JP2007081565A - 平面表示装置及びその調整方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ホトセンサの特性のバラツキを考慮して撮像処理が行えるように、商品の出荷時に調整できる液晶表示装置を提供する。
【構成】マトリックス状にホトセンサ画素２７が形成された表示パネル１４８に光１５１を照射する。表示パネル１４８に入射する光量は、複数の減光フィルタ７３１で減光して調整する。ホトセンサ画素２７に入射する外光照度を変化させ、外光照度に対して一定のオン画素数割合となるように、プリチャージ電圧Ｖｐｒｃを変化させる。この際、露光時間Ｔｃは同一にする。外光照度を２００、５００、１０００、１５００Ｌｘに変化させて、各外光照度に対応するプリチャージ電圧Ｖｐｒｃの点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ及び遮光状態のＶ０点をプロットする。求めた直線から、キャリブレーション電圧を算出する。
【選択図】 図１８

Description

本発明は、画像取込み機能を備えた平面表示装置の調整方法に関するものである。

最近、液晶表示装置のアレイ基板上に、画像取込みを行う密着型エリアセンサを配置した表示装置が提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。

この従来の液晶表示装置は、センサに接続されたキャパシタの電荷量をセンサでの受光量に応じて変化させるようにし、キャパシタの両端電圧を検出することで、画像取込みを行っている。
特開２００１−２９２２７６号公報 特開２００１−３３９６４０号公報

ところで、上記のようなエリアセンサを有した液晶表示装置において、取り込みたい物体の位置を正確に検出する必要がある。

そのためには、ホトセンサの特性にばらつきなどを考慮して制御する必要がある。

そこで、本発明は、ホトセンサの特性のバラツキを考慮して撮像処理が行えるように、商品の出荷時に調整できる平面表示装置及びその調整方法を提供する。

本発明は、縦横に列設される信号線及び第１ゲート線と、前記信号線及び前記第１ゲート線の各交点に対応して配置される表示画素と、前記表示画素に対応して設けられる複数のホトセンサ画素とを表示領域に一体的に備えた平面表示装置において、予め決められた外光照度に対して、前記複数のホトセンサ画素の中で予め決められた割合のホトセンサ画素が前記外光に反応するように、前記ホトセンサ画素の撮像時の撮像パラメータを記憶した記憶手段を有することを特徴とする平面表示装置である。

本発明によれば、記憶された撮像パラメータを用いて撮像することにより、ホトセンサの特性のバラツキを考慮して撮像処理が行える。

以下、本発明の一実施形態の液晶表示装置について説明する。

［１］液晶表示装置
まず、液晶表示装置の構成と、各回路の詳細について説明する。

（１）液晶表示装置の構成
本実施形態の液晶表示装置の構成について図１と図２に基づいて説明する。

図１に示すように、液晶表示装置のアレイ基板１１は、絶縁基板として例えばガラス基板または有機材料からなる透明な支持基材から構成される。

各表示画素２６は、例えばカラーフィルタを含み、カラーフィルタ間にはブラックマトリックスが形成される。

アレイ基板１１と偏光板１４５間には位相フィルムが配置される。

アレイ基板１１は、画素１６（表示画素２６（＋ホトセンサ画素２７））がマトリックス状に配置されている。アレイ基板１１と対向基板１４４とは、例えばスペーサとして機能する封止壁１４２を挟持して配置されている。対向基板１４４には対向電極１４７（３６）が形成されている。アレイ基板１１には偏光板１４５ａが配置されており、対抗基板１４４には偏光板１４５ｂが配置されている。バックライト１４６から出射された光１５１は対向基板１４４側から入射し、液晶層１４３で変調されてアレイ基板１１側から表示画素２６を透過して出射される。

図２は、アレイ基板１１と回路基板１７とを示している。

アレイ基板１１は、水平方向３２０画素ｘ垂直方向２４０画素の表示解像度を有する。なお、画素１６とは、表示画素２６とホトセンサ画素２７とを合わせて表現するときの名称である。但し、ホトセンサ画素２７は必ずしも１個の表示画素２６毎に形成されなくてもよい。

アレイ基板１１は、例えば、３２０ｘＲ,Ｇ,Ｂ＝９６０本のソース信号線２３が縦方向に配線され、２４０本の表示用ゲート信号線２２ａが配線されているものとする。これらソース信号線２３と表示用ゲート信号線２２ａの交点近傍に画素１６が設けられている。

９６０本のプリチャージ電圧信号線２４、３４０本の第２ゲート信号線２２ｃ、３４０本の第３ゲート信号線２２ｂ、３４０本の共通信号線３１、９６０本のホトセンサ出力信号線２５を有している。プリチャージ電圧信号線２４、ホトセンサ出力信号線２５は、ソース信号線２３と平行に配線され、第２ゲート信号線２２ｃ、第３ゲート信号線２２ｂ、共通信号線３１は、表示用ゲート信号線２２ａと平行に配線されている。

ソース信号線２３が接続されているソースドライバ回路１４と、プリチャージ電圧信号線２４が接続されているホトセンサ処理回路１８と、表示用ゲート信号線２２ａを駆動する表示用ゲートドライバ回路１２と、第３ゲート信号線２２ｂ、第２ゲート信号線２２ｃ、共通信号線３１が接続されている撮像用ゲートドライバ回路１２ｂと、ホトセンサ出力信号線２５が接続されているホトセンサ出力処理回路１８とを備えている。これらの回路は、例えば低温ポリシリコンＴＦＴにより形成されている。

（２）各回路の構成
回路基板１７上には、アレイ基板１１の各回路を制御するコントロールＩＣ（図示せず）、画像データ等を記憶するメモリ（図示せず）と、アレイ基板１１及び回路基板１７で使用する各種の直流電圧を出力する電源回路（図示せず）とを実装している。また、回路基板１７上には、表示制御及び画像取込制御を行う映像信号処理回路２１が実装されている。アレイ基板１１と回路基板１７とは、例えばフレキシブル基板（ＦＰＣ）２０を介して各種信号の送受を行う。映像信号処理回路２１からの出力映像信号はソースドライバ回路１４に印加される。

ソースドライバ回路１４は、映像信号処理回路２１から入力するデジタル画素データを液晶表示素子の駆動に適したアナログ電圧に変換するＤ／Ａ変換回路を有する。

表示用ゲートドライバ回路１２ａは、表示用ゲート信号線２２ａを順次選択し、ソースドライバ回路１４と同期をとって表示画素２６に映像データを書き込む動作を行う。

読み込み用ゲートドライバ回路１２ｂは、第３ゲート信号線２２ｂ及び第２ゲート信号線２２ｃを順次選択し、ソースドライバ回路１４と同期をとってホトセンサ画素２７にプリチャージ電圧を印加し、また、ホトセンサ画素２７から出力電圧を取り出す動作を行う。

ホトセンサ処理回路１８は、プリチャージ電圧を各プリチャージ電圧信号線２４に印加する。また、ホトセンサ処理回路１８は、ホトセンサ画素２７からの出力電圧を、ホトセンサ出力信号線２５を介して取り込む。

ホトセンサ処理回路１８は、アレイ基板１１に直接形成されている。基本的な構成部品は、コンパレータ回路２３３と、スイッチからなる選択回路である。

ホトセンサ信号処理回路１５は、撮像用ゲートドライバ回路１２ｂ及びホトセンサ処理回路１８を制御する。また、ホトセンサ処理回路１８からの出力データを演算あるいは比較処理などを施し、光が照射あるいは遮光されているホトセンサ位置を判断し、その座標位置を出力する。

（３）画素１６の構成
図３は画素１６を中心として詳細に示したブロック図である。

（３−１）表示画素２６の構成
表示画素２６は、縦横に列設されるソース信号線２３及び表示用ゲート信号線２２ａの各交点近傍に形成される。表示画素２６は、表示制御用の低温ポリシリコン薄膜トランジスタ（以下、表示用ＴＦＴという）３２と（図４参照）、表示用ＴＦＴ３２の一端に形成された画素電極６１と、この画素電極６１と対向する対向電極３６と画素電極６１との間に構成される液晶容量３４、共通信号線３１との間に接続される表示用補助容量３５から構成される。

（３−２）ホトセンサ画素２７の構成
ホトセンサ画素２７は図５に示されるように、例えばＴＦＴからなるホトセンサ６４と、プリチャージ電圧を保持するコンデンサ６３と、ソースフォロワとして動作する第２ＴＦＴ６２ｂと、プリチャージ電圧をコンデンサ６３に印加するスイッチング素子として動作する第１ＴＦＴ６２ａと、第２ＴＦＴ６２ｂのソースフォロワ出力をホトセンサ出力信号線２５に選択して出力する第３ＴＦＴ６２ｃとから構成される。ホトセンサ６４などの一端子は、共通信号線３１に接続され接地されている。なお、第１ＴＦＴ６２ａ、第２ＴＦＴ６２ｂ、第３ＴＦＴ６２ｃ、ホトセンサ６４とは、表示用ＴＦＴ３２と共にアレイプロセスの同一工程で形成する。特にアレイプロセスは、低温ポリシリコン、高温ポリシリコンなどのポリシリコン技術を用いることが好ましい。

（３−３）ホトセンサ画素２７の配置
ホトセンサ画素２７は、少なくとも１個乃至複数個の表示画素２６毎に配置され、例えば、図４では、ホトセンサ画素２７は表示画素２６に対応してそれぞれに形成されている。つまり、表示画素２６の形成数とホトセンサ画素２７の形成数とは同一である。

（４）ホトセンサ画素２７の等価回路の構成
ホトセンサ画素２７の等価回路について図５、図６に基づいて説明する。

ホトセンサ画素２７の等価回路は、ホトセンサ６４、コンデンサ６３、第１ＴＦＴ６２ａ、第２ＴＦＴ６２ｂ、第３ＴＦＴ６２ｃから構成されている。

ホトセンサ６４は、上述したようにＴＦＴから構成されるもので、ホトダイオードとして動作するよう構成されている。ホトセンサ６４をＴＦＴのＮチャンネルのダイオード接続で形成している。ＴＦＴをＮチャンネルのダイオード接続することにより、構成が容易になり、電荷の保持特性も向上する。このホトセンサ６４に光が照射されると、ホトセンサ６４は光の強度に応じてリークする。このリークによりホトセンサ６４の両端子間の電位が低下する。したがって、ホトセンサ６４の両端子間電位を検出することにより、ホトセンサ６４に光が照射されたこと、ホトセンサ６４に照射された光の相対的な強度を把握できる。

コンデンサ６３は、プリチャージ電圧を保持するものであり、例えばＴＦＴのゲート絶縁膜を用いて構成する。ゲート絶縁膜を利用することにより、製造プロセスを簡略化でき、小面積で容量の大きな補助容量を構成できる。

第２ＴＦＴ６２ｂは、ソースフォロワとして動作するものであり、ゲート端子にはホトセンサ６４の一端子が接続され、また、コンデンサ６３の一端子が接続される。第２ＴＦＴ６２ｂのゲート端子電圧がＶｔ電圧になると、第２ＴＦＴ６２ｂはオフする。Ｖｔ電圧以上であると、第２ＴＦＴ６２ｂはオンする。

第１ＴＦＴ６２ａは、プリチャージ電圧信号線２４に印加されたプリチャージ電圧をコンデンサ６３の一端子に印加する。第２ゲート信号線２２ｃにオン電圧が印加されると、第１ＴＦＴ６２ａがオンする。プリチャージ電圧は、第２ＴＦＴ６２ｂがオンする電圧（Ｖｔ電圧以上）である。第１ＴＦＴ６２ａはゲートドライバ回路１２ｂで制御され、第１ＴＦＴ６２ａのゲート端子は第２ゲート信号線２２ｃに接続されている。

第３ＴＦＴ６２ｃはゲートドライバ回路１２ｂで制御され、第３ＴＦＴ６２ｃのゲート端子は第３ゲート信号線２２ｂに接続されている。第３ゲート信号線２２ｂにオン電圧が印加されると、第３ＴＦＴ６２ｃがオンする。

（５）ホトセンサ画素２７の等価回路の動作内容
以下、上記構成のホトセンサ画素２７の等価回路の動作内容について説明する。

（５−１）第１動作
第２ゲート信号線２２ｃにオン電圧が印加されると、第１ＴＦＴ６２ａがオンする。すると、プリチャージ電圧信号線２４に印加されたプリチャージ電圧がコンデンサ６３の一端子に印加される。プリチャージ電圧は、例えば１フレーム（１画面の書き換え周期）毎に印加される。もちろん、複数フレームに１回印加してもよい。また、複数水平走査期間に１回印加してもよい。また、１フレームに複数回印加してもよい。

なお、プリチャージ電圧Ｖｐｒｃあるいはコンパレータ回路２３３の比較電圧Ｖｒｅｆを、ホトセンサ出力信号線２５に、プリチャージ電圧Ｖｐｒｃをプリチャージ電圧信号線２４に印加すると同時に印加してもよい。

（５−２）第２動作
コンデンサ６３は、プリチャージ電圧を蓄積する。

（５−３）第３動作
ホトセンサ６４に光が照射されると、コンデンサ６３に蓄積された電荷がホトセンサ６４のチャンネル間を通じて放電される。この放電された放電電圧値によって、第２ＴＦＴ６２ｂがオンまたはオフ状態となる。この放電電圧値は、ホトセンサ６４は光の強度に応じた光リーク量により決まる。

（５−４）第４動作
第３ゲート信号線２２ｂにオン電圧が印加されると、第３ＴＦＴ６２ｃがオンする。第３ＴＦＴ６２ｃをオンさせるタイミングは、プリチャージ電圧を印加するタイミングと同期をとって実施される。

このときに、第２ＴＦＴ６２ｂがオン状態であれば、ホトセンサ出力信号線２５の電荷は、第３ＴＦＴ６２ｃ、６２ｂを介して、共通信号線３１に放電される。なお、共通信号線３１の電位によっては充電される場合もあるが、例えば、共通信号線３１は接地しておく。

一方、第３ＴＦＴ６２ｃがオンしても、第２ＴＦＴ６２ｂがオフ状態であれば、ホトセンサ出力信号線２５の電荷は変化しない。

（５−５）露光時間の定義
ここで、以下で使用する「露光時間」について定義しておく。露光時間とは、第１ＴＦＴ６２ａをオン状態にして第２ＴＦＴ６２ｂのゲート端子にプリチャージ電圧を印加した時刻から、第３ＴＦＴ６２ｃをオン状態にしてホトセンサ出力信号線２５に出力を取り出すまでの時間である。

（５−６）等価回路のまとめ
以上のように、ホトセンサ出力信号線２５の電荷の変化を検出すれば、第２ＴＦＴ６２ｂがオン状態か、中間的なオン状態か、もしくはオフ状態かを検出することができる。つまり、この検出は第２ＴＦＴ６２ｂのゲート端子の電位を検出していることになる。第２ＴＦＴ６２ｂのゲート端子電圧は、プリチャージ電圧の大きさと、ホトセンサ６４に照射された光の強度（液晶層の透過率を含む）及び露光時間により変化する。すなわち、プリチャージ電圧の大きさ、露光時間の長さ、ホトセンサ６４の光リーク量からホトセンサ６４に照射されている光の強弱を検出することができる。

そして、光の強弱の検出は、イメージスキャナのように画像のスキャニング（撮像）動作に該当する。本実施形態は、マトリックス状にホトセンサ画素２７を形成している。したがって、各ホトセンサ画素２７の第２ＴＦＴ６２ｂのオン／オフ状態を検出することにより、表示領域１０に結像あるいは照明された画像イメージを取り込むことができる。また、物体の影、あるいは物体で反射した光を検出できる。

図７に外光が照射された場合の画素のオン／オフ状態を示している。図７（ａ）のように、対象物の影がある箇所はホトセンサ６４のリークが発生しない。プリチャージ電圧Ｖｐｒｃが保持される。この箇所がオン領域となる。図７（ｂ）のように、対象物の影がなく、外光が照射される箇所はホトセンサ６４がリークする。プリチャージ電圧Ｖｐｒｃが低下する。この箇所がオフ領域となる。

ホトセンサ６４に光が照射されると、ホトセンサ６４を介して電荷が放電し、ホトセンサ６４の端子電圧がプリチャージ電圧より低下していく。低下は、ホトセンサ６４に照射される光の強度と時間で決定される。印加されたプリチャージ電圧の低下が第２ＴＦＴ６２ｂのＶｔ電圧以下であれば第２ＴＦＴ６２ｂはオフ動作となり、Ｖｔ電圧以上であればオン状態となる。

なお、Ｖｔ電圧とは、ＴＦＴがオン状態となりはじめる電圧あるいはその近傍の電圧である。本明細書では、ＴＦＴがオンする状態とオフする状態との切り替え位置に対応する電圧として説明している場合が多い。

ゲートドライバ回路１２ｂは、第３ゲート信号線２２ｂを１水平走査期間（以下、「１Ｈ」という）のクロックに同期して画素行を順次選択し、選択されたホトセンサ画素２７のスイッチング用第３ＴＦＴ６２ｃは第２ＴＦＴ６２ｂの出力を電圧出力信号線２５に出力する。ホトセンサ６４に光が照射されると、ホトセンサ６４を介して電荷が放電し、ホトセンサ６４の端子電圧がプリチャージ電圧より低下していく。先にも説明したように、電圧低下（電荷の放電）は、ホトセンサ６４に照射される光の強度（液晶層の透過率を含む）と時間で決定される。また、コンデンサ６３の容量で決定される。もちろん、プリチャージ電圧の大きさでも決定される。印加されたプリチャージ電圧が低下し、第２ＴＦＴ６２ｂのＶｔ電圧以下であれば第２ＴＦＴ６２ｂはオフ動作となり、Ｖｔ電圧以上であればオン状態となる。したがって、第３ＴＦＴ６２ｃをオン状態にすることにより、第２ＴＦＴ６２ｂの動作状態を電圧出力信号線２５に出力することができる。

（６）ホトセンサ処理回路１８の構成
図８は、画素１６の周辺部を図示した構成図である。

ホトセンサ出力信号線２５は、ホトセンサ処理回路１８と接続されている。ホトセンサ処理回路１８は、主として、コンパレータ回路２３３と選択回路８１から構成される。選択回路３１は一例としてアナログスイッチである。また、選択回路８１はスイッチングあるいは選択回路の他、シフトレジスタ回路などを有している。

ホトセンサ画素２７とコンパレータ回路２３３の接続状態は図６に示している。コンパレータ回路２３３はオペアンプ回路あるいは差動アンプなどでもよい。つまり、一端子に比較電圧あるいは比較対照に対して回路２３３の出力が変化するものであればいずれでもよい。

コンパレータ回路２３３は、比較電圧Ｖｒｅｆに対して、大きいあるいは小さいかを判定し、ロジック的にハイ（Ｈ）またはロー（Ｌ）のいずれか一方を出力（２値化）する。したがって、出力がロジック信号に変換されるため、以降のロジック処理が容易になる。

（７）コンパレータ回路２３３の機能
次に、コンパレータ回路２３３について図８に基づいて説明する。

図８に示すように、プリチャージ電圧信号線２４にはプリチャージ電圧端子８３からプリチャージ電圧Ｖｐｒが印加される。プリチャージ電圧はソースドライバ回路１４が出力する映像信号と同期をとって印加される。プリチャージ電圧は全てのプリチャージ電圧信号線２４に同一のプリチャージ電圧を印加する。

全てのコンパレータ回路２３３の入力端子の一端子には、コンパレータ電圧端子８３から比較電圧Ｖｒｅｆが印加される。比較電圧Ｖｒｅｆは全てのコンパレータ回路２３３に同一の電圧を印加する。

ホトセンサ出力信号線２５の一端にはコンパレータ回路２３３の入力端子に接続されている。また、コンパレータ回路２３３の出力端子には選択回路８１が接続されている。選択回路８１のスイッチＳｋ（ｋ＝１〜ｎ、ｎは画素列数）が形成され、一つのスイッチＳｋが選択される。選択されたコンパレータ回路２３３の出力は電圧出力端子に接続されている。したがって、出力電圧端子８２には出力電圧を出力する。スイッチＳｋ（ｋ＝１〜ｎ）は１水平走査期間に１回以上選択されるように構成されている。つまり、ゲートドライバ回路１２ｂが１Ｈのクロックに同期して第３ゲート信号線２２ｂを選択し、ホトセンサ出力信号線２５に第３ＴＦＴ６２ｃの出力電圧を出力する（図１０参照）。

（８）表示方法と撮像方法
表示方法と撮像方法について、図１０に基づいて説明する。

映像信号は表示画像に対応して１Ｈ単位でソース信号線２３に印加される。映像信号の極性は、例えば１Ｈ毎に基準電圧に対して反転する。また、各画素行に印加される電圧の極性は、例えば１フレーム毎に基準電圧に対して反転される。

表示用ゲート信号線２２ａは１Ｈのクロックに同期して画素行を順次選択し、選択された画素１６のＴＦＴ３２はソース信号線２３に印加された映像信号を画素電極６１に書き込む。

撮像用ゲートドライバ回路１２ｂは、１Ｈ周期でゲート信号線２２ａを選択し、また順次選択する第２ゲート信号線２２ｃの位置をシフトさせる。シフトの方法は、ゲート信号線２２ａのシフト方向と一致させている。第２ゲート信号線２２ｃにオン電圧が印加されると、この第２ゲート信号線２２ｃに接続された画素行に対応する第１ＴＦＴ６２ａはオンとなる。したがって、プリチャージ電圧信号線８３に印加されているプリチャージ電圧がホトセンサ６４に印加される。プリチャージ電圧は１Ｈ毎に変化させてもよいが、一定電圧とすることが好ましい。

（９）露光時間
次に、露光時間について説明する。露光時間については、上記でも説明したが、さらに詳しく説明する。

図１０に示すように、第２ゲート信号線２２ｃを選択してから、Ａ期間経過後に第３ゲート信号線２２ｂを選択する。このＡ期間を「露光時間」と呼ぶ。つまり、露光時間とは、任意のホトセンサ画素２７にプリチャージ電圧を印加した時刻から、読み出すまでの時刻である。正確にはホトセンサ６４に印加したプリチャージ電圧が確定してからホトセンサ出力信号線８２に電圧などが出力され、その出力状態が安定となり、電圧出力端子８２から呼び出せるまでの時間である。しかし、一般的にはプリチャージ電圧がホトセンサ画素２７に印加されたタイミングから、この印加されたホトセンサ画素２７のホトセンサ６４の保持電圧が読み出すタイミングまでの時間を露光時間とする。第３ゲート信号線２２ｂと第２ゲート信号線２２ｃの選択タイミングは同期を取っているため、露光時間を調整してもホトセンサ６４の端子電圧を検出する時間は相対的に比例する。したがって、精度よく、外光照度を把握することができる。また、ホトセンサ６４がアレイ基板１１のロットにより異なっていても問題ない。

露光時間は、図１２に示すように調整できる。

図１２（ａ）は、第２ゲート信号線２２ｃの選択信号である。１Ｈの一定期間、第２ゲート信号線２２ｃにオン電圧が印加され、ホトセンサ画素２７にプリチャージ電圧が印加される。図１２（ｂ）は、第３ゲート信号線２２ｂの選択信号である。１Ｈの一定期間、第３ゲート信号線２２ｂにオン電圧が印加され、ホトセンサ画素２７からホトセンサ出力信号線２５に電圧などが取り出される。図１２（ｂ１）は、露光時間が１Ｈ以内の場合である。図１２（ｂ２）は露光時間が１Ｈ以上（図では２Ｈ近傍）の場合の実施形態である。図１２（ｂ３）は露光時間がｎＨ（ｎは整数）の場合の実施形態である。

（１０）ホトセンサ６４の端子電圧
ホトセンサ６４の端子電圧は、ホトセンサ６４に印加するプリチャージ電圧の大きさと、ホトセンサ６４に照射される外光の強度などによって変化する。この変化を図１１に示している。図１１のＡ期間にプリチャージ電圧が印加される。

図１１（１）はプリチャージ電圧Ｖｐｒｃ＝３．５Ｖの場合である。プリチャージ電圧Ｖｐｒｃが３．５Ｖ印加した後、ホトセンサ６４に照射される外光が弱い場合は、ａの直線でホトセンサ６４の端子電圧が変化する。ホトセンサ６４に照射される外光が強い場合は、ｂの直線でホトセンサ６４の端子電圧が変化する。Ｂ期間後に、第３ＴＦＴ６２ｃがオンされ、ホトセンサ出力信号線２５に電圧などが取り出される。図１１（１）のｂ直線の場合は、１．０Ｖがホトセンサ出力信号線２５に取り出される。Ｂ期間が短ければ、ホトセンサ出力信号線２５の電圧は、１．０Ｖ以上となる。Ｂ期間が長ければ、ホトセンサ出力信号線２５の電圧は、１．０Ｖ以下となる。

図１１（２）はプリチャージ電圧Ｖｐｒｃ＝４．０Ｖの場合である。プリチャージ電圧Ｖｐｒｃが４．０Ｖ印加した後、ホトセンサ６４に照射される外光が弱い場合は、ａの直線でホトセンサ６４の端子電圧が変化する。ホトセンサ６４に照射される外光が強い場合は、ｂの直線でホトセンサ６４の端子電圧が変化する。Ｂ期間後に、スイッチング第３ＴＦＴ６２ｃがオンされ、ホトセンサ出力信号線２５に電圧などが取り出される。光照射強度に対するホトセンサ６４のインピーダンス変化が比例するのであれば、図１１（１）のｂ直線の傾きと図１１（２）のｂ直線の傾きは同一である。図１１（１）のａ直線の傾きと図１１（２）のａ直線の傾きは同一である。但し、１．０Ｖがホトセンサ出力信号線２５に取り出される。

図１１（３）はプリチャージ電圧Ｖｐｒｃ＝４．５Ｖの場合であり、図１１（４）はプリチャージ電圧Ｖｐｒｃ＝５．０Ｖの場合である。

（１１）露光時間とプリチャージ電圧の関係
プリチャージ電圧を変化させることにより、外光に対する感度を調整している。また、露光時間に対してもプリチャージ電圧を変化させることにより感度を調整している。

図９はこの説明図である。ホトセンサ６４のリーク量は、外光が強いほどリーク量が大きくなる。また、略露光時間に比例して電荷が放電する。プリチャージ電圧は一定の電圧を印加するとし、第２ＴＦＴ６２ｂのＶｔに変化するように調整するためには、ホトセンサ６４への外光が強い時は、露光時間を短くする。ホトセンサ６４への外光が弱いときは露光時間を長くする。以上の関係は図９に図示される。したがって、外光が非常に強い時は、露光時間をきわめて短くする。また、ホトセンサ６４の感度が外光に対して非常によいときは、露光時間をきわめて短くする。

（１２）マトリックス処理
ホトセンサ６４は、表示画素２６と同一工程で形成される。使用するプロセスは、ポリシリコン形成技術である。ポリシリコン形成技術による半導体膜は、例えばレーザーアニール技術等の結晶化技術を用いて形成される。したがって、レーザー光等のエネルギー線の温度分布により特性が大きくばらつく。そこで、図１３に示すように、マトリックス処理を実施している。

マトリックス処理とは、マトリックス状に配された複数のホトセンサ画素２７を組み合わせて一つのブロックを構成し、この一つのブロック内のホトセンサ画素２７の出力（オンまたはオフ状態）をカウントし、カウント値により信号処理を実施する。

例えばレーザーアニ−ル方法では、第２ＴＦＴ６２ｂ、ホトセンサ６４の特性は表示領域の一方の方向から他方の方向に傾きを持った特性分布となる。この特性分布を補正するためには、ホトセンサ６４が形成された領域に均一な外光を照射し、露光時間を一定にし、かつプリチャージ電圧を一定にして、一つのブロック毎に第２ＴＦＴ６２ｂの出力をカウントして加算する。また、電圧出力端子８２からの出力はコンパレータ回路２３３により２値のデータ（オン（１）、オフ（０））に変換されている。

例えば、１０ｘ１０のブロックでは、カウント値は０から１００までの範囲である。このカウント値をブロック内のホトセンサ６４毎に集計してメモリする。すなわち、設定値として、このカウント値をメモリする。

液晶表示装置で撮像したデータも同一のブロック区分で処理を行い、処理を行ったカウント値から、先の設定値を一定比率で差分処理を行う。この差分データには、ホトセンサ６４などの特性分布が減算されているため、良好な撮像データを得る。

以上のように、差分処理を行った結果のデータは、ホトセンサ６４、第２ＴＦＴ６２ｂの分布の影響が除去あるいは軽減されている。また、小領域の特性分布によるバラツキは、ブロック処理を行い、ブロックの出力データを１つのデータとして取り扱うため（結果的に平均化されたことになる）、小領域の特性分布の影響を受けない。例えば、レーザーアニール方法おけるあるレーザーショットが弱く、Ｖｔ電圧が高い第２ＴＦＴ６２ｂがブロック内に少数分布していても、他のホトセンサ画素２７の第２ＴＦＴ６２ｂが良好であれば、Ｖｔ電圧が高い第２ＴＦＴ６２ｂが少数であれば、全体として影響はない。

マトリックス処理の区分は、図１３（ａ）に示すように、格子状にする方式が例示される。図１３（ａ）は、３ｘ３のマトリックス処理の実施である。本実施形態では５ｘ５のようにホトセンサ６４数が２５以上となるようにする構成することが好ましい。さらには８ｘ８のように５０以上となるように構成することが好ましい。特に１０ｘ１０のように１００以上となるように構成することが好ましい。但し、３５ｘ３５のように、ブロックに含まれるホトセンサ数が１０００を超えることがないようにする。

以上の実施形態はｎｘｎ（ｎは２以上の整数）のブロックに区分して処理するとしたが、ブロックの概念はこれに限定されない。例えば、図１３（ｂ）に示すように、縦方向に区分している。すなわち、３画素列単位でブロック状に区分している。なお、横方向（画素行方向）にブロック状に区分してもよい。また、ｎｘｍ（ｎ，ｍのいずれかは２以上の整数、ｎとｍは異なる）のブロックに区分して処理してもよい。

［２］撮像方法
以下、図１４、図１５を参照しながら、読み込み方法について説明する。

（１）物体１４１の第１の撮像動作
図１４に示すように、アレイ基板１１側に指あるいはイメージスキャナ対象物（画像紙）である物体１４１が配置されているとする。

物体１４１がない箇所から出射された光１５１ａはそのまま透過する。物体１４１があると物体で反射される。反射された光１５１ｂはＢ位置のホトセンサ画素２７に入射する。光１５１ｂが入射したホトセンサ画素２７は、光１５１ｂの強度及び露光時間に対応して電荷がリークする。電荷のリーク量に対応して第２ＴＦＴ６２ｂのゲート端子電圧が変化し、第２ＴＦＴ６２ｂのオン／オフ状態が決定される。物体１４１で反射される光は部分毎に強弱分布があるので、強弱にあわせて各ホトセンサ画素２７が反応し、物体１４１に対応するイメージ分布を形成できる。

以上は、バックライト１４６からの光１５１を物体１４１に照射してホトセンサ６４によるイメージ分布を形成する実施形態である。

（２）物体１４１の第２の撮像動作
図１５は、物体１４１で外光１５１ａを遮光し、ホトセンサ６４で影と、光照射部を形成し、物体１４１の影のイメージ分布を形成するものである。外光１５１とは室内光、太陽光などである。

図１５に示すように、物体１４１がない箇所の外光１５１ａは、物体に遮られることなく、そのままホトセンサ画素２７に入射する。入射したホトセンサ画素２７のホトセンサ６４は外光１５１ａの強度に応じて電荷をリークする。ほとんどの場合が、前記外光１５１ａが入射したホトセンサ画素２７は電荷を放電し、第２ＴＦＴ６２ｂはオフ状態となる。

一方、図１５に示すように、物体１４１がある箇所では、この物体１４１によって外光１５１ａは遮られるので、Ｂ位置には外光は入射しない。したがって、Ｂ位置のホトセンサ画素２７のホトセンサ６４はほとんど電荷をリークしない。ほとんどの場合が、ホトセンサ画素２７は電荷を保持し、第２ＴＦＴ６２ｂはオン状態となる。したがって、物体１４１で外光１５１ａを遮光し、ホトセンサ６４で影と、光照射部を形成し、物体１４１の影のイメージ分布を形成することができる。

［３］プリチャージ電圧の導出
（１）プリチャージ電圧とオン画素数割合との関係
図１６に示すように、露光時間Ｔｃを一定とし、プリチャージ電圧Ｖｐｒｃを可変したとき、オン画素数割合（％）が変化する。ホトセンサ画素２７の第２ＴＦＴ６２ｂがＮチャンネルの場合は、プリチャージ電圧Ｖｐｒｃが高くなるにしたがって、オン画素数割合（％）が増加する。オン画素数割合（％）の増加が開始するプリチャージ電圧Ｖｐｒｃを原点電圧Ｖ０とする。原点電圧Ｖ０からＡ電圧でオン画素数割合（％）が１００％となる。Ａ電圧の幅は、０．４以上０．８Ｖ程度である。

原点電圧Ｖ０からＶ０＋Ａ間のプリチャージ電圧Ｖｐｒｃによりオン画素数割合（％）は０％から１００％のいずれかのオン画素数割合（％）になる。つまり、原点電圧Ｖ０と基準としてプリチャージ電圧Ｖｐｒｃ＝Ｖ０＋Ｖｘの印加により所定のオン画素数割合（％）が得られる。

以上のことから、原点電圧Ｖ０を正確に求めることが重要である。所定のオン画素数割合（％）を得るための基準となるからである。原点電圧Ｖ０を求めるために、例えば図１６の特性を図１７（ａ）のように直線で近似する。図１６に示す表示領域１０のホトセンサ画素２７の特性は、ほぼ正規分布する。図１６のグラフは、正確には、この正規分布を加算したものとなる。したがって、原点電圧Ｖ０近傍、Ｖ０＋Ａ近傍はグラフが非線形となる。しかし、本液晶表示装置のおいては、オン画素数割合（％）の変化を問題とする。したがって、原点電圧Ｖ０近傍などの非線形は、駆動方法上はほとんど問題とならない。また、オン画素数割合（％）が５０％前後（２０％以上８０％）は特に問題とならない。

図１７（ａ）は説明を容易にするため図１６のグラフを９０度回転させたものである。図１７（ａ）の点線が図１６の特性である。これを図１７（ａ）に示すように、実線のように近似する。

なお、図１６の原点電圧Ｖ０の位置と図１７（ａ）の原点電圧Ｖ０の位置とはずれている。また、図１６のＶ０＋Ａ位置と図１７（ａ）のＶ３位置ともずれている。しかし、便宜上図１７（ａ）のように近似して説明する。つまり、プリチャージ電圧Ｖｐｒｃ＝Ｖ０からオン画素数割合（％）が変化し始める。プリチャージ電圧Ｖｐｒｃ＝Ｖ３でオン画素数割合（％）は１００％となる。また、プリチャージ電圧Ｖｐｒｃ＝Ｖ１を印加した時のオン画素数割合（％）＝ａとし、プリチャージ電圧Ｖｐｒｃ＝Ｖ２の時のオン画素数割合（％）＝ｂとする。また、０〜Ｖ０をＶａとし、Ｖ３−Ｖ０をＶｂとする。

（２）外部照度とオン画素数割合の関係
図１８は、外部照度とオン画素数割合（％）の関係を示している。図１８（ａ）は図１７（ａ）のグラフである。図１８（ｂ）は外光照度とプリチャージ電圧Ｖｐｒｃとの関係を示している。なお、図１８において、説明を容易にするため、オン画素数割合（％）を０％（あるいはわずかにオン画素数割合（％）が発生する位置）を例示して説明する。

しかし、本実施形態は０％に限定するものではない。例えば、点線のようにオン画素数割合ａ（％）としてもよい。この場合は、ある外部照度Ｌのときは、Ａ点のプリチャージ電圧Ｖｐｒｃとなる。Ａ点のプリチャージ電圧ＶｐｒｃはＶLaである。このＶLa電圧をオン画素数割合（％）が０％となるプリチャージ電圧Ｖｐｒｃ＝ＶL0に変換するのは、図１８（ａ）で容易に行える。オン画素数割合（％）とプリチャージ電圧Ｖｐｒｃの関係は、点線で図示しているように、ＶL0からＶL１00に線形と近似しているからである（図１７参照）。

オン画素数割合（％）とプリチャージ電圧ＶｐｒｃのＶL0〜ＶL１00は比例関係になるから、容易にＶL0の位置が計算で求まるから、図１８（ｂ）のＢ点も求まる。なお、一般的に表現するため、以下にオン画素数割合（％）が０％の直線をオン画素数割合ｂ（％）として説明する。

任意の外光照度Ｌに対してプリチャージ電圧Ｖｐｒｃを調整し、目標とするオン画素数割合ｂ（％）は、０％以上２０％以下とすることが好ましい。特に、０％以上１０％以下とすることが好ましい。ＶL0とＶL１00の間隔ΔＶwは、温度、プリチャージ電圧Ｖｐｒｃなどにより変化するが、オン画素数割合（％）が変化し始める位置（プリチャージ電圧Ｖｐｒｃ＝ＶL0）のΔＶの変化量は少ないからである。ＶL0＝ＶLa−ΔＶw・ａ／１００で求めることができる。

本実施形態の特徴は、ある外部照度において、任意のオン画素数割合（％）（例えば、０％とか、５％とか、１０％とか）になるように、プリチャージ電圧Ｖｐｒｃを調整するものである。また、複数の露光時間Ｔｃにおいて、前記任意のオン画素数割合（％）となるようにプリチャージ電圧Ｖｐｒｃを調整するものである。

図１８（ｂ）では、複数の露光時間Ｔｃとは、３２４Ｈと、その半分の１６２Ｈとしている。もちろん、本実施形態は、露光時間Ｔｃを３２４Ｈなどに限定するものではない。本実施形態は、複数の露光時間Ｔｃは、２つ以上設定すればよい。２つの露光時間Ｔｃを選択する場合、１つの露光時間Ｔｃは、１フレームに近い値を採用することが好ましい。例えば、１フレームが３４０Ｈであれば、３４０Ｈに近い方が好ましい。

また、外光の強度に応じて露光時間Ｔｃを変化させる。変化はステップ的に変化させることが好ましい。例えば、０〜１０００Ｌｘをレベル１の範囲とし、１０００〜１００００Ｌｘをレベル２の範囲とし、１万〜１０万Ｌｘをレベル３の範囲とすれば、レベル１の露光時間Ｔｃを３２０Ｈとし、レベル２の露光時間Ｔｃを２ビットシフトした１／４の８０Ｈとする。レベル３の露光時間Ｔｃをさらに２ビットシフトした１／４の２０Ｈとする。露光時間Ｔｃは８の倍数あるいは４の倍数とすることが好ましい。また、各レベルのステップ量は、２の倍数とすることが好ましい。

一例として、１フレームを構成する水平走査期間Ｄ（１フレーム＝ＤＨ）とすれば、第１の露光時間Ｔｃは、Ｄｘ０．６＜Ｔｃ＜Ｄとすることが好ましい。特に、Ｄｘ０．８＜Ｔｃ＜Ｄとすることが好ましい。説明を具体的にするため、１フレーム＝３４０Ｈとし、図１８（ｂ）は、第１の露光時間Ｔｃは３２４Ｈとしている。

第２の露光時間Ｔｃは、第１の露光時間Ｔｃの１／２近傍とすることが好ましい。一例として、１フレームを構成する水平走査期間Ｄ（１フレーム＝ＤＨ）とすれば、第２の露光時間Ｔｃは、Ｄｘ０．６ｘ０．５＜Ｔｃ＜Ｄｘ０．８とすることが好ましい。特に、Ｄｘ０．８ｘ０．５＜Ｔｃ＜Ｄｘ０．６とすることが好ましい。説明を容易にするため、１フレーム＝３４０Ｈとし、図１８（ｂ）は、第２の露光時間Ｔｃは３２４／２＝１６２Ｈとしている。

オン画素数割合ｂ直線は、ある外光照度（Ｌｘ）の時に、オン画素数割合（％）がｂ（％）（図１８では、ｂ＝０）となるようにプリチャージ電圧Ｖｐｒｃを印加したものである。第１の露光時間Ｔｃ＝３２４Ｈのときのオン画素数割合０（％）の直線は、外光照度Ｌの時、Ｂ点のプリチャージ電圧Ｖｐｒｃ＝ＶL0となる。第２の露光時間Ｔｃ＝３２４／２Ｈのときのオン画素数割合０（％）の直線は、外光照度Ｌの時、Ｃ点のプリチャージ電圧Ｖｐｒｃ＝ＶL02となる。Ｄ点は、撮像時に設定するプリチャージ電圧Ｖｐｒｃ＝Ｖkである。

プリチャージ電圧ＶｐｒｃのＶL0、ＶL02はプリチャージ電圧Ｖｐｒｃの変化により測定される電圧である。プリチャージ電圧ＶｐｒｃのＶL0、ＶL02により、プリチャージ電圧Ｖｐｒｃ＝Ｖｋが計算で求められる。

点Ｂと点Ｃ間距離は、ＶL0−ＶL02である。したがって、オン画素数割合ｂ（％）（露光時間Ｔｃ＝ＤＨ）と、オン画素数割合ｂ（％）（露光時間Ｔｃ＝Ｄ／２Ｈ）となるようにプリチャージ電圧Ｖｐｒｃを変化させることにより求まる。

点Ｂと点Ｃ間距離をｍとし、点Ｃと点Ｄ間距離をｎとする。ｍ：ｎの比は、外光照度Ｌ、Ｌ’、Ｌ’’にあっても、同一である。また、温度、外光の波長によってもほとんど変化しない。パネルの出荷時あるいは検査時もしくは調整時などにｍ：ｎの比率を求めておくことにより、ｍの値（もしくは相対的な大きさ）がわかれば、ｎの値（もしくは相対的な大きさ）を求めることができる。ｍの値は、プリチャージ電圧ＶｐｒｃとしてＶL0、ＶL02は測定し、このプリチャージ電圧Ｖｐｒｃから求めることができる。この求める方法については、後から詳しく説明する。

露光時間Ｔｃを変化させた場合、目標とするオン画素数割合（％）が同一であれば、任意の外光照度に対して、ｍ：ｎの比率は一定に保たれる。また、露光時間Ｔｃを変化させて複数のオン画素数割合ｂ（％）の直線は原点のＥ点を通る。本実施形態はこの性質を利用している。オン画素数割合がａ（％）（点線で示す）の直線は、原点Ｅを通過しない。しかし、先に説明したように、ＶL0＝ＶLa−ΔＶw・ａ／１００で求めることができる。ΔＶwは、パネルの出荷時あるいは検査時もしくは調整時などに求めておく。したがって、Ａ−Ｃ：Ｃ−Ｄの比率からＶｋを求めることができる。

ｍ：ｎ＝２：１とし、第１のプリチャージ電圧ＶL0＝２．０Ｖ、第２のプリチャージ電圧ＶL02＝１．２Ｖとすれば、ｍ＝０．８、ｎ＝０．４となる。このことから、補正後のプリチャージ電圧（すなわち、キャリブレーション電圧）Ｖｋ＝０．８Ｖとなる。

（３）プリチャージ電圧（すなわち、キャリブレーション電圧）の利用方法
上記のようにして求めたプリチャージ電圧Ｖｋ＝０．８Ｖを、撮像用プリチャージ電圧として印加して、上記で説明した撮像を行う。このプリチャージ電圧の補正を行うタイミングとしては、所定時間毎（例えば、１秒毎）に行えば、外光の強度が変化しても対応できる。

プリチャージ電圧Ｖｐｒｃを変化させ、オン画素数割合（％）を求める。すなわち、パネルのホトセンサ画素２７からデータを読み出しオン画素数割合（％）を取得する。オン画素数割合（％）が例えば、６０以上７０％以下など、予め設定した範囲内になるように、プリチャージ電圧Ｖｐｒｃを変化させていく。オン画素数割合（％）が所定の範囲のａ％になれば、オン画素数割合（％）が０％となる電圧ＶL0を算出し記憶する。

また、露光時間Ｔｃ１を１／２として第２の露光時間Ｔｃ２を設定し、プリチャージ電圧Ｖｐｒｃを変化させ、変化させたプリチャージ電圧Ｖｐｒｃに対するオン画素数割合（％）を求める。オン画素数割合（％）が例えば、６０以上７０％以下など、予め設定した範囲内になるように、プリチャージ電圧Ｖｐｒｃを変化させていく。オン画素数割合（％）が所定の範囲のａ％になれば、オン画素数割合（％）が０％となる電圧ＶL02を算出し記憶する。

以上のように、プリチャージ電圧Ｖｐｒｃを変化させるホトセンサ画素２７は同一で、露光時間ＴｃをＴｃ１、Ｔｃ２と変化させている。したがって、温度依存性はキャンセルされる。また、パネルのトランジスタ６２のしきい値Ｖｔばらつきもキャンセルできる。また、ＶL0、ＶL02と、予めパネル毎に測定したｍ、ｎから、補正されたプリチャージ電圧Ｖｋを求める。したがって、精度のよいプリチャージ電圧の設定を常に実施できる。

［５］商品出荷前の最適なプリチャージ電圧（すなわち、キャリブレーション電圧）の調整方法
（１）ｍ、ｎの値を求める方法
図１８で説明したように、最適なプリチャージ電圧（すなわち、キャリブレーション電圧）Ｖｐｒｃ＝Ｖｋを商品出荷前に設定するため、ｍ、ｎの比率、または、ＶL0とＶL02との差、ＶL02とＶkとの差を精度よく求める必要がある。以下、説明を容易にするため、ｍ、ｎの値を求めるとして説明する。

ｍ、ｎの値は、各パネルで測定され、ＥＥＰＲＯＭに設定される。もちろん、パネルのロット毎にｍ、ｎを測定し、ロットで共通した値を各パネルのＥＥＰＲＯＭに設定してもよい。

表示領域１０内のホトセンサのＶｔ電圧分布を求めるため、ホトセンサ画素２７が形成された領域を遮光状態、あるいは、一定の照度かつ均一な分布の光をホトセンサ画素２７が形成された領域に照射する。この遮光状態については、後から説明する。プリチャージ電圧Ｖｐｒｃをホトセンサ画素２７に印加した後、全ホトセンサ画素２７のオン／オフ状態を読み出す。

プリチャージ電圧Ｖｐｒｃは少なくとも０．０５Ｖ刻みで可変し、各プリチャージ電圧Ｖｐｒｃに対するホトセンサ画素２７のオン／オフ状態を記録する。以上の動作を繰り返すことにより、表示領域１０内のホトセンサ画素２７がどのような、プリチャージ電圧Ｖｐｒｃに対する分布を発生しているかを測定できる。測定結果により図２６に示すように、各処理ブロック６９１が選択するプリチャージ電圧Ｖｐｒｃの番号を導出し、選択した番号を、ホトセンサ画素２７の分布として、パネルモジュールに配置されたＥＥＰＲＯＭに記憶させる。

図２８は処理ブロック６９１に光を照射し、キャリブレーションＶｋに対応するプリチャージ電圧Ｖｐｒｃをプロットした一実施形態である。なお、光発生手段から照射される光量は、ＬＥＤ６７２に印加する電圧を調整することによって行ってもよいが、図２８（ｂ）に示すように、表示パネル１４８と光発生手段間に減光フィルタ７３１を配置して行ってもよい。減光フィルタ７３１を複数の透過率を有するものと置き換えることにより表示パネル１４８の処理ブロック６９１に入射する光速量を可変することができる。

図２８に示すように、ホトセンサ画素２７に入射する外光照度を変化させ、外光照度に対して一定のオン画素数割合（ａ％または０％）となるように、プリチャージ電圧Ｖｐｒｃを変化させる。この際、露光時間Ｔｃは同一にする。図２８では、外光照度を２００、５００、１０００、１５００Ｌｘに変化させて、各外光照度に対応するプリチャージ電圧Ｖｐｒｃの点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ及び遮光状態のＶ０点をプロットしている。

図２８の直線は、同一のオン画素数割合になるように、複数の露光時間Ｔｃに変化させて、外光照度とプリチャージ電圧Ｖｐｒｃの関係を求める。この複数の関係式から、ｍ、ｎ値が求まる。

なお、外光照度のレンジが異なると、図１８（ａ）のΔＶｗが変化する。そのため、外光照度が大きく異なる場合は、ｍ、ｎの値を変化させる必要がある。したがって、図２９に示すように、外光照度レンジが異なる（図２８は、およそ０〜２０００Ｌｘの範囲であり、図２９は、２００００Ｌｘの範囲である）と、異なるレンジで、ｍ、ｎ、Ｖ０を測定しておく必要がある。

本実施形態は、複数のレンジで、ｍ、ｎ、Ｖ０など表示パネルを商品として出荷する前に測定し、ＥＥＰＲＯＭに格納している。オートキャリブレーションを実施する場合は、レンジ毎に対応するｍ、ｎあるいはそれに対応する値を読み出し、使用する。

（２）第２の求める方法
図２８では、横軸を外光照度の絶対値としたが、ｍ、ｎなどの値の算出のためには、外光照度の絶対値は不要である。つまり、相対値であればよい。例えば、図２８において、１５０００Ｌｘの位置を１としてプリチャージ電圧ＶｐｒｃのＤ点を測定する。また、光量を２／３に減衰させる減光フィルタ７３１を光路中に挿入する。この時のプリチャージ電圧ＶｐｒｃのＤ点を測定する。以下同様に、光量を１／３に減衰させる減光フィルタ７３１を光路中に挿入する。この時のプリチャージ電圧ＶｐｒｃのＢ点を測定する。

図２８の直線は、図１８で説明したように、オン画素数がａ％になる関係式と、前記状態と同一の露光時間Ｔｃでオン画素数割合がａ％になる関係式を求める。なお、ａの値は０以上２０以下である。また、図１８で説明したように、オン画素数割合ａ％の関係式を求め、オン画素数が０％あるいは他の任意のオン画素数割合の関係式に換算してもよい。

以上のように測定することにより、外光照度に対する最適プリチャージ電圧Ｖｐｒｃ（キャリブレーション電圧Ｖｋ）の関係式を求めることができる。

（３）調整ツール
ｎの値を精度よく設定するためには、図２３に図示するような、調整ツール６８１を用いる。図２３は、調整ルール６８１は、階段状の形状をしている。階段は複数の平面（Ａ、Ｂ、Ｃ）を有している。各平面は、表示パネル１４８のホトセンサ画素２７の形成面から異なる距離で位置するように構成されている。例えば、平面Ａは、１ｍｍであり、平面Ｂは５ｍｍであり、平面Ｃは１０ｍｍである。なお、平面Ａ、Ｂ、Ｃは光１５１を遮光する物で構成されている。

調整ツール６８１は、平面Ａは対象物６８１が接触した状態を示す。平面Ｃは指６８１などが入力面から離脱した状態を示す。平面Ｂは平面Ａと平面Ｃとの中間状態である。対象物が良好に入力されるためには、空中入力されず、また、入力面に接触時に接触したということを誤認識なく判定できることである。

したがって、図２３（ｂ）などに示すように、調整ツール６８１を表示面１０に配置した場合、平面Ａが完全に接触として判定でき、平面Ｃが認識されないことが重要になる。以上の状態を達成するために、図２２、図２５などの光照射手段でホトセンサ画素２７に光を照射し、プリチャージ電圧Ｖｐｒｃあるいは露光時間Ｔｃを調整する。調整により、平面Ａが完全に認識でき（対象物６８１が接触した状態）、かつ平面Ｃが認識できない（対象物６８１が入力面から隔離され、空中入力されない）ようにする。この状態のプリチャージ電圧Ｖｐｒｃがキャリブレーション電圧Ｖｋとなる。

（４）調整時の遮光板の配置
図１９に示すように、上記で行う調整時に表示領域１０の一部に遮光板６４１あるいはフィルム６４１をキャリブレーション時に配置する。遮光板６４１は支点で回転し、キャリブレーション時以外は、表示領域１０から取り除けるように構成されている。遮光板６４１を、キャリブレーション時に表示パネルの表面に実装される。

なお、遮光板６４１は、完全な遮光物を意味する物ではない。透過率が２０％以下のものであれば十分対応できる。また、ホトセンサ６４に感度がある光を遮光するものであればよい。ホトセンサ６４がポリシリコンで構成されている場合は、主波長が５００ｎｍ以下の光を遮光させる。遮光板６４１は、常時、表示パネルのホトセンサ画素２７が形成された面に配置しておいてもよい。この箇所が座標入力箇所として使用できないだけである。

また、表示領域１０に遮光板６４１の代わりに遮光シールを貼り付けてもよい。遮光シールの下（影）の部分の照度あるいはホトセンサ画素２７の状態がわかれば、Ｖ０またはキャリブレーション電圧を知ることができる。つまり、図１８に図示するＶ０または外光照度の応じたキャリブレーション電圧は、遮光状態のホトセンサ画素２７がオン状態を保持する電圧もしくはこれに相関する電圧である。

（５）調整時のプリチャージ電圧の印加方法
調整時のプリチャージ電圧Ｖｐｒｃは、表示領域１０の所定箇所に所定プリチャージ電圧Ｖｐｒｃを印加することに限定するものではない。

（５−１）３つの領域への印加
例えば、図２０に示すようにフレーム毎に、表示領域１０の各箇所に印加するプリチャージ電圧Ｖｐｒｃを変化させてもよい。

図２０において、表示領域１０は少なくとも３つの領域に区分されている。第１フレーム（第１Ｆ）では、表示領域１０の上部はプリチャージ電圧Ｖｐｒｃ＝Ｖ１＝２．５Ｖが印加され、中央部はプリチャージ電圧Ｖｐｒｃ＝Ｖ２＝２．３Ｖが印加され、下部はプリチャージ電圧Ｖｐｒｃ＝Ｖ３＝２．５Ｖが印加されている。

第１フレームの次の第２フレーム（第２Ｆ）では、表示領域１０の上部はプリチャージ電圧Ｖｐｒｃ＝Ｖ１＝２．３Ｖが印加され、中央部はプリチャージ電圧Ｖｐｒｃ＝Ｖ２＝２．５Ｖが印加され、下部はプリチャージ電圧Ｖｐｒｃ＝Ｖ３＝２．１Ｖが印加されている。

第２フレームの次の第３フレーム（第３Ｆ）では、表示領域１０の上部はプリチャージ電圧Ｖｐｒｃ＝Ｖ１＝２．５Ｖが印加され、中央部はプリチャージ電圧Ｖｐｒｃ＝Ｖ２＝２．１Ｖが印加され、下部はプリチャージ電圧Ｖｐｒｃ＝Ｖ３＝２．３Ｖが印加されている。

図２０は、３フレームで１周期である。１周期では、表示領域１０の上部は、プリチャージ電圧Ｖｐｒｃ＝２．１Ｖ、２．３Ｖ、２．５Ｖが印加される。したがって、１周期で平均すればプリチャージ電圧Ｖｐｒｃは２．３Ｖである。同様に、表示領域１０の上部は、プリチャージ電圧Ｖｐｒｃ＝２．１Ｖ、２．３Ｖ、２．５Ｖが印加される。したがって、１周期で平均すればプリチャージ電圧Ｖｐｒｃは２．３Ｖである。表示領域１０の中部は、プリチャージ電圧Ｖｐｒｃ＝２．３Ｖ、２．５Ｖ、２．１Ｖが印加される。したがって、１周期で平均すればプリチャージ電圧Ｖｐｒｃは２．３Ｖである。表示領域１０の下部は、プリチャージ電圧Ｖｐｒｃ＝２．５Ｖ、２．１Ｖ、２．３Ｖが印加される。したがって、１周期で平均すればプリチャージ電圧Ｖｐｒｃは２．３Ｖである。したがって、表示領域１０の各部は１周期でに印加されるプリチャージ電圧Ｖｐｒｃの平均値は同一である。

なお、プリチャージ電圧Ｖｐｒｃは表示領域１０の全てのホトセンサ画素２７に印加することに限定されない。例えば、偶数番目のホトセンサ画素２７のみに印加してもよいことはいうまでもない。

（５−２）ブロック毎の印加
図２０は、表示領域１０を少なくとも３つの領域に分割した実施形態であった。この実施形態に限定されない。例えば、図２１に示すように、処理ブロック６９１で選択したプリチャージ電圧Ｖｐｒｃを印加し、各処理ブロック６９１で選択するプリチャージ電圧Ｖｐｒｃを変化させてもよい。

図２１（ａ）は第１フレームでのプリチャージ電圧Ｖｐｒｃの印加状態である。図２１（ｂ）は第２フレームでのプリチャージ電圧Ｖｐｒｃの印加状態である。

図２１において、処理ブロック６９１の数字は選択して印加したプリチャージ電圧Ｖｐｒｃの番号をあらわしている。周期は２フレームである。図２１でも明らかなように、第１フレームでプリチャージ電圧ＶｐｒｃのＶ１（図では１と図示している）を印加した処理ブロック６９１は、第２フレームではプリチャージ電圧Ｖｐｒｃ＝Ｖ４（図では４と図示している）を印加している。第１フレームでプリチャージ電圧ＶｐｒｃのＶ１を印加した処理ブロック６９１は、第２フレームではプリチャージ電圧Ｖｐｒｃ＝Ｖ４を印加している。第１フレームでプリチャージ電圧ＶｐｒｃのＶ２を印加した処理ブロック６９１は、第２フレームではプリチャージ電圧Ｖｐｒｃ＝Ｖ３を印加している。第１フレームでプリチャージ電圧ＶｐｒｃのＶ４を印加した処理ブロック６９１は、第２フレームではプリチャージ電圧Ｖｐｒｃ＝Ｖ１を印加している。第１フレームでプリチャージ電圧ＶｐｒｃのＶ３を印加した処理ブロック６９１は、第２フレームではプリチャージ電圧Ｖｐｒｃ＝Ｖ２を印加している。

プリチャージ電圧ＶｐｒｃのＶ１とＶ４との平均値と、プリチャージ電圧ＶｐｒｃのＶ２とＶ３との平均値とは同一になるようにしている。

（６）光発生手段の構成
各パネルでのｍ、ｎの値を安定して測定するためには、安定した光発生手段が必要である。そのため、その光発生手段について説明する。

（６−１）第１の光発生手段
第１の光発生手段は、図２２に示すように、１つあるいは複数のＬＥＤ６７２から構成される光発生手段を用いて、各パネルに光１５１を照射する。

ＬＥＤ６７２の出射側には、拡散板６７３が配置されている。ＬＥＤ６７２はケース６７４内に配置される。拡散板６７３はＬＥＤ６７２などの光発生手段からの光を拡散され、均一な面光発生手段を発生させる。このように、構成された光発生手段は、図２２（ｂ）のように、パネル１４８の表示領域１０の処理ブロック６９１上に配置される。図２２などで説明した光発生手段は、所定の照度（光束量）を発生するように調整されている。また、光発生手段は、光の発生を周期的にオン（光を照射）、オフ（光の発生を停止）できるように構成されている。

図２４に示すように、処理ブロックには、担当の照度を照射される領域が規定されている。図２４において、処理ブロック６９１ａは、光発生手段により１００Ｌｘの光が照射される。処理ブロック６９１ｂは、光発生手段により１０００Ｌｘの光が照射される。処理ブロック６９１ｃは、光発生手段により１万Ｌｘの光が照射される。処理ブロック６９１ｄは、光発生手段により１０万Ｌｘの光が照射される。

表示パネル１４８には、プリチャージ電圧Ｖｐｒｃが印加される。また、光発生手段は、光をオン／オフさせる。表示パネル１４８の制御手段は、光のオン／オフに同期して監視する。各処理ブロック６９１では、最適なプリチャージ電圧Ｖｐｒｃを測定するとともに、各光強度でのＶ０電圧、Ｖｋ電圧を求める。

（６−２）第２の光発生手段
図２５は、ＬＥＤ６７２などの光発生手段の出射側に正レンズ７０１を配置した構成である。ＬＥＤ６７２の発光強度はボリウムＶＲ（ＶＲ１、ＶＲ２、ＶＲ３）により調整することができる。ＬＥＤ６７２からの光は、レンズ７０１により略平衡光に変換される。略平衡光とは、主光線の指向角が５度（ＤＥＧ）以下の狭指向性の光である。狭指向性の光は、表示パネル１４８の指定する処理ブロック６９１に入射する。

（６−３）変更例
なお、調整用の処理ブロック６９１を指定して光照射を行うとしたがこれに限定するものではない。

表示パネル１４８の表示領域１０の全体に光を照射して行ってもよい。また、１つの光量を照射する処理ブロック６９１を複数設けて、各処理ブロック６９１に光量を照射してもよい。例えば、図２７（ａ）に示すように、表示領域１０に光照射範囲７２１を設け、この範囲に光を照射してもよい。図２７（ｂ）に示すように、プリチャージ電圧Ｖｐｒｃを可変し、プリチャージ電圧Ｖｐｒｃに対するオン画素数割合を測定あるいは計測する。また、１つの光発生手段からの照射光をホトセンサ画素２７が形成された面を順次走査して移動させてもよい。

（６）変更例
図２８、図２９では、複数の外光照度に対して、プリチャージ電圧Ｖｐｒｃを調整するとしたが、図１８に説明したように、１つの外光照度に対して、複数に露光時間Ｔｃを変化させ、それぞれにオン画素数割合が同一になるようにプリチャージ電圧Ｖｐｒｃを調整することにより、ｍ、ｎあるいはこれに関係する数値が求まる。したがって、関係式を求める必要はない。しかし、図２８、図２９に示すように、関係式を求めることにより、ｍ、ｎなどの算出精度が向上する。

また、プリチャージ電圧Ｖｐｒｃを可変してキャリブレーション電圧Ｖｋなどを求めるとしたが、図２６に示すように、露光時間Ｔｃを可変してもよい。また、プリチャージ電圧Ｖｐｒｃと露光時間Ｔｃの両方を変化させてもよいことはいうまでもない。但し、露光時間Ｔｃとプリチャージ電圧Ｖｐｒｃとは以前に説明したように一定の関係を維持するように変化させる。

［６］変更例
本発明は上記各実施形態に限らず、その主旨を逸脱しない限り種々に変更することができる。

例えば、液晶表示装置に限らず、有機ＥＬ素子や無機ＥＬ素子などの自己発光表示装置でも適用できる。また、ＳＥＤ（商標）、ＰＤＰ（プラズマディスプレイパネル）、液晶表示デバイス、カーボンナノチューブ（Carbon nano tube、CNT）を用いたディスプレイ、陰極線管（CRT、Cathode Ray Tube）などの他のディスプレイにも適用できる。また、アクティブブロック表示パネルだけでなく、単純ブロック表示パネルでも適用できる。

本発明の一実施形態の液晶表示装置のブロック図である。 同じく液晶表示装置の拡大説明図である。 同じく画素の等価回路図である。 液晶表示装置の縦断面図である。 ホトセンサ画素の等価回路図である。 同じくホトセンサ画素の等価回路図である。 影部分（ａ）と外光照射部分（ｂ）のホトセンサ画素の等価回路図である。 液晶表示装置の周辺の回路図である。 露光時間と外光との関係を示すグラフである。 各信号のタイミングチャートである。 プリチャージ電圧と時間の関係を示す図である。 露光時間とプリチャージ電圧のタイミングチャートである。 マトリックス処理の説明図である。 指入力時の液晶表示装置の縦断面図である。 指入力時の液晶表示装置の縦断面図である。 オン画素数割合とプリチャージ電圧のグラフである。 オン画素数割合とプリチャージ電圧のグラフである。 オン画素数割合とプリチャージ電圧と外部照度のグラフである。 表示パネルの遮光部の説明図である。 プリチャージ電圧の第１の印加方法の説明図である。 プリチャージ電圧の第２の印加方法の説明図である。 第１の光発生手段の構成の説明図である。 調整ツールの構成の説明図である。 光照射方法の説明図である。 第２の光発生手段の構成の説明図である。 露光時間とプリチャージ電圧と照度強度のグラフである。 オン画素数割合とプリチャージ電圧と外部照度のグラフである。 プリチャージ電圧と外部照度のグラフである。 プリチャージ電圧と外部照度のグラフである。

符号の説明

１０ 表示領域
１１ アレイ基板
１６ 画素
２６ 表示画素
２７ ホトセンサ画素
３１ 共通信号線
６１ 画素電極
６２ａ 第１ＴＦＴ
６２ｂ 第２ＴＦＴ
６２ｃ 第３ＴＦＴ
６３ コンデンサ（補助容量）
６４ ホトセンサ

Claims (11)

1. 縦横に列設される信号線及び第１ゲート線と、前記信号線及び前記第１ゲート線の各交点に対応して配置される表示画素と、前記表示画素に対応して設けられる複数のホトセンサ画素とを表示領域に一体的に備えた平面表示装置において、
   予め決められた外光照度に対して、前記複数のホトセンサ画素の中で予め決められた割合のホトセンサ画素が前記外光に反応するように、前記ホトセンサ画素の撮像時の撮像パラメータを記憶した記憶手段を有する
   ことを特徴とする平面表示装置。
2. 前記撮像パラメータは、前記ホトセンサ画素が撮像を行うときに前記ホトセンサ画素へ供給されるプリチャージ電圧である
   ことを特徴とする請求項１記載の平面表示装置。
3. 露光時間を一定にした状態で、複数の外光照度に対して調整用撮像パラメータをそれぞれ求め、
   前記複数の調整用撮像パラメータに基づいて前記撮像時の撮像パラメータを求める
   ことを特徴とする請求項１記載の平面表示装置。
4. 前記撮像パラメータは、前記表示領域を複数のブロックに区画し、前記ブロックのそれぞれについて求められている
   ことを特徴とする請求項１記載の平面表示装置。
5. 前記外光照度には、遮光状態の照度含まれる
   ことを特徴とする請求項１記載の平面表示装置。
6. 前記外光照度は、一定の照度で、かつ、均一な分布の外光に基づく照度である
   ことを特徴とする請求項１記載の平面表示装置。
7. 前記ホトセンサ画素を構成するホトセンサが、非晶質または多結晶半導体膜から構成されている
   ことを特徴とする請求項１記載の平面表示装置。
8. 前記ホトセンサ画素を構成するホトセンサが、多結晶シリコン膜から構成されている
   ことを特徴とする請求項１記載の平面表示装置。
9. 前記ホトセンサ画素は、
   前記第１ゲート信号線と平行に配された第２ゲート信号線からの第２ゲート信号によってオン／オフする第１スイッチング素子と、
   前記第１スイッチング素子がオン状態のときに、前記信号線と平行に配されたプリチャージ電圧供給線から所定のプリチャージ電圧が印加されて電荷が蓄積されるコンデンサと、
   前記コンデンサにより蓄積された電荷を光の強弱に応じて光リーク量を変化させて放電するホトセンサと、
   前記コンデンサからの放電電圧に基づいてオン／オフする第２スイッチング素子と、
   前記第１ゲート信号線と平行に配された第３ゲート信号線からの第３ゲート信号によって、前記第２スイッチング素子とホトセンサ信号出力線との間をオン／オフする第３スイッチング素子と、
   を有している
   ことを特徴とする請求項１記載の平面表示装置。
10. 前記ホトセンサ画素が前記絶縁基板上にマトリックス状に複数配され、
    前記マトリックス状に配された複数のホトセンサ画素で一つのブロックを構成し、
    前記ブロックが前記絶縁基板上に複数設けられ、
    前記ブロック毎にオン状態、または、オフ状態の前記ホトセンサの数をカウントし、前記カウントした数によって前記ブロックにおける前記ホトセンサがオン状態、または、オフ状態であるかを判断するホトセンサ処理手段を有する
    ことを特徴とする請求項９記載の平面表示装置。
11. 縦横に列設される信号線及び第１ゲート線と、前記信号線及び前記第１ゲート線の各交点に対応して配置される表示画素と、前記表示画素に対応して設けられる複数のホトセンサ画素とを表示領域に一体的に備えた平面表示装置の調整方法において、
    予め決められた外光照度に対して、前記複数のホトセンサ画素の中で予め決められた割合のホトセンサ画素が前記外光に反応するように、前記ホトセンサ画素の撮像時の撮像パラメータを調整する
    ことを特徴とする平面表示装置の調整方法。
    

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