JP2006243927A - Display device - Google Patents

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Takayuki Imai
貴之 今井
Masahiro Yoshida
征弘 吉田
Hiroyoshi Hayashi
宏宜 林
Taku Nakamura
卓 中村
Toshinori Shikanuma
利紀 鹿沼
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Toshiba Matsushita Display Technology Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To cause a display device that allows the input of information using an optical sensor to properly control the sensitivity of the optical sensor according to external light. <P>SOLUTION: A calibration circuit 93 varies the requirements for driving the optical sensor according to output values of the optical sensor that vary depending on external light. In this way, the sensitivity of the optical sensor is appropriately controlled. The requirements for driving the optical sensor include at least either precharge time or exposure time. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、光により表示画面からの情報入力が可能な表示装置に関する。   The present invention relates to a display device capable of inputting information from a display screen by light.

近年、携帯電話、ノート型コンピュータなどの各種機器に表示装置として広く利用されている液晶表示装置は、複数の走査線と複数の信号線とが交差するように配線され各交差部分に薄膜トランジスタ、液晶容量、補助容量を有する画素を備えた表示部と、走査線を駆動する駆動回路と、信号線を駆動する駆動回路とを備える。表示部は、ガラス製のアレイ基板上に形成される。近年の集積回路技術の発展およびプロセス技術の実用化により駆動回路の一部もアレイ基板上に形成可能となり、液晶表示装置全体の軽量化・小型化が図られている。   2. Description of the Related Art In recent years, liquid crystal display devices widely used as display devices in various devices such as mobile phones and notebook computers are wired so that a plurality of scanning lines and a plurality of signal lines intersect with each other. A display portion including a pixel having a capacitor and an auxiliary capacitor, a driving circuit for driving a scanning line, and a driving circuit for driving a signal line are provided. The display unit is formed on a glass array substrate. With the recent development of integrated circuit technology and practical application of process technology, part of the drive circuit can be formed on the array substrate, and the entire liquid crystal display device is reduced in weight and size.

ところで、表示装置としては、画素内に光センサを配置し、光により表示画面から情報の入力を可能にしたものが開発されている(例えば特許文献1参照)。   By the way, a display device has been developed in which an optical sensor is arranged in a pixel and information can be input from a display screen by light (see, for example, Patent Document 1).

この種の光入力機能を備えた表示装置では、光センサとして例えばフォトダイオードを用いるとともに、このフォトダイオードにキャパシタを接続し、表示画面から入射された光についてのフォトダイオードでの受光量の変化に応じてキャパシタの電荷量を変化させ、キャパシタの両端の電圧を検出して撮像画像のデータを生成することで、画像の取り込みを行っている。   In a display device having this type of light input function, for example, a photodiode is used as an optical sensor, and a capacitor is connected to the photodiode to change the amount of light received by the photodiode with respect to light incident from the display screen. Accordingly, the amount of charge of the capacitor is changed, and the voltage at both ends of the capacitor is detected to generate captured image data, thereby capturing the image.

このような表示装置の応用として、表示画面上に投影された指などの物体がつくる影を検出することにより情報入力を行うタッチパネル機能や、ライトペンなどの発光する物体から照射された光を検出することにより情報入力を行うデジタイザ機能を備えたものが提案されている。
特開2004−318819号公報
As an application of such a display device, touch panel function to input information by detecting shadows made by objects such as fingers projected on the display screen, and light emitted from light emitting objects such as light pens are detected. Thus, there has been proposed one having a digitizer function for inputting information.
JP 2004-318819 A

しかしながら、従来の光入力機能を備えた表示装置では、周囲環境が暗い場合、表示画面に近づいた物体の作る影を正確に識別できないため、情報入力の精度が落ちる。また、周囲環境が明るすぎても情報入力の精度は落ちる。   However, in a display device having a conventional light input function, when the surrounding environment is dark, a shadow created by an object approaching the display screen cannot be accurately identified, so that information input accuracy decreases. In addition, the accuracy of information input decreases even if the surrounding environment is too bright.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、その課題とするところは、外光に応じて光センサの感度を適切に制御することにある。   This invention is made | formed in view of the above, The place made into the subject exists in controlling appropriately the sensitivity of an optical sensor according to external light.

本発明に係る表示装置は、画像を表示画面に表示するとともに、表示画面に近接した物体を光センサを用いて撮影する表示手段と、光センサの出力値の統計量に基づいて光センサの駆動条件を変更するセンサ駆動手段と、を有することを特徴とする。   The display device according to the present invention displays an image on a display screen, and displays an image of an object close to the display screen using a photosensor, and drives the photosensor based on a statistic of an output value of the photosensor. Sensor driving means for changing the conditions.

本発明にあっては、外光に応じて変動する光センサの出力値に基づいて光センサの駆動条件を変更することで、光センサの感度を適切に制御することを可能にしている。   In the present invention, it is possible to appropriately control the sensitivity of the optical sensor by changing the driving condition of the optical sensor based on the output value of the optical sensor that varies according to the external light.

上記表示装置において、前記駆動条件は、光センサの露光時間又はプリチャージ時間の少なくとも一方とすることが望ましい。   In the display device, the driving condition is preferably at least one of an exposure time and a precharge time of the photosensor.

上記表示装置において、前記表示手段は、物体を近接させるための領域を表示画面に表示するものであって、前記センサ駆動手段は、表示画面における前記領域以外の領域に配置された光センサの出力値の統計量に基づいて駆動条件を変更することを特徴とする。   In the display device, the display means displays an area for bringing an object close to the display screen, and the sensor driving means outputs an optical sensor arranged in an area other than the area on the display screen. The drive condition is changed based on the statistical value.

本発明にあっては、物体を近接させる領域以外の領域に配置された光センサの出力値に基づいて駆動条件を変更することで、物体が近接してきたときの影の影響を受け難くなるので、外光の照度変化による光センサの出力の変動を正確に把握することが可能となる。   In the present invention, since the driving condition is changed based on the output value of the optical sensor arranged in a region other than the region where the object is brought close to, it becomes difficult to be affected by the shadow when the object comes close. Thus, it is possible to accurately grasp fluctuations in the output of the optical sensor due to changes in the illuminance of external light.

上記表示装置において、前記センサ駆動手段は、前記出力値を階調化した階調値のヒストグラムにおける中央を含む上位の値が所定の範囲内になるように前記駆動条件を制御するための制御信号を出力することを特徴とする。   In the display device, the sensor driving means controls the driving condition so that an upper value including a center in a histogram of gradation values obtained by gradationizing the output value falls within a predetermined range. Is output.

本発明にあっては、階調ヒストグラムにおける中央を含む上位の値が所定の範囲内になるように光センサの駆動条件を制御することで、物体が近接してきたときに生じる影は低い階調値であるところ、このような低い階調値の変化の影響を受け難くなるので、外光の照度変化による光センサの出力の変動を正確に把握することが可能となる。   In the present invention, by controlling the driving conditions of the optical sensor so that the upper value including the center in the gradation histogram is within a predetermined range, the shadow generated when the object comes close has a low gradation. However, since it is difficult to be affected by such a low gradation value change, it is possible to accurately grasp the fluctuation of the output of the optical sensor due to the illuminance change of the external light.

上記表示装置において、前記センサ駆動手段は、前記上位の階調値を表示画面と物体の大きさに応じて変更可能であることを特徴とする。   In the display device, the sensor driving unit may change the upper gradation value in accordance with a display screen and an object size.

本発明にあっては、上位の階調値を表示画面と物体の大きさに応じて変更可能としたことで、表示画面と物体の大きさに応じた適切な階調値を用いた制御が可能となる。   In the present invention, the upper gradation value can be changed according to the size of the display screen and the object, so that control using an appropriate gradation value according to the size of the display screen and the object can be performed. It becomes possible.

上記表示装置において、前記センサ駆動手段は、光センサの露光時間、プリチャージ電圧、前記所定の範囲の関係を示すテーブルを用いて前記制御信号を決定することを特徴とする。   In the display device, the sensor driving unit determines the control signal using a table indicating a relationship between an exposure time of a photosensor, a precharge voltage, and the predetermined range.

本発明にあっては、光センサの露光時間、プリチャージ電圧、所定の範囲の関係を離散的に示すテーブルを用いて制御することで、露光時間、プリチャージ電圧を連続的に変化させるよりも制御に時間がかからないようにしている。   In the present invention, by using a table that discretely shows the relationship between the exposure time, the precharge voltage, and the predetermined range of the optical sensor, the exposure time and the precharge voltage can be changed continuously. It takes less time to control.

上記表示装置において、前記テーブルは、露光時間を許容可能の範囲で最大とし、プリチャージ電圧の方を変化させるものであることを特徴とする。   In the display device, the table is characterized in that the exposure time is maximized within an allowable range and the precharge voltage is changed.

本発明にあっては、プリチャージ電圧の方を変化させ、露光時間を許容可能の範囲で最大とすることで、S/Nを向上させている。   In the present invention, the S / N ratio is improved by changing the precharge voltage and maximizing the exposure time within an allowable range.

上記表示装置において、前記センサ駆動手段は、線形探索法により前記テーブルを用いて前記制御信号を決定することを特徴とする。   In the display device, the sensor driving unit determines the control signal using the table by a linear search method.

本発明にあっては、線形探索法を用いることで、階調値が所定範囲内に入るように露光時間、プリチャージ電圧を迅速かつ正確に求めることが可能になる。   In the present invention, by using the linear search method, the exposure time and the precharge voltage can be obtained quickly and accurately so that the gradation value falls within a predetermined range.

上記表示装置において、前記センサ駆動手段は、2分探索法により前記テーブルを用いて前記制御信号を決定することを特徴とする。   In the display device, the sensor driving unit determines the control signal using the table by a binary search method.

本発明にあっては、2分探索法を用いることで、線形探索法よりも高速に露光時間、プリチャージ電圧を求めることが可能になる。   In the present invention, by using the binary search method, it is possible to obtain the exposure time and the precharge voltage faster than the linear search method.

上記表示装置において、前記センサ駆動手段は、前記表示画面を一定範囲で複数の領域に区画したときの領域毎に画素の間引き処理がされた後の階調値を用いることを特徴とする。   In the display device, the sensor driving unit uses a gradation value after pixel thinning processing is performed for each region when the display screen is divided into a plurality of regions within a certain range.

本発明にあっては、一定の領域毎に画素の間引き処理がされた後の階調値を用いることで、光センサの駆動条件を変更する処理の負担を軽減することが可能となる。   In the present invention, it is possible to reduce the processing load of changing the driving conditions of the optical sensor by using the gradation value after the pixel thinning process is performed for each predetermined region.

本発明の表示装置によれば、外光の明暗に応じて光センサの感度をより適切に制御することができる。   According to the display device of the present invention, it is possible to more appropriately control the sensitivity of the optical sensor in accordance with the brightness of external light.

[第1の実施の形態]
図1は、一実施の形態における表示装置の構成を示す平面図である。同図の表示装置は、ガラス製のアレイ基板1に形成された表示部2、アレイ基板1に接続されたフレキシブル基板3、フレキシブル基板3に形成されたセンサ用IC(Integrated Circuit)4および表示用IC5、センサ用IC4のインタフェース(I/F)6、表示用ICのインタフェース7を備える。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a plan view illustrating a configuration of a display device according to an embodiment. The display device shown in FIG. 1 includes a display unit 2 formed on a glass array substrate 1, a flexible substrate 3 connected to the array substrate 1, a sensor IC (Integrated Circuit) 4 formed on the flexible substrate 3, and a display. IC 5, sensor IC 4 interface (I / F) 6, and display IC interface 7.

表示部2は、複数の信号線と複数の走査線とが交差するように配線され、各交差部に画素を備える。この表示部2は、ホスト側のCPUから表示用インタフェースI/F7および表示用IC5を介して伝送されてくる映像信号に基づいて画像を表示する表示機能と、表示画面に近接してきた外部の物体の画像を撮影する光入力機能を備える。センサ用IC4は、撮影された画像の処理を行い、この処理結果をセンサ用インタフェースI/F6を介してホスト側のCPUへ伝送する。表示用IC5は、表示処理の制御を行う。   The display unit 2 is wired so that a plurality of signal lines and a plurality of scanning lines intersect, and includes a pixel at each intersection. The display unit 2 includes a display function for displaying an image based on a video signal transmitted from the host-side CPU via the display interface I / F 7 and the display IC 5, and an external object close to the display screen. It has a light input function for taking images. The sensor IC 4 processes the captured image and transmits the processing result to the host-side CPU via the sensor interface I / F 6. The display IC 5 controls display processing.

図2は、表示部2の構成を示す断面図である。アレイ基板1では画素内に光センサ8等が形成され、これを覆うように絶縁層9が形成される。アレイ基板1と、これに対向して配置されたガラス製の対向基板12との間隙に液晶層11が形成される。対向基板12の外側にはバックライト13が配置される。同図に示すように、光センサ8には、指等の物体20によって遮られていない外光と、バックライト13から放出され、物体20で反射した光とが入射する。   FIG. 2 is a cross-sectional view showing the configuration of the display unit 2. In the array substrate 1, a photosensor 8 and the like are formed in a pixel, and an insulating layer 9 is formed so as to cover it. A liquid crystal layer 11 is formed in a gap between the array substrate 1 and a glass counter substrate 12 disposed to face the array substrate 1. A backlight 13 is disposed outside the counter substrate 12. As shown in the figure, outside light that is not blocked by an object 20 such as a finger and light that is emitted from the backlight 13 and reflected by the object 20 enter the optical sensor 8.

図3は、画素の構成を示す回路図である。表示部2では、赤(R)、青(B)、緑(G)の画素が規則的に配置されており、各画素は、表示系31として、スイッチ素子33、液晶容量LC、補助容量CSを備える。同図において、Gate(m)は走査線、Sig(n)は信号線、CS(m)は補助容量線である。スイッチ素子33はMOS型であり、そのゲートが走査線に接続され、ソースは信号線に接続され、ドレインは補助容量CSおよび液晶容量LCに接続される。補助容量CSの他方の端子は補助容量線に接続される。   FIG. 3 is a circuit diagram illustrating a configuration of a pixel. In the display unit 2, red (R), blue (B), and green (G) pixels are regularly arranged, and each pixel serves as a display system 31 as a switching element 33, a liquid crystal capacitor LC, and an auxiliary capacitor CS. Is provided. In the figure, Gate (m) is a scanning line, Sig (n) is a signal line, and CS (m) is an auxiliary capacitance line. The switch element 33 is a MOS type, and has a gate connected to the scanning line, a source connected to the signal line, and a drain connected to the auxiliary capacitor CS and the liquid crystal capacitor LC. The other terminal of the auxiliary capacitor CS is connected to the auxiliary capacitor line.

ホスト側のCPUから信号線を通じて伝送されてきた映像信号は、走査線に伝送されてきた走査信号によりスイッチ素子33がオンしたときに、スイッチ素子33を介して補助容量CSおよび液晶容量LCに与えられて表示に用いられる。   The video signal transmitted through the signal line from the CPU on the host side is given to the auxiliary capacitor CS and the liquid crystal capacitor LC via the switch element 33 when the switch element 33 is turned on by the scanning signal transmitted to the scanning line. And used for display.

表示部2は、光センサ系32として、R,G,Bの3画素毎に光センサ8、センサ容量37、出力制御スイッチ34、ソースフォロアアンプ35、プリチャージ制御スイッチ38を1個づつ備える。ここでは、光センサ8の一例として、PIN型の光ダイオードを用いる。   The display unit 2 includes an optical sensor 8, a sensor capacitor 37, an output control switch 34, a source follower amplifier 35, and a precharge control switch 38 for each of R, G, and B pixels as the optical sensor system 32. Here, a PIN photodiode is used as an example of the optical sensor 8.

光センサ8とセンサ容量37は並列に接続される。これら光センサ8およびセンサ容量37は、ソースフォロアアンプ35、出力制御スイッチ34を介して赤の信号線Sig(n)に接続され、プリチャージ制御スイッチ38を介して青の信号線Sig(n+2)に接続される。   The optical sensor 8 and the sensor capacitor 37 are connected in parallel. The optical sensor 8 and the sensor capacitor 37 are connected to the red signal line Sig (n) via the source follower amplifier 35 and the output control switch 34, and are connected to the blue signal line Sig (n + 2) via the precharge control switch 38. Connected to.

出力制御スイッチ34のオン・オフは制御線OPT(m)上の信号により制御され、プリチャージ制御スイッチ38のオン・オフは制御線CRT(m)上の信号により制御される。   On / off of the output control switch 34 is controlled by a signal on the control line OPT (m), and on / off of the precharge control switch 38 is controlled by a signal on the control line CRT (m).

次に、光センサ8の動作について説明する。プリチャージ制御スイッチ38を通じて青の信号線から例えば4Vの電圧がセンサ容量37にプリチャージされる。所定の露光時間の間、光センサ8に入射する光量に応じて光センサ8にリーク電流が発生すると、センサ容量37の電位が変化する。センサ容量37は、リーク電流が少なければほぼ4Vを維持し、リーク電流が多ければ0Vに近づく。一方で、赤の信号線を5Vにプリチャージした後、出力制御スイッチ34をオンしてソースフォロアアンプ35を赤の信号線に導通させる。センサ容量37は、ソースフォロアアンプ35のゲートに接続されているので、センサ容量37の残存電圧が例えば4Vのままならソースフォロアアンプ35はオンし、赤の信号線の電位は5Vから0Vに向かって変化する。センサ容量37の残存電圧が0Vならソースフォロアアンプ35はオフし、赤の信号線の電位は5Vのまま殆ど変化しない。   Next, the operation of the optical sensor 8 will be described. For example, a voltage of 4V is precharged to the sensor capacitor 37 from the blue signal line through the precharge control switch 38. When a leak current occurs in the optical sensor 8 according to the amount of light incident on the optical sensor 8 during a predetermined exposure time, the potential of the sensor capacitor 37 changes. The sensor capacitance 37 is maintained at about 4V if the leakage current is small, and approaches 0V if the leakage current is large. On the other hand, after the red signal line is precharged to 5 V, the output control switch 34 is turned on to make the source follower amplifier 35 conductive to the red signal line. Since the sensor capacitor 37 is connected to the gate of the source follower amplifier 35, the source follower amplifier 35 is turned on if the residual voltage of the sensor capacitor 37 remains at 4V, for example, and the potential of the red signal line goes from 5V to 0V. Change. If the remaining voltage of the sensor capacitor 37 is 0V, the source follower amplifier 35 is turned off, and the potential of the red signal line remains at 5V and hardly changes.

図4の回路図に示すように、コンパレータ41により、赤の信号線の電位と基準電源40の基準電圧とを比較し、信号線の電位が基準電圧より大きい場合にはハイレベルの信号を出力し、信号線の電位が基準電圧より小さい場合にはローレベルの信号を出力する。基準電圧は固定とする。   As shown in the circuit diagram of FIG. 4, the comparator 41 compares the potential of the red signal line with the reference voltage of the reference power supply 40, and outputs a high level signal when the potential of the signal line is greater than the reference voltage. When the potential of the signal line is lower than the reference voltage, a low level signal is output. The reference voltage is fixed.

これにより、コンパレータ41は、光センサ8が、所定値よりも明るい光を検出した場合にはハイレベルの信号を出力し、所定値よりも暗い光を検出した場合にはローレベルの信号を出力することになる。コンパレータ41の出力は、センサ用IC4へ伝送される。   Thereby, the comparator 41 outputs a high level signal when the light sensor 8 detects light brighter than a predetermined value, and outputs a low level signal when light darker than the predetermined value is detected. Will do. The output of the comparator 41 is transmitted to the sensor IC 4.

図5は、表示装置の動作を示すタイミングチャートである。同図では、各走査線について、上部に表示系、下部に撮像系のタイミングチャートを示す。同図に示すように、表示系において映像信号の画素への書き込みが完了した後に、一定のブランク期間(この期間にセンサ容量37がプリチャージされる)をおいてから、表示画面上の物体について一定の露光時間だけ撮像する。この露光時間は変更可能である。   FIG. 5 is a timing chart showing the operation of the display device. In the drawing, for each scanning line, a timing chart of the display system is shown at the top and an imaging system is shown at the bottom. As shown in the figure, after the writing of the video signal to the pixel is completed in the display system, after a certain blank period (the sensor capacitor 37 is precharged during this period), the object on the display screen is displayed. Images are taken for a certain exposure time. This exposure time can be changed.

本実施形態の表示装置では、図6に示すように、物体を近接させるための領域として第1〜第12スイッチを表示画面に表示させるものとし、指20がどのスイッチに接触したかを判定することを想定する。   In the display device of this embodiment, as shown in FIG. 6, the first to twelfth switches are displayed on the display screen as regions for bringing an object close to each other, and it is determined which switch the finger 20 touches. Assume that.

図7は、センサ用IC4の構成を示す回路ブロック図である。同図のセンサ用IC4は、レベルシフタ91、階調化回路92、キャリブレーション回路93、DAC(Digital Analog Convertor)94、計数回路95、フレーム間差分処理回路96、エッジ検出回路97、接触確率計算回路98、RAM(Random Access Memory)99を備える。本実施形態においては、このキャリブレーション回路93が請求項のセンサ駆動手段に相当する。   FIG. 7 is a circuit block diagram showing the configuration of the sensor IC 4. The sensor IC 4 shown in FIG. 1 includes a level shifter 91, a gradation circuit 92, a calibration circuit 93, a DAC (Digital Analog Converter) 94, a counting circuit 95, an inter-frame difference processing circuit 96, an edge detection circuit 97, and a contact probability calculation circuit. 98 and RAM (Random Access Memory) 99. In the present embodiment, the calibration circuit 93 corresponds to the sensor driving means in the claims.

レベルシフタ91は、表示部2との信号のやり取りのために信号の電圧を調整する。   The level shifter 91 adjusts the signal voltage for exchanging signals with the display unit 2.

階調化回路92は、図4を用いて説明したコンパレータ41から伝送されてきた2値画像を多階調画像に変換する。この変換の手法としては、例えば、図8に示すように、各画素について、その周囲の12画素×12画素の正方形領域で0又は1からなる2値データの和を取ることにより、0〜144の間の多階調値を得る。または16×16画素の正方形領域で0〜255の間の多階調値を得るようにしても良い。センサICの内部に設けるメモリ領域の配置効率を考慮して適性値を決めるのがよい。あるいは、表示部2で、撮像画像のデータをアナログ信号で出力し、これを階調化回路92でA/D変換器により多階調のデジタル信号に変換するようにしてもよい。なお階調画像は実施例1と同様に間引いたものを用いても以下の処理は影響が少ない。センサICの内部に設けるメモリ領域の配置効率を考慮して適性値を決めるのが良い。   The gradation circuit 92 converts the binary image transmitted from the comparator 41 described with reference to FIG. 4 into a multi-gradation image. As a method of this conversion, for example, as shown in FIG. 8, by taking the sum of binary data consisting of 0 or 1 in a surrounding 12 pixel × 12 pixel square area for each pixel, 0 to 144 is obtained. Multitone values between are obtained. Alternatively, a multi-tone value between 0 and 255 may be obtained in a square area of 16 × 16 pixels. The suitability value should be determined in consideration of the arrangement efficiency of the memory area provided inside the sensor IC. Alternatively, the display unit 2 may output the captured image data as an analog signal, and the gradation circuit 92 may convert the data into a multi-gradation digital signal by an A / D converter. Note that even if the gradation image is thinned out in the same manner as in the first embodiment, the following processing has little influence. The suitability value should be determined in consideration of the arrangement efficiency of the memory area provided inside the sensor IC.

キャリブレーション回路93は、撮像画像について白色の画素数をカウントし、全画素の30〜70%が白色となるように制御信号を出力する。この制御信号を受けたDAC94、レベルシフタ91では、露光時間又はプリチャージ時間の少なくても一方を調節する。具体的には、出力される白色画素の数が70%に増大した場合には、露光時間を短くするか若しくはプリチャージ電圧を高くすることによって、白色画素の数を50%程度に引き戻す。一方、出力される白色画素の数が30%に低減した場合には、露光時間を長くするか若しくはプリチャージ電圧を低くすることによって、白色画素の数を50%程度に引き戻す。このように、白色の画素数を全画素の30〜70%にしておくことで、図9のグラフに示すように、光センサの応答を敏感にすることができる。   The calibration circuit 93 counts the number of white pixels in the captured image and outputs a control signal so that 30 to 70% of all pixels are white. Upon receiving this control signal, the DAC 94 and the level shifter 91 adjust at least one of the exposure time and the precharge time. Specifically, when the number of output white pixels increases to 70%, the number of white pixels is pulled back to about 50% by shortening the exposure time or increasing the precharge voltage. On the other hand, when the number of output white pixels is reduced to 30%, the number of white pixels is pulled back to about 50% by increasing the exposure time or lowering the precharge voltage. Thus, by setting the number of white pixels to 30 to 70% of all pixels, the response of the photosensor can be made sensitive as shown in the graph of FIG.

ただし、外光の変化に基づいて動作点が変更するのはよいが、指/手が接近してくることにより動作点が頻繁に変わってしまっては正確な読み取りができない。すなわち、差分画像で指の動きを検出したい場合に、駆動条件が変わることによる読取り画像全体の差分が検出されてしまうと著しいノイズとなる。   However, it is preferable that the operating point is changed based on a change in external light, but accurate reading cannot be performed if the operating point frequently changes due to the finger / hand approaching. In other words, when it is desired to detect the movement of the finger in the difference image, if a difference in the entire read image due to a change in the driving condition is detected, it becomes a significant noise.

そこで、画面全体の光センサの出力値に基づいて平均値を出力するのでなく、表示画面におけるスイッチが表示された領域以外の領域に配置された光センサの出力値に基づいて駆動条件を変更するようにする。この領域としては、例えば、指が接近しても影がかからない画面上部とする。   Therefore, instead of outputting the average value based on the output value of the photosensor for the entire screen, the drive condition is changed based on the output value of the photosensor arranged in an area other than the area where the switch is displayed on the display screen. Like that. This area is, for example, the upper part of the screen where no shadow is applied even when a finger approaches.

図10は、画面全体の光センサの出力値に基づいて平均値を出力する場合の画面を示す図であり、図11は、そのときの階調ヒストグラムを示す図である。破線は、指が接近する前のヒストグラムであり、実線は指が接近したときのヒストグラムである。   FIG. 10 is a diagram illustrating a screen when an average value is output based on the output value of the optical sensor of the entire screen, and FIG. 11 is a diagram illustrating a gradation histogram at that time. A broken line is a histogram before a finger approaches, and a solid line is a histogram when a finger approaches.

これに対し、図12は、画面上部におけるスイッチ以外の領域の光センサの出力値に基づいて平均値を出力する場合の画面を示す図であり、図13は、そのときの階調ヒストグラムを示す図である。ここでは、図12の破線で示す領域に配置されている光センサの出力値を用いる。図13の実線と破線の関係は図11と同様である。   On the other hand, FIG. 12 is a diagram showing a screen when an average value is output based on the output value of the photosensor in an area other than the switch in the upper part of the screen, and FIG. 13 shows a gradation histogram at that time. FIG. Here, the output value of the optical sensor arranged in the area indicated by the broken line in FIG. 12 is used. The relationship between the solid line and the broken line in FIG. 13 is the same as that in FIG.

図11、図13を見て分かるように、指が接近してくると、指の影に対応する低階調値となる領域が増加するので、ヒストグラムは低い階調値側にシフトすることになる。   As can be seen from FIGS. 11 and 13, when the finger approaches, the region having a low gradation value corresponding to the shadow of the finger increases, so the histogram shifts to the lower gradation value side. Become.

両者を比較すると、画面全体の光センサを用いた場合には、指が接近する前のヒストグラムの平均値1が、指が接近したときには平均値2となっており、階調平均値は大きく低下する。これに対し、画面上部の光センサだけを用いた場合には、階調ヒストグラムのサンプリング領域を図12の点線部に限定することになる。このようにすると指の接近前後でサンプリング領域に影が投影されることが少ないので、このサンプリング領域での階調平均値のシフトが少なくなる。よって、指や手の接近に過敏に反応することを避けることができ、外光の変化だけを正確に読み取ることが可能となる。   Comparing the two, when the optical sensor of the entire screen is used, the average value 1 of the histogram before the finger approaches is an average value 2 when the finger approaches, and the gradation average value greatly decreases. To do. On the other hand, when only the optical sensor at the top of the screen is used, the sampling region of the gradation histogram is limited to the dotted line portion in FIG. In this way, since a shadow is hardly projected on the sampling area before and after the finger approaches, the shift of the gradation average value in this sampling area is reduced. Therefore, it is possible to avoid a sensitive reaction to the approach of a finger or hand, and it is possible to accurately read only changes in external light.

図14は、指が接近してくる前後における階調平均値の時間変化を示す図である。同図の点線は、画面全体の光センサを用いた平均値の変化を示しており、指接近により平均値が大きく変化してしまっている。これに対し、実線は、画面上部のサンプリング領域内での平均値の時間変化を示しており、指の接近前後で平均値はそれほど変化していない。一方で外光照度が大きく変化した場合には点線のサンプリング領域の階調平均は外光に連動してシフトするのでキャリブレーションが有効に機能することになる。   FIG. 14 is a diagram illustrating a temporal change in the average gradation value before and after the finger approaches. The dotted line in the figure shows the change of the average value using the optical sensor of the entire screen, and the average value has changed greatly due to the finger approach. On the other hand, the solid line shows the time change of the average value in the sampling area at the top of the screen, and the average value does not change so much before and after the finger approaches. On the other hand, when the illuminance of outside light changes greatly, the gradation average of the dotted sampling area shifts in conjunction with the outside light, so that the calibration functions effectively.

このキャリブレーションをセンサ用ICの内部で行うことを考えると、画面全体で平均値を計算する場合には画面全体の光センサからの出力値を待たねばならないが、画面上部の特定領域だけの平均値を計算するのであれば画面全体の光センサからの出力値を待つ必要がないという利点がある。   Considering that this calibration is performed inside the sensor IC, when calculating the average value for the entire screen, you must wait for the output value from the optical sensor for the entire screen. If the value is calculated, there is an advantage that it is not necessary to wait for the output value from the optical sensor of the entire screen.

なお、本実施形態では、「平均値」を観察してキャリブレーションをするか否かを決定しているが「平均値」に限定されるものではない。光センサの駆動条件が適切か否かを判断するためには、画像の出力値に基づく何らかの統計量を用いればよい。例えば、階調ヒストグラムの中央値(メジアン値)を用いてもよい。但し「平均値」を求めるための回路規模の方が小さく、センサ用ICを低コスト化できる利点がある。   In the present embodiment, whether or not to perform calibration is determined by observing the “average value”, but is not limited to the “average value”. In order to determine whether or not the driving conditions of the optical sensor are appropriate, any statistic based on the output value of the image may be used. For example, the median value (median value) of the gradation histogram may be used. However, the circuit scale for obtaining the “average value” is smaller, and there is an advantage that the cost of the sensor IC can be reduced.

サンプリング領域は、指の影が投影されない範囲で大きめにすることが望ましい。そこで図15,16に示すように、ユーザーが入力する手が右手の場合と左手の場合とでサンプリング領域を画面センターに対して非対称にすることが有効である。この設定はユーザーが端末購入時に設定するようにする。たとえば、右利きのユーザーは、図15のように右手で入力することが多いであろうから画面の右側は影が投影される可能性がやや高く、画面の左側は影が投影される可能性が低いと考えられるので、同図の点線のように、画面上部の左側にキャリブレーションのためのサンプリング領域を定めるのがよい。これに対し、左利きのユーザーは、図16のように左手で入力することが多いであろうから、同図の点線のように、画面上部の右側にサンプリング領域を定めるのがよい。   It is desirable that the sampling area be large as long as no finger shadow is projected. Therefore, as shown in FIGS. 15 and 16, it is effective to make the sampling area asymmetric with respect to the screen center when the hand input by the user is the right hand and the left hand. This setting is set by the user when purchasing the terminal. For example, a right-handed user will often input with the right hand as shown in FIG. 15, so the right side of the screen is slightly more likely to be shaded and the left side of the screen is likely to be shaded. Since it is considered to be low, it is preferable to define a sampling area for calibration on the left side of the upper part of the screen as shown by the dotted line in FIG. On the other hand, since a left-handed user often inputs with his left hand as shown in FIG. 16, it is preferable to define a sampling area on the right side of the upper part of the screen as shown by a dotted line in FIG.

計数回路95は、表示画面に表示されているスイッチ毎に白色の画素の数を計数し、これらの計数値をスイッチ毎に保持する。また、現在のn番目のフレームにおける計数値と、過去のn−1番目のフレームにおける計数値との差分値を算出して保持し、スイッチ毎の差分値のうち最大のものが所定の閾値以上の場合に、確率計算の候補として、指がそのスイッチに接触したとの旨を示す信号を出力する。これは、図17に示すように、特定のスイッチ(同図の第5スイッチ)に指が接触した場合には、他のスイッチでも差分対象の画像間の階調変化が連動して起こることになるが、実際に指が接触しているスイッチで最も階調変化が激しくなるので、上記の最大の差分値を判定の対象とすることにより、判定の精度を高めることができるからである。計数回路95の出力信号は、接触確率計算回路98に送られる。   The counting circuit 95 counts the number of white pixels for each switch displayed on the display screen, and holds these count values for each switch. Also, the difference value between the count value in the current nth frame and the count value in the past n−1th frame is calculated and held, and the maximum difference value for each switch is greater than or equal to a predetermined threshold value. In this case, a signal indicating that the finger has touched the switch is output as a probability calculation candidate. As shown in FIG. 17, when a finger touches a specific switch (fifth switch in FIG. 17), the gradation change between images to be subjected to difference occurs in conjunction with other switches. However, since the gradation change is most severe with the switch that is actually in contact with the finger, the accuracy of the determination can be increased by using the maximum difference value as a determination target. The output signal of the counting circuit 95 is sent to the contact probability calculation circuit 98.

フレーム間差分処理回路96は、現在のフレームにおける多階調画像とRAM99に格納されている過去の多階調画像との差分を取った差分画像を求め、この差分画像を2値化して物体を示す領域を抽出し、この領域の重心を算出し、確率計算の候補として、指がこの重心に位置するスイッチに接触したとの旨を示す信号を出力する。   The inter-frame difference processing circuit 96 obtains a difference image obtained by taking the difference between the multi-tone image in the current frame and the past multi-tone image stored in the RAM 99, and binarizes the difference image to obtain the object. The area to be shown is extracted, the center of gravity of this area is calculated, and a signal indicating that the finger has touched the switch located at this center of gravity is output as a probability calculation candidate.

差分画像を求める際には、例えば、図18に示すように、任意の時刻t1における多階調画像の階調値から1フレーム前の多階調画像の階調値を画素毎に減算する。なお、同図においては、時刻tでの座標(x,y)における階調値をF(x,y,t)とおいている。この他、1フレーム毎に表示部2の画素を駆動する駆動電圧の極性が変わる場合には、この極性の影響を除くために、2フレーム前の多階調画像との差分を取るようにしてもよい。このようにするとセンサからのデータ出力が2フレームに1回と少なくなるため消費電力を小さくでき電池を長持ちさせる利点がある。また、偶数番目のフレームと奇数番目のフレームと多階調画像の平均値を取った後に、その平均値どうしで差分を取るようにしてもよい。   When obtaining the difference image, for example, as shown in FIG. 18, the tone value of the multi-tone image one frame before is subtracted for each pixel from the tone value of the multi-tone image at an arbitrary time t1. In the figure, the gradation value at the coordinates (x, y) at time t is F (x, y, t). In addition, when the polarity of the driving voltage for driving the pixels of the display unit 2 changes every frame, in order to eliminate the influence of this polarity, a difference from the multi-tone image two frames before is taken. Also good. In this way, the data output from the sensor is reduced to once every two frames, so that there is an advantage that power consumption can be reduced and the battery can last longer. Alternatively, after taking the average value of the even-numbered frame, the odd-numbered frame, and the multi-tone image, the difference may be taken between the average values.

エッジ検出回路97は、各フレームの多階調画像についてエッジの強さ(階調の空間的変化の大きさ)を算出し、階調値が所定の閾値以上のエッジについてその重心を算出し、確率計算の候補として、指がこの重心に位置するスイッチに接触したとの旨を示す信号を出力する。また、キャリブレーション完了時点の多階調画像をメモリに保持しておき、最新の多階調画像から減算した新たな多階調画像に対してエッジ検出をすることも有効である。センサの特性ばらつきに起因する撮像ムラを減殺でき、真に指によるエッジのみを切り出すことができるようになるからである。   The edge detection circuit 97 calculates the strength of the edge (the magnitude of the spatial change of the gradation) for the multi-gradation image of each frame, calculates the centroid of the edge whose gradation value is equal to or greater than a predetermined threshold, As a probability calculation candidate, a signal indicating that the finger has touched the switch located at the center of gravity is output. It is also effective to hold a multi-tone image at the time of completion of calibration in a memory and perform edge detection on a new multi-tone image subtracted from the latest multi-tone image. This is because it is possible to reduce imaging unevenness caused by variations in sensor characteristics and to cut out only the edge of a finger.

エッジの検出に際しては、例えば、図19に示すように、任意の画素について、その画素の階調値を4倍した値から、その画素の上下左右に隣接する4つの画素の階調値を減算してその画素の階調値とするラプラシアンフィルタを用いる。この他、Sobelフィルタや、Robertsフィルタ等のよく知られたフィルタを用いてもよい。また、演算の対象とする画素は、任意画素の上下左右に隣接する画素に限らず、斜めに隣接する画素であってもよいし、ノイズに対する過敏な反応を防ぐために、任意画素の上下左右斜めに数画素分だけ離れた画素を用いるようにしてもよい。例えば大人の指(幅1cm程度)で入寮区する際は、5mm以上とするとよい。1cmより大きくする必要はない。フィルタ処理に用いる5つの画素が指(などの指示部材)の影からはみ出すようにするのがよい。指示部材の影の幅をWとした場合、フィルタ処理に用いる画素は注目画素からW/2以上離れているようにするのがよい。W以上離す必要はない。   When detecting an edge, for example, as shown in FIG. 19, for an arbitrary pixel, the gradation values of four pixels adjacent in the vertical and horizontal directions of the pixel are subtracted from the value obtained by multiplying the gradation value of the pixel by four. Then, a Laplacian filter is used as the gradation value of the pixel. In addition, a well-known filter such as a Sobel filter or a Roberts filter may be used. In addition, the pixel to be calculated is not limited to the pixel adjacent to the upper / lower / left / right sides of the arbitrary pixel, but may be a pixel adjacent to the upper / lower / left / right side. Alternatively, pixels separated by several pixels may be used. For example, when entering a dormitory with adult fingers (about 1 cm wide), it should be 5 mm or more. It is not necessary to make it larger than 1 cm. It is preferable that the five pixels used for the filtering process protrude from the shadow of the finger (such as a pointing member). When the shadow width of the indicating member is W, it is preferable that the pixel used for the filtering process be separated from the target pixel by W / 2 or more. It is not necessary to separate W or more.

また、エッジ検出回路97では、エッジの検出に際し、階調化回路92が出力した多階調画像を用いてもよいし、フレーム間差分処理回路96により差分を取った後の多階調画像を用いてもよい。これらの処理は間引いた後の階調画像を用いて行っても良い。   The edge detection circuit 97 may use the multi-tone image output from the gradation circuit 92 when detecting the edge, or the multi-tone image after the difference is obtained by the inter-frame difference processing circuit 96. It may be used. These processes may be performed using the gradation image after thinning.

接触確率計算回路98は、計数回路95、フレーム間差分処理回路96、エッジ検出回路97からそれぞれ出力された信号に基づいてスイッチ毎に接触確率を計算する。例えば、各回路95、96,97により指が接触したとされたスイッチについてはそれぞれ10ポイント与え、他のスイッチに与えるポイントは0とする。一例として、各回路95,96,97のそれぞれから第5のスイッチに指が接触した可能性が高い旨の信号を受け取った場合には、第5スイッチは合計30ポイント、他のスイッチは0ポイントとなるので、第5スイッチは30/30×100(%)=100%、他のスイッチは0/30×100(%)=0%であると確率が計算される。他の例として、回路95,96から第5スイッチに接触したという信号を受け取り、回路97から第6スイッチに接触したという信号を受け取った場合には、第5スイッチは合計20ポイント、第6スイッチは10ポイント、他のスイッチは0ポイントとなるので、第5スイッチは67%、第6スイッチは33%、他のスイッチは0%であると確率が計算される。   The contact probability calculation circuit 98 calculates a contact probability for each switch based on signals output from the counting circuit 95, the inter-frame difference processing circuit 96, and the edge detection circuit 97, respectively. For example, it is assumed that 10 points are given to each of the switches 95, 96, and 97 that the finger is in contact with, and 0 is given to the other switches. As an example, when a signal indicating that there is a high possibility that a finger has touched the fifth switch is received from each of the circuits 95, 96, 97, the fifth switch has a total of 30 points and the other switches have 0 points. Therefore, the probability is calculated as 30/30 × 100 (%) = 100% for the fifth switch and 0/30 × 100 (%) = 0% for the other switches. As another example, when a signal that the fifth switch is touched is received from the circuits 95 and 96 and a signal that the sixth switch is touched is received from the circuit 97, the fifth switch has a total of 20 points. 10 points and the other switches are 0 points, so the probability is calculated that the fifth switch is 67%, the sixth switch is 33%, and the other switches are 0%.

そして、接触確率計算回路98の出力を受けるホスト側のCPUで、接触確率が100%のときだけ指が表示画面に接触したと判断するように設定した場合には、接触判定の精度が極めて高いシステムを実現できる。一方、ホスト側で接触確率が67%のときでも指が表示画面に接触したと判断するように設定した場合には、応答性のよいシステムを実現できる。前者は銀行のATMなどの信頼性を要するアプリケーションに適用でき、後者はゲームなどの信頼性がそれほど要求されないアプリケーションに適用することができる。   If the host CPU that receives the output of the contact probability calculation circuit 98 is set to determine that the finger has touched the display screen only when the contact probability is 100%, the accuracy of the contact determination is extremely high. A system can be realized. On the other hand, if the host is set to determine that the finger has touched the display screen even when the contact probability is 67%, a system with good responsiveness can be realized. The former can be applied to applications that require reliability such as bank ATMs, and the latter can be applied to applications that do not require much reliability such as games.

したがって、本実施の形態によれば、外光に応じて変動する光センサの出力値に基づいて光センサの駆動条件を変更することで、光センサの感度を適切に制御することができる。   Therefore, according to the present embodiment, it is possible to appropriately control the sensitivity of the optical sensor by changing the driving condition of the optical sensor based on the output value of the optical sensor that varies according to the external light.

本実施の形態によれば、物体を近接させる領域以外の領域に配置された光センサの出力値に基づいて光センサの駆動条件を変更することで、物体が近接してきたときの影の影響を受け難くなるので、外光の照度変化による光センサの出力の変動を正確に把握することが可能となる。   According to the present embodiment, the influence of the shadow when the object comes close is changed by changing the driving condition of the light sensor based on the output value of the light sensor arranged in a region other than the region where the object is brought close to. Since it becomes difficult to receive, the fluctuation | variation of the output of the optical sensor by the illumination intensity change of external light can be grasped | ascertained correctly.

[第2の実施の形態]
本実施の形態では、キャリブレーション回路93の機能だけが第1の実施の形態と異なり、その他の基本的な構成は第1実施形態と同様であるので、ここでは、キャリブレーション回路93についてだけ説明するものとし、第1の実施の形態と同様の部分については重複した説明を省略する。
[Second Embodiment]
In this embodiment, only the function of the calibration circuit 93 is different from that of the first embodiment, and the other basic configuration is the same as that of the first embodiment. Therefore, only the calibration circuit 93 will be described here. It is assumed that the same parts as those in the first embodiment are not described repeatedly.

本実施形態ではキャリブレーションはリアルタイムに行う。出荷時乃至電源投入時にキャリブレーションを行うだけでは不充分な場合があるからである。例えば、使用中において外光照度が変化したり、仮に外光照度が一定でもディスプレイを持つ手の角度の変化等でパネル表面の照度が大きく変化することがあるからである。   In this embodiment, calibration is performed in real time. This is because it may not be sufficient to perform calibration only at the time of shipment or power-on. This is because, for example, the illuminance on the panel surface may change greatly due to a change in the illuminance of external light during use or a change in the angle of the hand holding the display even if the illuminance of the external light is constant.

本実施形態のキャリブレーション回路93には、図20に示すように、撮像画像について16×16画素毎に面積階調化処理がされた後の15×20×8bitの階調データが順に入力される。このように間引き処理を行うことで、キャリブレーション回路93でのリアルタイムの処理負担の軽減を図る。   As shown in FIG. 20, the calibration circuit 93 according to the present embodiment sequentially receives 15 × 20 × 8-bit gradation data after the area gradation processing is performed on the captured image every 16 × 16 pixels. The By performing the thinning process in this way, the real-time processing load in the calibration circuit 93 is reduced.

一方で、指が接近/接触する場合に過敏にキャリブレーションによる動作点変更が発生するのは好ましくない。そこで、キャリブレーション回路93は、階調ヒストグラムを作成し、階調ヒストグラムにおける中央を含む上位の値が所定範囲内になるように制御信号を出力する。この制御信号を受けたDAC94、レベルシフタ91では、露光時間又はプリチャージ時間の少なくとも一方を調節する。   On the other hand, it is not preferable that the operating point change due to calibration occurs when the finger approaches / contacts. Therefore, the calibration circuit 93 creates a gradation histogram and outputs a control signal so that the upper value including the center in the gradation histogram falls within a predetermined range. In response to this control signal, the DAC 94 and the level shifter 91 adjust at least one of the exposure time and the precharge time.

階調ヒストグラムの上位の値に着目したキャリブレーションは、平均値に着目したキャリブレーションより安定性が優れていることを次に説明する。   Next, it will be described that the calibration focusing on the upper value of the gradation histogram is more stable than the calibration focusing on the average value.

図21は、指が接近する前の階調ヒストグラムを示す図であり、図22は、指が接近したときの階調ヒストグラムを示す図である。それぞれの図において、平均値と中央値(メジアン値)を示している。なお、図22において、破線は図21と同一のヒストグラムであり、破線の矢印はその平均値を示している。   FIG. 21 is a diagram showing a gradation histogram before a finger approaches, and FIG. 22 is a diagram showing a gradation histogram when a finger approaches. In each figure, the average value and the median value (median value) are shown. In FIG. 22, the broken line is the same histogram as that in FIG. 21, and the dashed arrow indicates the average value.

これらの図に示すように、外光下で画面中央付近のスイッチを押すことを想定した場合、指および手のひらが画面に接近してくることにより次第に光センサに入射する光量が減少し、階調平均値は低下する方向に変化する。これに敏感に反応して光センサの動作条件を変化させてしまうと、差分処理の際に、指の動き成分以外の動作点変更に伴う全体的な階調変化がノイズとして差分画像に加算されてしまう。   As shown in these figures, when it is assumed that the switch near the center of the screen is pressed under external light, the amount of light incident on the optical sensor gradually decreases as the finger and palm approach the screen. The average value changes in a decreasing direction. If the operating conditions of the optical sensor are changed in response to this sensitively, the overall tone change accompanying the change of the operating point other than the finger movement component is added to the difference image as noise during the difference processing. End up.

これに対し、ヒストグラムの中央から上位の階調値は、このような影響が少ない。これは、指の影は低階調値であるので、階調ヒストグラムの下位の部分に与える影響は大きいが、階調ヒストグラムの中央から上位の部分に与える影響は小さいからである。図22に示すように、平均値は下位の階調へシフトするが、メジアン値はシフト量が小さいので、安定性に優れているということができる。   On the other hand, the higher gradation values from the center of the histogram have less influence. This is because the shadow of the finger has a low gradation value, so that the influence on the lower part of the gradation histogram is large, but the influence on the upper part from the center of the gradation histogram is small. As shown in FIG. 22, the average value shifts to a lower gradation, but the median value has a small shift amount, so it can be said that the stability is excellent.

もちろん、メジアン値に代えて、例えば、階調ヒストグラムの上位から1/3の位置における階調値や階調ヒストグラムの上位から1/4の位置における階調値を用いて同様の処理を行っても良い。上位の階調値を使うことで、光源や手のかぶさり方により画面の全体に指接近時の影ができてしまう場合にも、不要なキャリブレーションがかからなくなり動作安定性を向上させることができる。外光が顕著に変化したときのみ階調ヒストグラムの上位の階調値は変化する。どの程度の上位の階調値を用いるかは、指接近時に画面にどのくらい影がかかるかによる。例えば、画面の大きさが指や手といった物体より十分大きければメジアン値でよいし、画面の大きさが指や手と同じ程度の大きさであれば上位から1/5程度の階調値の方が良い。このように、キャリブレーション回路93では、表示画面と物体の大きさによって、上位の階調値を変更可能とすることが望ましい。   Of course, instead of the median value, for example, the same processing is performed using the gradation value at the upper third position of the gradation histogram or the gradation value at the upper quarter position of the gradation histogram. Also good. By using the upper gradation values, unnecessary calibration is not applied and the operational stability is improved even when the shadow of the finger approaching the entire screen due to the light source or how the hand is covered. it can. Only when the external light changes significantly, the upper gradation value of the gradation histogram changes. The upper gradation value used depends on how much shadow is applied to the screen when the finger approaches. For example, if the screen size is sufficiently larger than an object such as a finger or hand, a median value may be used. If the screen size is about the same size as that of a finger or hand, the gradation value is about 1/5 from the top. Better. As described above, it is desirable that the calibration circuit 93 can change the upper gradation value according to the display screen and the size of the object.

また、プリチャージ電圧や露光時間等のセンサ駆動条件のパラメータを連続的に変化させたのでは制御に時間がかかるので、光センサの露光時間又はプリチャージ電圧の少なくとも一方と階調値についての所定の範囲との関係を離散的に示すテーブルを用意しておくことが望ましい。このときのテーブル中のパラメータは隣接のもの同士が重なり部分を持つべきである。そうしないと境界部でキャリブレーションがかかったときに無限ループに陥る場合が生じるからである。また、テーブルは、露光時間を許容可能の範囲で最大とし、プリチャージ電圧の方を変化させるものとする。これらの条件を満足するテーブルとして、プリチャージ電圧や露光時間の変化のさせ方を例えば図23のテーブルのように定める。   In addition, if the sensor driving condition parameters such as the precharge voltage and the exposure time are continuously changed, the control takes time. Therefore, at least one of the exposure time or the precharge voltage of the photosensor and a predetermined gradation value are set. It is desirable to prepare a table that discretely shows the relationship with the range. At this time, the parameters in the table should have an overlapping part between adjacent ones. Otherwise, there will be a case where an infinite loop occurs when calibration is applied at the boundary. The table assumes that the exposure time is maximized within an allowable range and the precharge voltage is changed. As a table that satisfies these conditions, how to change the precharge voltage and the exposure time is determined as shown in the table of FIG.

このテーブルは、プリチャージ電圧Vprc、露光時間、メジアン値の範囲を示す最小値、最大値の関係を設定している。図24は、このテーブルをグラフ化したものである。   This table sets the relationship between the precharge voltage Vprc, the exposure time, and the minimum value and maximum value indicating the median value range. FIG. 24 is a graph of this table.

プリチャージ電圧、露光時間の双方について、一定の刻みで少しずつ変化させるのではなく、適正条件への移行に要する時間が短くなるように刻みが設定されている。また、露光時間を許容可能の範囲で最大とし、プリチャージ電圧を優先的に変化させるのは、図25に示すように、露光時間が長いほどS/N比が良好だからである。 Both the precharge voltage and the exposure time are not changed little by little at regular intervals, but the intervals are set so that the time required for shifting to the appropriate condition is shortened. The reason why the exposure time is maximized within the allowable range and the precharge voltage is changed preferentially is that, as shown in FIG. 25, the longer the exposure time, the better the S / N ratio.

次に、このようなテーブルを用いて露光時間、プリチャージ電圧をリアルタイムで制御する処理について説明する。   Next, processing for controlling the exposure time and the precharge voltage in real time using such a table will be described.

図26は、線形探索法により露光時間、プリチャージ電圧を設定する処理の流れを示すフローチャートである。ここでは、図23のテーブルに示したように、プリチャージ電圧、露光時間、メジアン値の最小値、最大値といった各パラメータの関係毎に上から順に1づつ増加する番号Nを割り振っておく。また、番号Nが増加するにつれて、メジアン値について最小値と最大値で定まる所定の範囲が高い階調値の方へ変化するとともに、プリチャージ電圧、露光時間についてもこれに追従して変化するように設定しておくものとする。   FIG. 26 is a flowchart showing a flow of processing for setting the exposure time and the precharge voltage by the linear search method. Here, as shown in the table of FIG. 23, a number N that is incremented by one in order from the top is assigned for each parameter relationship such as precharge voltage, exposure time, minimum value of median value, and maximum value. Further, as the number N increases, the predetermined range determined by the minimum value and the maximum value for the median value changes toward a higher gradation value, and the precharge voltage and the exposure time also change accordingly. Shall be set to

同図の線形探索処理は、初期値の設定処理(ステップS1,S2)と、測定したメジアン値が所定の範囲内にある場合の通常の撮像ループ(ステップS3〜S5)と、測定したメジアン値が所定の範囲内にない場合の線形探索ループ(ステップS6〜S9)とを有する。   The linear search process of FIG. 6 includes initial value setting processing (steps S1 and S2), a normal imaging loop (steps S3 to S5) when the measured median value is within a predetermined range, and the measured median value. Has a linear search loop (steps S6 to S9) in the case where is not within the predetermined range.

ステップS1では、Nの最大値Nmaxの1/2を初期値Nに設定する。   In step S1, ½ of the maximum value Nmax of N is set to the initial value N.

ステップS2では、テーブルからN番目の欄に対応するプリチャージ電圧Vprc、露光時間を読み出し、キャリブレーション回路93によりこれらの値をセットして、これらの値に基づく制御信号を出力する。   In step S2, the precharge voltage Vprc and exposure time corresponding to the Nth column are read from the table, these values are set by the calibration circuit 93, and a control signal based on these values is output.

ステップS3では、表示部2により光センサ8を用いて画像を撮像し、階調化回路92により撮像画像の出力値を階調化し、キャリブレーション回路93により階調ヒストグラムのメジアン値を測定する。   In step S <b> 3, the display unit 2 captures an image using the optical sensor 8, the gradation circuit 92 gradations the output value of the captured image, and the calibration circuit 93 measures the median value of the gradation histogram.

ステップS4では、キャリブレーション回路93は、テーブルのN番目の欄に対応するメジアンの最大値Dnを読み出し、これを測定したメジアン値と比較する。この最大値よりも測定したメジアン値の方が小さい場合にはステップS5へ進み、大きい場合にはステップS6へ進む。   In step S4, the calibration circuit 93 reads the median maximum value Dn corresponding to the Nth column of the table and compares it with the measured median value. If the measured median value is smaller than the maximum value, the process proceeds to step S5, and if greater, the process proceeds to step S6.

ステップS5では、キャリブレーション回路93は、テーブルのN番目の欄に対応するメジアンの最小値Cnを読み出し、これを測定したメジアン値と比較する。この最小値よりも測定したメジアン値の方が大きい場合にはステップS3へ戻り、小さい場合にはステップS8へ進む。   In step S5, the calibration circuit 93 reads the median minimum value Cn corresponding to the Nth column of the table and compares it with the measured median value. If the measured median value is larger than the minimum value, the process returns to step S3, and if it is smaller, the process proceeds to step S8.

ステップS6,S7では、測定したメジアン値が最大値よりも小さい範囲内に収まるようにするために、Nを1つ繰り上げてステップS2に戻る。繰り上げることができない場合には、Nを変更せずにステップS3へ戻る。   In steps S6 and S7, N is incremented by one and the process returns to step S2 so that the measured median value falls within the range smaller than the maximum value. If it cannot be moved up, the process returns to step S3 without changing N.

ステップS8,S9では、測定したメジアン値が最小値よりも大きい範囲内に収まるようにするために、Nを1つ繰り下げてステップS2に戻る。繰り下げることができない場合には、Nを変更せずにステップS3へ戻る。   In steps S8 and S9, N is decremented by one and the process returns to step S2 so that the measured median value falls within the range larger than the minimum value. If it cannot be lowered, the process returns to step S3 without changing N.

このような線形探索処理により、適切なプリチャージ電圧と露光時間をリアルタイムで設定することが可能となる。この手法では、暗い状態から急に明るい状態になった場合や、逆に明るい状態から急に暗い状態になった場合に、適切な設定がなされるまでに最長でNフレーム分の時間が必要となる。   By such a linear search process, it is possible to set an appropriate precharge voltage and exposure time in real time. In this method, when a dark state suddenly changes to a bright state, or conversely, when a bright state suddenly changes to a dark state, it takes a maximum of N frames until an appropriate setting is made. Become.

次に、別の手法として2分探索法について説明する。図27は、2分探索法により露光時間、プリチャージ電圧を設定する処理の流れを示すフローチャートである。ここでも、テーブルは前述したものを使用する。   Next, a binary search method will be described as another method. FIG. 27 is a flowchart showing a flow of processing for setting the exposure time and the precharge voltage by the binary search method. Again, the table used is the one described above.

同図の2分探索処理は、初期値の設定処理(ステップS21〜S22)と、測定したメジアン値が所定の範囲内にある場合の通常の撮像ループ(ステップS24〜S26)と、手詰まり判定処理(ステップS27〜S28,ステップS32〜S33)と、測定したメジアン値が所定の範囲内にない場合の2分探索ループ(ステップS29〜S31,ステップS34〜S36)とを有する。   The binary search process of FIG. 6 includes an initial value setting process (steps S21 to S22), a normal imaging loop when the measured median value is within a predetermined range (steps S24 to S26), and a clogging determination process. (Steps S27 to S28, Steps S32 to S33) and a binary search loop (Steps S29 to S31, Steps S34 to S36) when the measured median value is not within the predetermined range.

ステップS21では、Nの最大値Nmaxの1/2を初期値Nに設定する。   In step S21, 1/2 of the maximum value Nmax of N is set to the initial value N.

ステップS22では、テーブルからNの欄に対応するプリチャージ電圧Vprc、露光時間を読み出し、キャリブレーション回路93によりこれらの値をセットして、これらの値に基づく制御信号を出力する。   In step S22, the precharge voltage Vprc and exposure time corresponding to the column N are read from the table, these values are set by the calibration circuit 93, and a control signal based on these values is output.

ステップS24では、表示部2により光センサ8を用いて画像を撮像し、階調化回路92により撮像画像の出力値を階調化し、キャリブレーション回路93により階調ヒストグラムのメジアン値を測定する。   In step S <b> 24, the display unit 2 captures an image using the optical sensor 8, the gradation circuit 92 gradations the output value of the captured image, and the calibration circuit 93 measures the median value of the gradation histogram.

ステップS25では、キャリブレーション回路93は、テーブルのN番目の欄に対応するメジアンの最大値Dnを読み出し、これを測定したメジアン値と比較する。この最大値よりも測定したメジアン値の方が小さい場合にはステップS26へ進み、大きい場合にはステップS27へ進む。   In step S25, the calibration circuit 93 reads the median maximum value Dn corresponding to the Nth column of the table and compares it with the measured median value. If the measured median value is smaller than the maximum value, the process proceeds to step S26, and if larger, the process proceeds to step S27.

ステップS26では、キャリブレーション回路93は、テーブルのN番目の欄に対応するメジアンの最小値Cnを読み出し、これを測定したメジアン値と比較する。この最小値よりも測定したメジアン値の方が大きい場合にはステップS24へ戻り、小さい場合にはステップS32へ進む。   In step S26, the calibration circuit 93 reads the median minimum value Cn corresponding to the Nth column of the table and compares it with the measured median value. If the measured median value is larger than the minimum value, the process returns to step S24, and if it is smaller, the process proceeds to step S32.

ステップS27では、現在のNの値を変数Lに代入し、Nmaxの値を変数Rに代入する。   In step S27, the current value of N is substituted into the variable L, and the value of Nmax is substituted into the variable R.

ステップS28では、L=Rか否かを判定する。これは、Nがテーブルの端に到達してしまったか否かの判定である。L=Rの場合には、Nを変更することができないので、そのままステップS24へ戻る。一方、LとRが異なる場合にはステップS29へ進む。   In step S28, it is determined whether L = R. This is a determination of whether N has reached the end of the table. If L = R, N cannot be changed, and the process directly returns to step S24. On the other hand, if L and R are different, the process proceeds to step S29.

ステップS29では、キャリブレーション回路93は、(L+R)/2の値を新たなNの値とし、このN番目の欄に対応するプリチャージ電圧、露光時間を読み出してセットし、これらの値に基づく制御信号を出力する。   In step S29, the calibration circuit 93 sets the value of (L + R) / 2 as a new value of N, reads and sets the precharge voltage and exposure time corresponding to this Nth column, and based on these values Output a control signal.

ステップS30では、表示部2により光センサ8を用いて画像を撮像し、階調化回路92により撮像画像の出力値を階調化し、キャリブレーション回路93により階調ヒストグラムのメジアン値を測定する。   In step S30, the display unit 2 captures an image using the optical sensor 8, the gradation circuit 92 gradations the output value of the captured image, and the calibration circuit 93 measures the median value of the gradation histogram.

ステップS31では、測定されたメジアン値を、その番号Nの欄に対応する最小値、最大値で定まる範囲内にあるか否かを判定する。測定値が最大値よりも大きい場合にはL=NとしてステップS28へ戻る。測定値が最小値よりも小さい場合には、R=NとしてステップS28へ戻る。測定値が最小値と最大値の範囲内にある場合には、正常な範囲にあるのでそのままステップS24の通常ループへ戻る。   In step S31, it is determined whether or not the measured median value is within a range determined by the minimum value and the maximum value corresponding to the column of the number N. If the measured value is larger than the maximum value, L = N and the process returns to step S28. If the measured value is smaller than the minimum value, R = N and the process returns to step S28. If the measured value is within the range between the minimum value and the maximum value, it is in the normal range, and the process returns to the normal loop of step S24.

一方、ステップS32では、現在のNの値を変数Rに代入し、Nminの値を変数Lに代入する。   On the other hand, in step S32, the current value of N is substituted into the variable R, and the value of Nmin is substituted into the variable L.

ステップS33では、L=Rか否かを判定する。これは、Nがテーブルの端に到達してしまったか否かの判定である。L=Rの場合には、Nを変更することができないので、そのままステップS24へ戻る。一方、LとRが異なる場合にはステップS34へ進む。   In step S33, it is determined whether L = R. This is a determination of whether N has reached the end of the table. If L = R, N cannot be changed, and the process directly returns to step S24. On the other hand, if L and R are different, the process proceeds to step S34.

ステップS34では、キャリブレーション回路93は、(L+R)/2の値を新たなNの値とし、このN番目の欄に対応するプリチャージ電圧、露光時間を読み出してセットし、これらの値に基づく制御信号を出力する。   In step S34, the calibration circuit 93 sets the value of (L + R) / 2 as a new N value, reads out and sets the precharge voltage and exposure time corresponding to the Nth column, and based on these values. Output a control signal.

ステップS35では、表示部2により光センサ8を用いて画像を撮像し、階調化回路92により撮像画像の出力値を階調化し、キャリブレーション回路93により階調ヒストグラムのメジアン値を測定する。   In step S <b> 35, the display unit 2 captures an image using the optical sensor 8, the gradation circuit 92 gradations the output value of the captured image, and the calibration circuit 93 measures the median value of the gradation histogram.

ステップS36では、測定されたメジアン値を、その番号Nの欄に対応する最小値、最大値で定まる範囲内にあるか否かを判定する。測定値が最大値よりも大きい場合にはL=NとしてステップS33へ戻る。測定値が最小値よりも小さい場合には、R=NとしてステップS33へ戻る。測定値が最小値と最大値の範囲内にある場合には、正常な範囲にあるのでそのままステップS24の通常ループへ戻る。   In step S36, it is determined whether or not the measured median value is within a range determined by the minimum value and the maximum value corresponding to the number N column. If the measured value is larger than the maximum value, L = N and the process returns to step S33. If the measured value is smaller than the minimum value, R = N and the process returns to step S33. If the measured value is within the range between the minimum value and the maximum value, it is in the normal range, and the process returns to the normal loop of step S24.

このような2分探索処理により、適切なプリチャージ電圧と露光時間をリアルタイムで設定することが可能となる。この手法では、適切な設定がなされるまでに最長でlogNフレーム分の時間が必要となるだけであり、前述した線形探索処理よりも高速に処理することが可能となる。 By such a binary search process, an appropriate precharge voltage and exposure time can be set in real time. This method only requires a maximum time of log 2 N frames until an appropriate setting is made, and can be processed at a higher speed than the linear search process described above.

したがって、本実施の形態によれば、階調ヒストグラムにおける中央を含む上位の値が所定の範囲内になるように光センサの駆動条件を制御することで、物体が近接してきたときに生じる影は低い階調値であるところ、このような低い階調値の変化の影響を受け難くなるので、外光の照度変化による光センサの出力の変動を正確に把握することができる。   Therefore, according to the present embodiment, by controlling the driving conditions of the optical sensor so that the upper value including the center in the gradation histogram is within a predetermined range, the shadow that occurs when the object approaches When the gradation value is low, it becomes difficult to be affected by such a change in the gradation value, so that the fluctuation of the output of the optical sensor due to the change in the illuminance of the external light can be accurately grasped.

本実施の形態によれば、光センサの露光時間、プリチャージ電圧、所定の範囲の関係を離散的に示すテーブルを用いて制御することで、露光時間、プリチャージ電圧を連続的に変化させるよりも制御に時間がかからないようにすることができる。   According to the present embodiment, the exposure time and the precharge voltage are controlled by using a table that discretely shows the relationship between the exposure time, the precharge voltage, and the predetermined range of the photosensor. You can also prevent the control from taking time.

本実施の形態によれば、上位の階調値を表示画面と物体の大きさに応じて変更可能としたことで、表示画面と物体の大きさに応じた適切な階調値を用いた制御を行うことができる。   According to the present embodiment, since the upper gradation value can be changed according to the size of the display screen and the object, control using an appropriate gradation value according to the size of the display screen and the object is performed. It can be performed.

本実施の形態によれば、プリチャージ電圧の方を変化させ、露光時間を許容可能の範囲で最大とすることで、S/Nを向上させることができる。   According to the present embodiment, the S / N can be improved by changing the precharge voltage and maximizing the exposure time within an allowable range.

本実施の形態によれば、線形探索法を用いることで、階調値が所定範囲内に入るように露光時間、プリチャージ電圧を迅速かつ正確に求めることができる。   According to the present embodiment, by using the linear search method, the exposure time and the precharge voltage can be obtained quickly and accurately so that the gradation value falls within a predetermined range.

本実施の形態によれば、2分探索法を用いることで、線形探索法よりも高速に露光時間、プリチャージ電圧を求めることができる。   According to the present embodiment, by using the binary search method, the exposure time and the precharge voltage can be obtained faster than the linear search method.

本実施の形態によれば、一定の領域毎に画素の間引き処理がされた後の階調値を用いることで、光センサの駆動条件を変更する処理の負担を軽減することができる。   According to the present embodiment, by using the gradation value after the pixel thinning process is performed for each predetermined region, it is possible to reduce the burden of the process of changing the driving condition of the optical sensor.

また、本実施の形態においては、図12、図15、図16に示したように、メジアン等を計算するための光センサの領域を限定することも有効である。画面上部のスイッチ表示部以外の部分は通常指や手の影がかかりにくいため、手の接近による階調ヒストグラムの変化が殆ど無いと考えられ、真に外光照度が大きく変化したときにのみ階調ヒストグラムの変化が生じてメジアン値等の値が変化するからである。   In this embodiment, as shown in FIGS. 12, 15, and 16, it is also effective to limit the area of the optical sensor for calculating the median and the like. The area other than the switch display at the top of the screen is usually not subject to shadows from fingers or hands, so it is considered that there is almost no change in the gradation histogram due to the approach of the hand. This is because a change in the histogram occurs and a value such as a median value changes.

また、本実施の形態においては、メジアン等の変化の後、即座にプリチャージ電圧等の駆動条件の変更を行う例を示したが、所定の待ち期間を設けてもよい。メジアンが変化し始めたときにはまだそれが外光の変化によるものなのか指の接近動作によるものなのかがわからない。外光の変化によるものであれば駆動条件を変更すべきだし、指の接近による変化であれば駆動条件を変更する必要はない(しばらく後に元に戻るから)。所定の待ち時間(例えば1秒)後に、メジアン等の値がもとに戻っていれば(駆動条件変更が必要ない程度にもとに戻っていれば)駆動条件は変更しない。所定の待ち時間後にメジアン等の値がやはり駆動条件変更が必要な程度変化しつづけている場合に本当に駆動条件を変更する。このようにすると一時的な指の接近の際の過剰なキャリブレーションを激減することができる。センサ用ICの変更点としてはには前記所定期間というのは指の接触判定に要する時間(図17の差分の図で、指が接近してきたときの最初のピークと、指が離脱してゆくときの第2のピークの間の時間より多少長い程度の時間。これはこれで「0.5秒以内」とか上限が決まっている)の間のメジアン値等をセンサ用ICの中のメモリやレジスタに格納しておくようにする。   In the present embodiment, an example in which the driving condition such as the precharge voltage is changed immediately after the change of median or the like is shown, but a predetermined waiting period may be provided. When the median begins to change, it is not yet known whether it is due to a change in external light or a finger approach. If it is due to a change in external light, the driving condition should be changed, and if it is a change due to the approach of a finger, it is not necessary to change the driving condition (because it will return to its original state after a while). If the median value or the like returns to the original value after a predetermined waiting time (for example, 1 second), the drive conditions are not changed. If the value of median or the like continues to change to the extent that the drive condition needs to be changed after a predetermined waiting time, the drive condition is really changed. In this way, excessive calibration during temporary finger approach can be drastically reduced. As for the change point of the sensor IC, the predetermined period is the time required for the finger contact determination (difference diagram in FIG. 17, the first peak when the finger approaches and the finger is detached. Time is slightly longer than the time between the second peaks (this is set to “within 0.5 seconds” or the upper limit is determined). Store in a register.

なお、上記各実施の形態では、人の指が表示画面に接触した場合を例に説明したが、これに限られるものではない。表示画面に接触する物体としては、LED等の光源が付いたライトペンでもよいし、白色のマスコットなどでもよい。あるいは、メタリック鏡面を有する金属片や、鉛筆サックなどでもよい。   In each of the above embodiments, the case where a human finger touches the display screen has been described as an example, but the present invention is not limited to this. The object that touches the display screen may be a light pen with a light source such as an LED or a white mascot. Alternatively, a metal piece having a metallic mirror surface, a pencil sack, or the like may be used.

[第3の実施の形態]
第1の実施形態では、コンパレータ41において信号線の電位と固定の基準電圧とを比較したが、本実施の形態では、固定の基準電圧に代えてコンパレータの出力に応じて変化する可変の基準電圧を用いる。表示装置の基本的な構成は第1の実施形態と同様であるので、ここではコンパレータと基準電圧についてだけ説明するものとし、第1の実施形態と同様の部分については重複した説明を省略する。
[Third Embodiment]
In the first embodiment, the potential of the signal line is compared with the fixed reference voltage in the comparator 41, but in this embodiment, a variable reference voltage that changes in accordance with the output of the comparator instead of the fixed reference voltage. Is used. Since the basic configuration of the display device is the same as that of the first embodiment, only the comparator and the reference voltage will be described here, and redundant description of the same parts as those of the first embodiment will be omitted.

第1の実施形態のように、コンパレータ41の基準電圧を固定とした場合には、周囲の環境光の照度の変化に適切に対応した比較結果を出力することができない。また、固定の基準電圧を提供するために、コンパレータ41毎に基準電源40を持たせると、回路規模が巨大なものとなってしまう。   As in the first embodiment, when the reference voltage of the comparator 41 is fixed, it is not possible to output a comparison result that appropriately corresponds to a change in the illuminance of ambient ambient light. In addition, if a reference power supply 40 is provided for each comparator 41 in order to provide a fixed reference voltage, the circuit scale becomes enormous.

そこで、本実施の形態では、図28に示すように、各画素毎に設けられた各コンパレータ41からの出力値をパラレル・シリアル変換部42によりパラレル・シリアル変換して出力し、この出力値に応じてコンパレータ41の基準電圧を変更する。この可変の基準電圧値は、図29の平面図に示す演算回路51で決定する。   Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 28, the output value from each comparator 41 provided for each pixel is parallel-serial converted by the parallel-serial conversion unit 42 and output, and this output value is output. Accordingly, the reference voltage of the comparator 41 is changed. This variable reference voltage value is determined by the arithmetic circuit 51 shown in the plan view of FIG.

図29に示すように、本実施形態の表示装置は、アレイ基板1上に表示部2、演算回路51、LCDゲート・ドライバ回路52、表示回路53、光入力ゲート・ドライバ回路54を備える。   As shown in FIG. 29, the display device of this embodiment includes a display unit 2, an arithmetic circuit 51, an LCD gate driver circuit 52, a display circuit 53, and an optical input gate driver circuit 54 on an array substrate 1.

演算回路51は、1フレーム内のコンパレータ41の出力値に基づいて、次のフレームにおけるコンパレータの基準電圧を変動させることで、コンパレータ41が外光の照度に応じた適切な比較結果を出力できるようにする。例えば、指やペンにより生じる影を認識させるような光入力機能を備えた表示装置において、明るいを”1”、暗いを”0”としたときに、周囲が明るくて各コンパレータ41の出力値が全て1であった場合には、コンパレータの出力に”0”が生じるように基準電圧値を調整する。逆に、周囲が暗くて各コンパレータ41の出力値に”0”が多い場合には、コンパレータの出力に”1”が増加するように基準電圧値を調整する。この調整は、一定面積の明暗の差が認識できるような値になるまで続ける。   The arithmetic circuit 51 varies the reference voltage of the comparator in the next frame based on the output value of the comparator 41 in one frame so that the comparator 41 can output an appropriate comparison result according to the illuminance of external light. To. For example, in a display device having a light input function for recognizing a shadow caused by a finger or a pen, when the bright is “1” and the dark is “0”, the surroundings are bright and the output value of each comparator 41 is When all are 1, the reference voltage value is adjusted so that “0” is generated in the output of the comparator. Conversely, when the surroundings are dark and the output value of each comparator 41 is “0”, the reference voltage value is adjusted so that “1” increases in the output of the comparator. This adjustment is continued until a value that can recognize a difference in brightness of a certain area can be recognized.

LCDゲート・ドライバ回路52は、各画素の映像信号を画素電極へ出力するためのスイッチのオン・オフ制御を行う。表示回路53は、送られてきた映像信号を表示部2へ出力する。光入力ゲート・ドライバ回路54は、各画素の光センサの出力を制御するスイッチのオン・オフ制御を行う。   The LCD gate driver circuit 52 performs on / off control of a switch for outputting a video signal of each pixel to the pixel electrode. The display circuit 53 outputs the transmitted video signal to the display unit 2. The light input gate driver circuit 54 performs on / off control of a switch for controlling the output of the light sensor of each pixel.

したがって、本実施の形態によれば、コンパレータ41の出力値に応じてコンパレータ41の基準電圧を変更することで、コンパレータ41は周囲の環境光の照度に応じて適切な比較結果を出力することができる。また、パネルの配線をほとんど増加させることなく実現できる。   Therefore, according to the present embodiment, by changing the reference voltage of the comparator 41 according to the output value of the comparator 41, the comparator 41 can output an appropriate comparison result according to the illuminance of ambient environmental light. it can. Further, it can be realized with almost no increase in the wiring of the panel.

一実施の形態における表示装置の構成を示す平面図である。It is a top view which shows the structure of the display apparatus in one embodiment. 上記表示装置における表示部の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the display part in the said display apparatus. 上記表示部が備える画素の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the pixel with which the said display part is provided. 上記画素における光センサ系の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the optical sensor system in the said pixel. 上記表示装置の動作を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows operation | movement of the said display apparatus. 上記表示装置が表示画面に表示する画像パターンを示す図である。It is a figure which shows the image pattern which the said display apparatus displays on a display screen. 上記表示装置におけるセンサ用ICの構成を示す回路ブロック図である。It is a circuit block diagram which shows the structure of IC for sensors in the said display apparatus. 上記センサ用ICにおける階調化回路での処理の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the process in the gradation circuit in the said IC for sensors. 白色画素の割合と露光時間との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the ratio of a white pixel, and exposure time. 画面全体の光センサの出力値に基づいて平均値を出力する場合の画面を示す図である。It is a figure which shows a screen in the case of outputting an average value based on the output value of the optical sensor of the whole screen. 画面全体の光センサを用いた場合の階調ヒストグラムを示す図である。It is a figure which shows the gradation histogram at the time of using the optical sensor of the whole screen. 画面上部のスイッチ以外の領域における光センサの出力値に基づいて平均値を出力する場合の画面を示す図である。It is a figure which shows a screen in the case of outputting an average value based on the output value of the optical sensor in areas other than the switch at the top of the screen. 画面上部のスイッチ以外の領域における光センサを用いた場合の階調ヒストグラムを示す図である。It is a figure which shows the gradation histogram at the time of using the optical sensor in areas other than the switch of the screen upper part. 指が接近してくる前後における階調平均値の時間変化を示す図である。It is a figure which shows the time change of the gradation average value before and behind a finger | toe approaches. 画面上部の左側の領域にキャリブレーションのための領域を設定した場合の画面を示す図である。It is a figure which shows a screen when the area | region for calibration is set to the area | region on the left side of the screen upper part. 画面上部の右側の領域にキャリブレーションのための領域を設定した場合の画面を示す図である。It is a figure which shows a screen when the area | region for a calibration is set to the area | region on the right side of the screen upper part. スイッチ毎の白色画素数の時間変化の特徴をまとめた図である。It is the figure which put together the characteristic of the time change of the number of white pixels for every switch. 上記センサ用ICにおけるフレーム間差分処理回路での処理の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the process in the difference processing circuit between frames in the said IC for sensors. 上記センサ用ICにおけるエッジ検出回路での処理の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the process in the edge detection circuit in the said IC for sensors. 階調化回路における画素間引きの処理を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the process of pixel thinning-out in a gradation circuit. 指接近前の階調ヒストグラムにおける平均値とメジアン値を示す図である。It is a figure which shows the average value and median value in the gradation histogram before a finger approach. 指接近後の階調ヒストグラムにおける平均値とメジアン値を示す図である。It is a figure which shows the average value and median value in the gradation histogram after a finger approach. プリチャージ電圧、露光時間、メジアン値の最小値、最大値の関係を設定したテーブルを示す図である。It is a figure which shows the table which set the relationship of the precharge voltage, exposure time, the minimum value of median value, and the maximum value. 図23のテーブルをグラフ化した図である。It is the figure which formed the table of FIG. 23 into a graph. プリチャージ時間と露光時間の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between precharge time and exposure time. 線形探索法により露光時間、プリチャージ電圧を設定する処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the process which sets exposure time and a precharge voltage by a linear search method. 2分探索法により露光時間、プリチャージ電圧を設定する処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the process which sets exposure time and a precharge voltage by a 2-minute search method. 上記表示装置における光センサ系の別の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows another structure of the optical sensor system in the said display apparatus. コンパレータ用の可変基準電圧値を決定する演算回路の配置場所を示す平面図である。It is a top view which shows the arrangement place of the arithmetic circuit which determines the variable reference voltage value for comparators.

符号の説明Explanation of symbols

1…アレイ基板,2…表示部
3…フレキシブル基板
4…センサ用IC
5…表示用IC
6…センサ用I/F
7…表示用I/F
8…光センサ,9…絶縁層
11…液晶層,12…対向基板
13…バックライト,20…物体
31…表示系,32…光センサ系
33…スイッチ素子
34…出力制御スイッチ
35…ソースフォロアアンプ
37…センサ容量
38…プリチャージ制御スイッチ
40…基準電源
41…コンパレータ
42…パラレル・シリアル変換部
51…演算回路
52…LCDゲート・ドライバ回路
53…表示回路
54…光入力ゲート・ドライバ回路
91…レベルシフタ
92…階調化回路
93…キャリブレーション回路
94…DAC
95…計数回路
96…フレーム間差分処理回路
97…エッジ検出回路
98…接触確率計算回路
99…RAM
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Array substrate, 2 ... Display part 3 ... Flexible substrate 4 ... IC for sensors
5 ... IC for display
6 ... Sensor I / F
7 ... Display I / F
DESCRIPTION OF SYMBOLS 8 ... Optical sensor, 9 ... Insulating layer 11 ... Liquid crystal layer, 12 ... Opposite substrate 13 ... Backlight, 20 ... Object 31 ... Display system, 32 ... Optical sensor system 33 ... Switch element 34 ... Output control switch 35 ... Source follower amplifier 37 ... sensor capacitance 38 ... precharge control switch 40 ... reference power supply 41 ... comparator 42 ... parallel / serial converter 51 ... arithmetic circuit 52 ... LCD gate driver circuit 53 ... display circuit 54 ... light input gate driver circuit 91 ... level shifter 92 ... gradation circuit 93 ... calibration circuit 94 ... DAC
95 ... Counter circuit 96 ... Inter-frame difference processing circuit 97 ... Edge detection circuit 98 ... Contact probability calculation circuit 99 ... RAM

Claims (12)

画像を表示画面に表示するとともに、表示画面に近接した物体を光センサを用いて撮影する表示手段と、
光センサの出力値の統計量に基づいて光センサの駆動条件を変更するセンサ駆動手段と、
を有することを特徴とする表示装置。
Display means for displaying an image on a display screen and photographing an object close to the display screen using an optical sensor;
Sensor driving means for changing the driving conditions of the optical sensor based on the statistic of the output value of the optical sensor;
A display device comprising:
前記駆動条件は、光センサの露光時間又はプリチャージ時間の少なくとも一方であることを特徴とする請求項1記載の表示装置。   The display device according to claim 1, wherein the driving condition is at least one of an exposure time or a precharge time of an optical sensor. 前記表示手段は、物体を近接させるための領域を表示画面に表示するものであって、
前記センサ駆動手段は、表示画面における前記領域以外の領域に配置された光センサの出力値の統計量に基づいて駆動条件を変更することを特徴とする請求項1又は2記載の表示装置。
The display means displays an area for bringing an object close to the display screen,
The display device according to claim 1, wherein the sensor driving unit changes a driving condition based on a statistic of an output value of an optical sensor arranged in an area other than the area on the display screen.
前記センサ駆動手段は、前記出力値を階調化した階調値のヒストグラムにおける中央を含む上位の階調値が所定の範囲内になるように前記駆動条件を制御する制御信号を出力することを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の表示装置。   The sensor driving means outputs a control signal for controlling the driving condition so that a higher gradation value including a center in a histogram of gradation values obtained by gradation of the output value falls within a predetermined range. The display device according to claim 1, wherein the display device is a display device. 前記センサ駆動手段は、前記上位の階調値を表示画面と物体の大きさに応じて変更可能であることを特徴とする請求項4記載の表示装置。   The display device according to claim 4, wherein the sensor driving unit can change the upper gradation value according to a display screen and a size of an object. 前記センサ駆動手段は、光センサの露光時間、プリチャージ電圧、前記所定の範囲の関係を示すテーブルを用いて前記制御信号を決定することを特徴とする請求項4又は5記載の表示装置。   6. The display device according to claim 4, wherein the sensor driving unit determines the control signal using a table indicating a relationship between an exposure time of an optical sensor, a precharge voltage, and the predetermined range. 前記テーブルは、露光時間を許容可能の範囲で最大とし、プリチャージ電圧の方を変化させるものであることを特徴とする請求項6記載の表示装置。   7. The display device according to claim 6, wherein the table has a maximum exposure time within an allowable range and changes a precharge voltage. 前記センサ駆動手段は、線形探索法により前記テーブルを用いて前記制御信号を決定することを特徴とする請求項6又は7記載の表示装置。   The display device according to claim 6, wherein the sensor driving unit determines the control signal using the table by a linear search method. 前記センサ駆動手段は、2分探索法により前記テーブルを用いて前記制御信号を決定することを特徴とする請求項6又は7記載の表示装置。   The display device according to claim 6, wherein the sensor driving unit determines the control signal using the table by a binary search method. 前記センサ駆動手段は、前記表示画面を一定範囲で複数の領域に区画したときの領域毎に画素の間引き処理がされた後の階調値を用いることを特徴とする請求項4乃至9のいずれかに記載の表示装置。   10. The sensor driving unit according to claim 4, wherein the sensor driving unit uses a gradation value after pixel thinning processing is performed for each region when the display screen is divided into a plurality of regions within a certain range. A display device according to any one of the above. 前記センサ駆動手段は、前記光センサの出力値が前記光センサの駆動条件を変更するべき程度に変化した時点と、現実に前記センサの駆動条件を変更する時点との間に所定の待ち期間を備えることを特徴とする請求項1乃至10のいずれかに記載の表示装置。   The sensor driving means has a predetermined waiting period between the time when the output value of the optical sensor changes to the extent that the driving condition of the optical sensor should be changed and the time when the driving condition of the sensor is actually changed. The display device according to claim 1, further comprising a display device. 前記所定の待ち期間の間の前記統計量を保持する手段を有することを特徴とする請求項11記載の表示装置。
12. The display device according to claim 11, further comprising means for holding the statistics during the predetermined waiting period.
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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008257495A (en) * 2007-04-05 2008-10-23 Seiko Epson Corp Liquid crystal device, image sensor, and electronic equipment
JP2008305087A (en) * 2007-06-06 2008-12-18 Toshiba Matsushita Display Technology Co Ltd Display device
JP2009020759A (en) * 2007-07-12 2009-01-29 Sony Corp Input device, storage medium, information input method, and electronic apparatus
JP2009146173A (en) * 2007-12-14 2009-07-02 Seiko Epson Corp Sensing device, display device, and electronic apparatus
JP2011129108A (en) * 2009-11-20 2011-06-30 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Display device and semiconductor device
JP2011129107A (en) * 2009-11-20 2011-06-30 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Semiconductor device and display device
WO2011077855A1 (en) * 2009-12-25 2011-06-30 シャープ株式会社 Display device including optical sensor
JP2011210248A (en) * 2010-03-11 2011-10-20 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Semiconductor device
US9379138B2 (en) 2013-07-19 2016-06-28 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Imaging device with drive voltage dependent on external light intensity

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008257495A (en) * 2007-04-05 2008-10-23 Seiko Epson Corp Liquid crystal device, image sensor, and electronic equipment
JP2008305087A (en) * 2007-06-06 2008-12-18 Toshiba Matsushita Display Technology Co Ltd Display device
US8493334B2 (en) 2007-07-12 2013-07-23 Sony Corporation Input device, storage medium, information input method, and electronic apparatus
JP2009020759A (en) * 2007-07-12 2009-01-29 Sony Corp Input device, storage medium, information input method, and electronic apparatus
JP2009146173A (en) * 2007-12-14 2009-07-02 Seiko Epson Corp Sensing device, display device, and electronic apparatus
US9086760B2 (en) 2009-11-20 2015-07-21 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Display device
JP2011129107A (en) * 2009-11-20 2011-06-30 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Semiconductor device and display device
US8686972B2 (en) 2009-11-20 2014-04-01 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device and display device
JP2011129108A (en) * 2009-11-20 2011-06-30 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Display device and semiconductor device
WO2011077855A1 (en) * 2009-12-25 2011-06-30 シャープ株式会社 Display device including optical sensor
JP5232924B2 (en) * 2009-12-25 2013-07-10 シャープ株式会社 Display device and display device control method
US9235291B2 (en) 2009-12-25 2016-01-12 Sharp Kabushiki Kaisha Display device including optical sensors
JP2011210248A (en) * 2010-03-11 2011-10-20 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Semiconductor device
KR20130028076A (en) * 2010-03-11 2013-03-18 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 Semiconductor device
KR101706291B1 (en) 2010-03-11 2017-02-14 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 Semiconductor device
US10031622B2 (en) 2010-03-11 2018-07-24 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device
US9379138B2 (en) 2013-07-19 2016-06-28 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Imaging device with drive voltage dependent on external light intensity

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