，使用本发明涉及的显示装置作为该显示器144、副显示器145。

Claims (9)

1.一种显示装置，其中，具备：
显示面板，其具备多个通过液晶层的驱动进行显示的像素；
背光灯，其从背面侧对所述显示面板的显示面进行照明；
受光元件，其设置在所述像素中，接收从所述显示面板的显示面侧入射的光；和
检测部，其根据来自所述背光灯的照明光在从所述显示面放射出的状态下所述受光元件的受光量、与在到该显示面之前被遮断的状态下所述受光元件的受光量的差，进行所述显示面附近的图像识别，
还具备控制部，该控制部通过所述液晶层的驱动在所述像素当中的1个像素中连续地实现所述照明光被放射的状态和被遮断的状态。
2.根据权利要求1所述的显示装置，其中，
所述像素中设置有所述受光元件的像素，设置在所述显示面板的显示区域的周缘。
3.根据权利要求2所述的显示装置，其中，
具有控制部，该控制部通过所述液晶层的驱动实现所述照明光被放射出的状态和被遮断的状态。
4.根据权利要求3所述的显示装置，其中，
在设置所述受光元件的像素中分开设置放射所述照明光的像素和遮断所述照明光的像素。
5.根据权利要求4所述的显示装置，其中，
放射所述照明光的像素和遮断所述照明光的像素被接近配置。
6.根据权利要求1～5中任意一项所述的显示装置，其中，
在所述像素设置有两个受光元件，在所述两个受光元件当中的一方中，在所述背光灯侧设置有遮光膜。
7.根据权利要求1～5中任意一项所述的显示装置，其中，
所述像素当中的设置有所述受光元件的像素，被设置在所述显示面板的局部中。
8.根据权利要求6所述的显示装置，其中，
所述像素当中的设置有所述受光元件的像素，被设置在所述显示面板的局部中。
9.一种显示方法，其中，
通过背光灯从背面侧对显示面板的显示面进行照明，所述显示面板具有多个通过液晶层的驱动进行显示的像素和在该像素上设置的受光元件，根据在来自所述背光灯的照明光从所述显示面放射的状态下由所述受光元件接收的受光量、与在该来自背光灯的照明光在到该显示面之前被遮断的状态下由该受光元件接收的受光量的差，进行该显示面附近的图像识别，
通过所述液晶层的驱动在所述像素当中的1个像素中连续地实现所述照明光被放射的状态和被遮断的状态。
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