JP2010243536A - 液晶装置及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】回路規模の増加やソフトの複雑化を行うことなく、指等の指示手段の位置を精度良く特定することができる液晶装置及び電子機器を提供する。
【解決手段】任意の個数の画素部７２毎に配置され、光強度を検出する複数の光センサー部１５０ａと、光センサー部１５０ａの検出値を、当該光センサー部１５０ａに対応する画素部７２の表示階調に応じて補正する補正部１５０ｂとを備える。補正部１５０ｂは、画素部７２の蓄積容量（保持容量）Ｃｓと光センサー部１５０ａの蓄積容量Ｃｋとを一定期間接続して、蓄積容量Ｃｓの電荷に応じて蓄積容量Ｃｋを充電することで、光センサー部１５０ａの検出値を補正する。
【選択図】図４

Description

本発明は、タッチパネル機能を有する液晶装置及びそれを備えた電子機器に関する。

従来、複数の画素部毎に、或いは任意の個数の画素部を一群とする群毎に光センサーを配置し、画素部を透過する透過光による画像表示、及び指等の指示手段を介した液晶装置への情報入力を可能にする、所謂タッチパネル機能を有する液晶装置が提案されている。
このようなタッチパネル機能を有する液晶装置として、外光や画素部を透過する透過光の強弱による検出感度の飽和や無検出をなくすために、外光や上記透過光の強弱に応じて光センサーに入射する光を制御する光量調節部を設けるものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００８−２５７４９５号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の液晶装置にあっては、光量調節部を設ける必要があるため、回路規模が増大する。また、光量調節部を制御するソフトの複雑化や、液晶部分が大きくなることに起因する開口率の低下などの欠点もある。
そこで、本発明は、回路規模の増加やソフトの複雑化を行うことなく、指等の指示手段の位置を精度良く特定することができる液晶装置及び電子機器を提供することを課題としている。

上記課題を解決するために、本発明に係る液晶装置は、複数の画素が配列された第１の基板と、前記第１の基板に対向配置された第２の基板と、前記第１の基板及び前記第２の基板に挟持された液晶層と、任意の個数の画素毎に配置され、光強度を検出する複数の光センサー部と、前記光センサー部の検出値を、当該光センサー部に対応する前記画素の階調に応じて補正する補正部と、を備えることを特徴としている。
表示画面を指示する指などの指示手段が存在しない場合、外光が指示手段に遮られずそのまま光センサー部に照射されるので、光センサー部は外光の強度のみを検出することになる。一方、指示手段が存在する場合には、外光が指示手段に遮られるが、その代わり画素から発せられる光が指示手段に反射し、その反射光が光センサー部に照射される。

外光強度が弱く、且つ画素からの光強度が強い場合、指示手段によって外光が遮られる部分と、指示手段が存在せず外光が遮られない部分とで、光センサー部の検出値が同程度となってしまい、指示手段の位置を特定することが困難となる。
そこで、上記のように、光センサー部の検出値を、対応する画素の階調に応じて補正することで、回路規模の増加やソフトの複雑化を行うことなく、画像からの光によって光センサー部の検出値が影響を受けるのを抑制することができる。したがって、外光強度が弱く、画素からの光強度が強い場合であっても、指示手段の位置を精度良く特定することができる。

また、本発明に係る液晶装置は、上記において、前記画素は、階調に応じた画像信号が書き込まれる画素電極と、該画素電極に一端が接続され他端が共通電極に接続された保持容量と、を備え、前記光センサー部は、光を検知する受光素子と、前記受光素子の光電流に応じた電荷を蓄積する蓄積容量と、を備え、前記補正部は、前記保持容量と前記蓄積容量とを一定期間接続することで、前記光センサー部の検出値を補正することを特徴としている。
このように、保持容量と蓄積容量とを接続することで、保持容量の電荷を蓄積容量に入力することができる。したがって、簡易な回路構成で画素の階調に応じた適正な補正を施すことができ、画像からの光の影響を抑制することができる。

さらに、本発明に係る液晶装置は、上記において、前記補正部は、検出値の補正を行う前記光センサー部に対応する画素の画素電極に前記画像信号が書き込まれる直前に、前記保持容量と前記蓄積容量とを一定期間接続することを特徴としている。
これにより、保持容量の電荷を蓄積容量へ移動した直後に、新たな画像信号による画素書き込みを行うことができるので、保持容量と蓄積容量とを接続することに起因して画素電圧が変化することによる表示画像への悪影響を最小限に抑えることができる。

また、本発明に係る液晶装置は、上記において、周期的に極性反転した前記画像信号を前記画素電極に書き込むように構成されており、前記光センサー部は、前記受光素子が検知する光強度が強いほど、前記蓄積容量の電荷が充電されるように構成されており、前記補正部は、前記画素の画素電極に、表示画像の輝度が高いほど電位が高くなる前記画像信号を供給している状態であるときに、前記保持容量と前記蓄積容量とを接続することを特徴としている。

これにより、画素電圧と光センサー部の電圧とが逆極性のときに、光センサー部の検出値の補正を行うことができる。したがって、表示画像の輝度が高いほど保持容量から蓄積容量への充電度合を大きくすることができ、光センサー部の検出値の補正を適正に行うことができる。
さらに、本発明に係る液晶装置は、上記において、前記光センサー部は、複数の画素毎に分割された領域毎に配置されており、前記補正部は、前記光センサー部に対応する複数の画素における複数の保持容量と、当該光センサー部の蓄積容量とを一定期間同時に接続することで、前記光センサー部の検出値を補正することを特徴としている。

これにより、光センサー部の検出値の補正量を、当該光センサー部の周囲の明るさの平均に応じた量にすることができる。このように、各方位から照射される画像の光に応じて、光センサー部の検出値を補正することができる。
また、本発明に係る電子機器は、上記の何れかの液晶装置を備えることを特徴としている。
これにより、回路規模の増加やソフトの複雑化を行うことなく、光センサー部に対する画像からの光の影響を抑制し、指示手段の接触位置の検出を精度良く行うことができるタッチパネル機能を有する電子機器とすることができる。

本実施形態における液晶装置の平面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ´断面図である。 画像表示領域を構成する複数の画素の配置を示す図である。 画素部及び光検出回路部の具体的構成を示す回路図である。 正極性書込と負極性書込について説明する図である。 本実施形態の動作を説明するためのタイミングチャートである。 一般的な液晶装置の光検出方法を説明する図である。 本実施形態における光検出方法を説明する図である。 画素書き込みの別の例を説明する図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
先ず、図１及び図２を参照しながら、本実施形態に係る液晶装置１の全体構成を説明する。
図１は、本実施形態における液晶装置１の平面図である。また、図２は、図１のＩＩ−ＩＩ´断面図である。本実施形態に係る液晶装置１は、駆動回路内蔵型のＴＦＴアクティブマトリクス駆動方式で駆動される。

液晶装置１は、ＴＦＴアレイ基板（第１基板）１０と対向基板（第２基板）２０とが対向配置された構成となっている。ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０とは、複数の画素部が設けられた表示領域である画像表示領域１０ａの周囲に位置するシール領域に設けられたシール材５２により相互に接着されている。そして、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間には、液晶層５０が封入されている。
シール材５２は、両基板を貼り合わせるための、例えば紫外線硬化樹脂、熱硬化樹脂等からなり、製造プロセスにおいてＴＦＴアレイ基板１０上に塗布された後、紫外線照射、加熱等により硬化させられたものである。シール材５２中には、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間隔（基板間ギャップ）を所定値とするためのグラスファイバ或いはガラスビーズ等のギャップ材が散布されている。

シール材５２が配置されたシール領域の内側に並行して、画像表示領域１０ａの額縁領域を規定する遮光性の額縁遮光膜５３が、対向基板２０側に設けられている。但し、このような額縁遮光膜５３の一部又は全部は、ＴＦＴアレイ基板１０側に内蔵遮光膜として設けられてもよい。
画像表示領域１０ａの周辺には周辺領域が存在する。本実施形態においては、ＴＦＴアレイ基板１０の中心から見て、額縁遮光膜５３より以遠を周辺領域として規定する。

周辺領域のうちシール材５２が配置されたシール領域の外側に位置する領域には、データ線駆動回路１０１及び外部回路接続端子１０２がＴＦＴアレイ基板１０の一辺に沿って設けられている。走査線駆動回路１０４は、この一辺に隣接する２辺の一方に沿い、且つ、額縁遮光膜５３に覆われるようにして設けられている。センサー用走査回路２０４は、後述する光検出回路部を動作させるための信号を当該光検出回路部に供給するものであり、画像表示領域１０ａを介して走査線駆動回路１０４に向かい合うように設けられている。走査線駆動回路１０４とセンサー用走査回路２０４とは、額縁遮光膜５３に覆われるように形成された複数の配線１０５によって相互に電気的に接続されている。

上記周辺領域には、後述する光検出回路部から出力される出力信号を処理する制御回路２０１が形成されている。この制御回路２０１は、画像表示領域１０ａとの接続を簡単にするために、例えば、データ線駆動回路１０１と一体に形成する。
また、ＴＦＴアレイ基板１０の背後に設けられるバックライトは、外部回路接続端子１０２に接続されるフレキシブル配線基板（ＦＰＣ）に搭載されたＩＣ回路等によって制御される。

対向基板２０の４つのコーナー部には、両基板間の上下導通端子として機能する上下導通材１０６が配置されている。他方、ＴＦＴアレイ基板１０にはこれらのコーナー部に対向する領域において上下導通端子が設けられている。これらにより、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間で電気的な導通をとることができる。
図２において、ＴＦＴアレイ基板１０上には、画素スイッチング用のＴＦＴや走査線、データ線等の配線が形成された後の画素電極１２２上に、配向膜が形成されている。他方、対向基板２０上には、共通電極１２３の他、格子状又はストライプ状の遮光膜２３、更には最上層部分に配向膜が形成されている。液晶層５０は、例えば一種又は数種類のネマティック液晶を混合した液晶からなり、これら一対の配向膜間で、所定の配向状態をとる。

なお、図１及び図２に示したＴＦＴアレイ基板１０上には、これらのデータ線駆動回路１０１、走査線駆動回路１０４等の駆動回路に加えて、画像信号線上の画像信号をサンプリングしてデータ線に供給するサンプリング回路、複数のデータ線に所定電圧レベルのプリチャージ信号を画像信号に先行して各々供給するプリチャージ回路、製造途中や出荷時の当該電気光学装置の品質、欠陥等を検査するための検査回路等を形成してもよい。
図３は、画像表示領域１０ａを構成する複数の画素の配置を示す図である。
この図３に示すように、画像表示領域１０ａには、マトリクス状に形成された複数の画素部７２と、複数の光検出回路部１５０と、が配置されている。これら複数の画素部７２は、任意の個数の画素部７２を一群とする群毎に、光検出回路部１５０に電気的に接続されている。光検出回路部１５０は、上記群を構成する複数の画素部７２の略中央位置に配置する。

図４は、画素部７２及び光検出回路部１５０の具体的構成を示す回路図である。
（画素部の構成）
画素部７２は、画素スイッチング素子として機能するｎチャネル型の薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと称す）１２１と、画素容量Ｃ_LCと、蓄積容量（保持容量）Ｃｓとを有する。
各画素部７２については互いに同一構成なので、ｎ行ｍ列の画素部について説明すると、ＴＦＴ１２１のゲート電極はｎ行目の走査線ＧＬに接続される一方、そのソース電極はｍ列目のデータ線ＤＬに接続され、そのドレイン電極は画素容量Ｃ_LCの一端である画素電極１２２に接続されている。

また、画素容量Ｃ_LCの他端は共通電極１２３に接続されている。この共通電極１２３は、全ての画素部７２にわたって共通である。
画素容量Ｃ_LCは、画素電極１２２と共通電極１２３とで誘電体の一種である液晶を挟持しており、画素電極１２２と共通電極１２３との差電圧を保持する構成となっている。この構成において、画素容量Ｃ_LCでは、その透過光量が当該保持電圧の実効値に応じて変化することになる。
また、蓄積容量Ｃｓの一端は画素電極１２２に接続され、その他端は共通電極１２３に接続されている。

（光検出回路部の構成）
光検出回路部１５０は、光センサー部１５０ａ及び補正部１５０ｂを含んで構成されている。図４においては、（ｎ＋１）〜（ｎ＋４）行目のｍ〜（ｍ＋３）列目の画素部７２を一群とし、この群に属する各画素部７２に電気的に接続された光検出回路部１５０を示している。
光センサー部１５０ａは、フォトダイオード等の受光素子１５１、蓄積容量Ｃｋ、リセット用の薄膜トランジスタ（ＴＦＴｒｅ）１５２、信号増幅用の薄膜トランジスタ（ＴＦＴａｍｐ）１５３、及び出力制御用の薄膜トランジスタ（ＴＦＴｓｗ）１５４を備える。

受光素子１５１は、液晶装置１の表示画面側（図２における上側）から照射される光を受光する。
ＴＦＴｒｅ１５２のゲート電極は、蓄積容量Ｃｋのリセット用信号線３５０に接続されている。また、ＴＦＴｒｅ１５２のソース電極は受光素子１５１接続され、ドレイン電極はＴＦＴａｍｐ１５３のソース電極に接続されている。
ＴＦＴｒｅ１５２は、センサー用走査回路２０４からリセット用信号線３５０を介してＨレベルのＣｋリセット信号が供給されることで、オン状態（動通状態）となる。
ＴＦＴａｍｐ１５３のゲート電極は、受光素子１５１に接続されている。また、ＴＦＴａｍｐ１５３のソース電極は電源線３５２に接続され、ドレイン電極はＴＦＴｓｗ１５４のソース電極に接続されている。

ＴＦＴｓｗ１５４のゲート電極は、光センサー部１５０ａの出力読み出し用信号線３５３に接続されている。また、ＴＦＴｓｗ１５４のソース電極はＴＦＴａｍｐ１５３に接続され、ドレイン電極は光センサー部１５０ａの出力線３５４に接続されている。
ＴＦＴｓｗ１５４は、制御回路２０１から出力読み出し用信号線３５３を介してＨレベルの出力読み出し信号が供給されることで、オン状態となる。
受光素子１５１が入射光を受光すると、受光素子１５１に光電流が生じる。蓄積容量Ｃｋには、受光素子１５１に発生した光電流に応じて電荷が充電される。そして、ＴＦＴｒｅ１５２、ＴＦＴａｍｐ１５３及びＴＦＴｓｗ１５４の夫々の動作に応じて、受光素子１５１に電気的に接続された電源線３５１とノードＮａとの間の電圧に対応した出力信号が出力線３５４から読み出される。

入射光の強度が強いほど、受光素子１５１の抵抗値は小さくなる。そのため、入射光の強度が強いほど、光センサー部１５０ａの出力電圧（検出値）は小さくなる。このように、入射光の強度に応じて蓄積容量Ｃｋの充電度合が変わる。
補正部１５０ｂは、画素部７２の蓄積容量Ｃｓと光センサー部１５０ａの蓄積容量Ｃｋとを接続するための、接続用の薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴｃｏと称す）１５５により構成されている。
ＴＦＴｃｏ１５５のゲート電極は、蓄積容量Ｃｓと蓄積容量Ｃｋとを接続する接続用信号線３５５に接続されている。また、ＴＦＴｃｏ１５５のソース電極は蓄積容量Ｃｓの一端（画素電極１２２）に接続され、ドレイン電極は蓄積容量Ｃｋの一端（ノードＮａ）に接続されている。

ＴＦＴｃｏ１５５は、センサー用走査回路２０４から接続用信号線３５５を介してＨレベルのＣｋ−Ｃｓ接続信号が供給されることで、オン状態となる。
説明を再び図１及び図２に戻すと、走査線駆動回路１０４は、１垂直走査期間（１フレーム期間）にわたって、走査信号ＧＡＴＥを各走査線ＧＬに順次供給するものである。すなわち、走査線駆動回路１０４は、走査線ＧＬを１行目から順番に選択すると共に、選択した走査線ＧＬへの走査信号ＧＡＴＥを選択電圧に相当するＨレベルとし、それ以外の走査線ＧＬへの走査信号ＧＡＴＥを非選択電圧（接地電位Ｇｎｄ）に相当するＬレベルとする。これにより、選択した走査線ＧＬに接続された画素部７２のＴＦＴ１２１が全てオン状態となる。

また、データ線駆動回路１０１は、走査線駆動回路１０４により選択される走査線ＧＬに位置する画素の表示階調に応じた電圧であって、且つ指定された極性の電圧のデータ信号（画像信号）を、各データ線ＤＬにそれぞれ供給する。
本実施形態では、１垂直走査期間（１フレーム期間）において画素に書き込む極性をすべて同一とし、正極性書込と負極性書込とを１フレーム期間毎に反転するフレーム反転駆動方式を採用する。
図５は、正極性書込と負極性書込とを説明する図である。

共通電極１２３には、１フレーム期間毎に、ＣＯＭ電圧として電圧ＣＯＭＬｏｗ（ＧＮＤ）と電圧ＣＯＭＨｉとが交互に供給される。例えば、ある１フレーム期間において、共通電極１２３に電圧ＣＯＭＬｏｗを供給した場合、次の１フレーム期間では、共通電極１２３に電圧ＣＯＭＨｉを供給する。
そして、共通電極１２３に電圧ＣＯＭＬｏｗを供給する期間では、正極性の画像信号（ビデオ電圧）Ｖｓｉｇをデータ線ＤＬに供給する。一方、共通電極１２３に電圧ＣＯＭＨｉを供給する期間では、負極性の画像信号（ビデオ電圧）Ｖｓｉｇをデータ線ＤＬに供給する。

なお、本実施形態ではノーマリーホワイトとし、ビデオ電圧ＶｓｉｇとＣＯＭ電圧との差電圧が大きいほど表示レベルは黒レベルとなる。すなわち、正極性書込を行う期間では、ビデオ電圧Ｖｓｉｇが低いほど表示画像の輝度が高くなり、負極性書込を行う期間では、ビデオ電圧Ｖｓｉｇが高いほど表示画像の輝度が高くなる。
センサー用走査回路２０４は、光検出回路部１５０のＴＦＴｒｅ１５２およびＴＦＴｃｏのオン／オフ制御を行う。
センサー用走査回路２０４は、ＴＦＴｃｏ１５５が、自身が接続された画素部７２のＴＦＴ１２１がオン状態となる直前にオン状態となるように、接続用信号線３５５を介してＣｋ−Ｃｓ接続信号を供給する。図４に示す光検出回路部１５０は、（ｎ＋１）〜（ｎ＋４）行目の画素部７２に接続されている。したがって、この光検出回路部１５０のＴＦＴｃｏ１５５は、（ｎ＋１）行目の画素部７２のＴＦＴ１２１がオン状態となる直前、すなわち、ｎ行目の画素部７２のＴＦＴ１２１がオン状態となっているときに、オン状態となる。

また、センサー用走査回路２０４は、画素の電圧と光センサー部１５０ａの電圧とが逆極性のとき、ＴＦＴｃｏ１５５がオン状態となるように、Ｃｋ−Ｃｓ接続信号を供給する。
画素の書き込み極性には、上述したように、正極性書込と負極性書込とがある。正極性書込の場合には、表示画像の輝度が高いほど蓄積容量Ｃｓの電圧値が低くなり、負極性書込の場合には、表示画像の輝度が高いほど蓄積容量Ｃｓの電圧値が高くなる。

一方、光センサー部１５０ａにおいては、入射光の強度が強いほど蓄積容量Ｃｋの電圧値が低くなる。
したがって、本実施形態では、負極性書込を行っている状態であるときに、ＴＦＴｃｏ１５５をオン状態とし、蓄積容量Ｃｋと蓄積容量Ｃｓとを接続するようにする。
なお、帰線期間に、黒挿入など画素に一括で電圧を書き込む方式の場合は、当然のこととして、黒挿入の電圧を書き込む前にＴＦＴｃｏ１５５をオン状態とし、蓄積容量Ｃｋと蓄積容量Ｃｓとを接続する。

また、センサー用走査回路２０４は、ＴＦＴｃｏ１５５をオン状態として蓄積容量Ｃｋと蓄積容量Ｃｓとを接続する直前に、ＴＦＴｒｅ１５２がオン状態となるように、リセット用信号線３５０を介してＣｋリセット信号を供給する。すなわち、図４に示す光検出回路部１５０のＴＦＴｒｅ１５２は、（ｎ−１）行目の画素部７２のＴＦＴ１２１がオン状態となっているときにオン状態となる。これにより、蓄積容量Ｃｋの電荷を放電しリセットする。

そして、この時点から所定の読み出し期間（例えば、１フレーム期間）が経過すると、制御回路２０１は、ＴＦＴｓｗ１５４をオン状態に制御して、光センサー部１５０ａの出力信号として電源線３５１とノードＮａとの間の電圧値を読み出す。
また、制御回路２０１は、光センサー部１５０ａの出力信号を処理することで、各領域において表示画面側から入射する入射光の光量を検出し、光量の差に応じて階調レベルに差が設けられた画像を取得する。そして、取得した画像に基づいて、表示画面を指示する指（或いはペン型の指示部材）の位置を特定する。ここでは、光センサー部１５０ａの出力信号を処理することで取得した画像の明暗を判別し、最も暗い部分を指が接触している位置として特定する。特定した位置は、タッチ位置情報として外部回路部に出力する。このようにして、表示画面の表示内容に応じたデータ入力を行うことができる。

（動作）
図６は、本実施形態の動作を説明するためのタイミングチャートである。
この図６において、ＰＯＬは極性信号であり、Ｈレベルのとき正極性書込、Ｌレベルのとき負極性書込を指示するものである。ここでは、第１フレームで正極性書込、第２フレームで負極性書込を行う場合について説明する。
先ず、時刻ｔ１でＣｋリセット信号をＨレベルとすると、（ｎ＋１）〜（ｎ＋４）行目の画素部７２に接続された各光検出回路部１５０のＴＦＴｒｅ１５２がオン状態となり、蓄積容量Ｃｋが放電されて蓄積容量Ｃｋの電荷が０になる。これにより、蓄積容量Ｃｋがリセットされる。

次に、ｎ行目の走査線（ゲートライン）ＧＬの走査信号ＧＡＴＥｎがＨレベルとなる時刻ｔ２で、Ｃｋリセット信号をＬレベルとすると共に、Ｃｋ−Ｃｓ接続信号をＨレベルとする。すると、（ｎ＋１）〜（ｎ＋４）行目の画素部７２に接続された各光検出回路部１５０のＴＦＴｃｏ１５５がオン状態となり、光センサー部１５０ａの蓄積容量Ｃｋと画素部７２の蓄積容量Ｃｓとが接続される。このとき、蓄積容量Ｃｓに溜まっている電荷の一部（一定の割合の電荷量）が蓄積容量Ｃｋに移動する。これにより、蓄積容量Ｃｋが画素の階調に応じて充電される。

ここで、第１フレームの直前のフレームでは負極性書込を行っているため、画素電極１２２には、表示画像の輝度が高いほど高い電位の画像信号が書き込まれている。したがって、蓄積容量Ｃｓとの接続による蓄積容量Ｃｋの充電度合は、輝度が高いほど大きくなる。
この時刻ｔ２では、（ｎ＋１）〜（ｎ＋４）行目の画素部７２に接続された各光検出回路部１５０の蓄積容量Ｃｋが、それぞれ対応する蓄積容量Ｃｓと接続される。すなわち、図４に示す光検出回路部１５０は、（ｎ＋１）〜（ｎ＋４）行目におけるｍ〜（ｍ＋３）列目の各画素部７２に接続されているため、この蓄積容量Ｃｋは、上記４行４列分の画素部７２の蓄積容量Ｃｓと同時に接続されることになる。したがって、このときの蓄積容量Ｃｋの充電量は、光検出回路部１５０の周囲の明るさの平均に応じた量となる。

その後、（ｎ＋１）行目の走査線ＧＬの走査信号ＧＡＴＥ（ｎ＋１）がＨレベルとなる時刻ｔ３で、Ｃｋ−Ｃｓ接続信号をＬレベルとする。これにより、蓄積容量Ｃｓから蓄積容量Ｃｋへの充電を終了する。
なお、ここでは、蓄積容量Ｃｋの充電期間（蓄積容量Ｃｓとの接続期間）を１水平走査期間（１Ｈ）としているが、この期間は所望のＣｋ−Ｃｓ混合比となるように適宜設定可能である。
また、時刻ｔ４でＣｋリセット信号をＨレベルとすると、（ｎ＋５）〜（ｎ＋８）行目の画素部７２に接続された各光検出回路部１５０のＴＦＴｒｅ１５２がオン状態となり、蓄積容量Ｃｋがリセットされる。

次に、（ｎ＋４）行目の走査線ＧＬの走査信号ＧＡＴＥ（ｎ＋４）がＨレベルとなる時刻ｔ５で、Ｃｋリセット信号をＬレベルとすると共に、Ｃｋ−Ｃｓ接続信号をＨレベルとする。すると、（ｎ＋５）〜（ｎ＋８）行目の画素部７２に接続された各光検出回路部１５０のＴＦＴｃｏ１５５がオン状態となり、蓄積容量Ｃｋがそれぞれ対応する蓄積容量Ｃｓと接続される。これにより、蓄積容量Ｃｋが充電される。
そして、（ｎ＋５）行目の走査線ＧＬの走査信号ＧＡＴＥ（ｎ＋５）がＨレベルとなる時刻ｔ６で、Ｃｋ−Ｃｓ接続信号をＬレベルとする。これにより、蓄積容量Ｃｓから蓄積容量Ｃｋへの充電を終了する。
このように、正極性書込を行う第１フレームにおいては、４Ｈ毎に蓄積容量Ｃｋと蓄積容量Ｃｓとの接続を行い、各光センサー部１５０ａの検出値を補正する。

その後、時刻ｔ７で極性信号ＰＯＬがＬレベルに反転し、第２フレームが開始する。この第２フレームでは負極性書込を行う。
上述したように、第１フレームでは正極性書込を行っているため、画素電極１２２には、表示画像の輝度が高いほど低い電位の画像信号が書き込まれる。一方、光センサー部１５０ａは、受光素子１５１に照射される照射光の光量が大きいほど、蓄積容量Ｃｋの電圧値が低くなる特性を有する。

このように、ノーマリーホワイトの液晶装置１で正極性書込を行っている状態において、画素電圧と光センサー部１５０ａの電圧とは同一極性となる。そのため、この第２フレームで、第１フレームと同様にＣｋ−Ｃｓ接続を行うと、輝度が低いほど蓄積容量Ｃｋの充電度合が大きくなってしまい、光センサー部１５０ａの出力電圧の補正を適切に行うことができない。したがって、この第２フレームではＣｋ−Ｃｓ接続を行わず、光センサー部１５０ａの出力電圧の読み出しを行う。
ｎ行目の走査線ＧＬの走査信号ＧＡＴＥｎがＨレベルとなる時刻ｔ８で、センサー出力読み出し信号をＨレベルとすると、（ｎ＋１）〜（ｎ＋４）行目の画素部７２に接続された各光検出回路部１５０のＴＦＴｓｗ１５４がオン状態となる。これにより、出力線３５４から光センサー部１５０ａの出力電圧が読み出される。この出力電圧の読み出し動作は、時刻ｔ８から時刻ｔ９までの間で行う。

そして、光センサー部１５０ａの出力電圧値に基づいて、画像表示領域１０ａにおいて外光が強く照射されている部分と、外光が弱く照射されている部分とを判別する。そして、その照射光の光量の差（光センサー部１５０ａの出力電圧の差）に基づいて、表示画面に触れた指等の位置を特定する。
図７は、一般的な光検出回路部を備えた液晶装置における光検出方法を説明する図である。図７（ａ）は外光の強度が強い場合、図７（ｂ）は外光の強度が弱い場合を示している。

光センサー部１５０ａは、液晶装置１の表示画面側から照射された光を検知する。光センサー部１５０ａが検知する光には、外光Ａと、反射光Ｂと、反射光Ｃとがある。外光Ａは、指等の上側から注ぎ、対向基板２０を通過して直接光センサー部１５０ａに入射する光である。反射光Ｂは、外光ＡがＴＦＴアレイ基板１０や対向基板２０に反射した光Ｂ´が、指先等に反射して戻ってくる光である。また、反射光Ｃは、画素を透過して対向基板２０の表面側へ向けて照射する光（バックライト光）Ｃ´が、指等に反射して戻ってくる光である。

表示画面に指等が触れていない部分では、外光がそのまま入射するため、光センサー部１５０ａは外光Ａのみを検出する。一方、指先等が触れている部分では、外光Ａが指等により遮光されるため、光センサー部１５０ａは反射光Ｂ及び反射光Ｃを検出する。
外光強度が強い場合、図７（ａ）に示すように、外光Ａと反射光（Ｂ＋Ｃ）との強度の差は大きい。

指等が存在しない部分に配置された光センサー部１５０ａには、外光Ａのみが照射される。このとき、外光Ａの強度が強いため、この光センサー部１５０ａの受光素子１５１には大きな光電流が生じ、光センサー部１５０ａの出力電圧（センサー出力）は比較的低くなる。一方、指等により影ができる部分に配置された光センサー部１５０ａには、外光Ａより十分低い反射光（Ｂ＋Ｃ）が照射されるため、この光センサー１５０ａの出力電圧（センサー出力）は比較的高くなる。
このように、外光強度が強い場合、外光Ａが直接当たる部分と、指等により影ができる部分とでは、光センサー部１５０ａの出力電圧に大きな差が生じる。したがって、これら出力電圧の差に基づいて、表示画面に触れた指等の位置を比較的容易に特定することができる。

一方、外光強度が弱い場合は、図７（ｂ）に示すように、外光Ａと反射光（Ｂ＋Ｃ）との強度の差が小さい。そのため、指等が存在しない部分（外光Ａのみが当たる部分）に配置された光センサー部１５０ａの出力電圧と、指等により影ができる部分に配置された光センサー部１５０ａの出力電圧との差も小さくなる。
上記差は、画素を透過して表示画面側へ照射する光Ｃ´の強度が強いほど（画像の輝度が高いほど）小さくなる。また、外光強度が非常に弱く、光Ｃ´が非常に強い場合には、指等が存在しない部分に配置された光センサー部１５０ａの出力電圧の大きさと、指等により影ができる部分に配置された光センサー部１５０ａの出力電圧の大きさとが逆転する場面も生じる。

このように、外光強度が弱い場合、画像の光の影響を受けて、表示画面に触れた指等の位置を検出するのが困難となったり、指等の位置を誤検出してしまったりするおそれがある。
これに対して、本実施形態では、光検出回路部１５０に、画像からの光Ｃ´の強度に応じて光センサー部１５０ａの出力電圧値を補正する（光センサー部１５０ａの動作電圧をずらす）機能を備える。具体的には、光検出回路部１５０に、光センサー部１５０ａの蓄積容量Ｃｋと画素部７２の蓄積容量Ｃｓとを接続するための補正部１５０ｂを設ける。そして、蓄積容量Ｃｋと蓄積容量Ｃｓとを接続することで、蓄積容量Ｃｓに蓄積された電荷に応じて蓄積容量Ｃｋの電荷を増加補正する。

図８は、本実施形態における液晶装置１の光検出方法を説明する図である。この図８は、外光の強度が弱い場合について示している。
光センサー部１５０ａの蓄積容量Ｃｋには、周囲の画素の輝度が高いほど、高い電荷が蓄積される。これにより、光センサー部１５０ａの出力電圧は、反射光Ｃ分補正される。すなわち、図７（ｂ）のように、外光Ａと反射光（Ｂ＋Ｃ）との強度の差が小さい場合であっても、指等が触れていない部分（外光が当たる部分）に配置された光センサー部１５０ａの出力電圧と、指先等が触れている部分（指等により影ができる部分）に配置された光センサー部１５０ａの出力電圧とには、画素からの反射分（反射光Ｃ）に応じた電圧分だけ差が生じることになる。したがって、表示画面に触れた指等の位置を正確に特定することができる。

また、表示画面の何処にも指等が触れていない状態であれば、各光センサー部１５０ａの出力電圧はそれぞれ同じ電圧値となる。
指等の反射がない状態では、画像からの光Ｃ´の一部は、対向基板２０に反射して光センサー部１５０ａに入射する。そのため、表示画面上に明るい画像と暗い画像とが混在している場合、本実施形態のように光センサー部１５０ａの検出値の補正を行わないと、明るい画像を表示している画素の近傍に配置した光センサー部１５０ａと、暗い画像を表示している画素の近傍に配置した光センサー部１５０ａとで、出力電圧値が異なってしまう。その結果、これら出力電圧の差によって、指等により影ができている部分が存在すると誤判定するおそれがある。

これに対して、本実施形態では、光センサー部１５０ａの検出値を周囲の画素の階調に応じて補正するので、上記のように、表示画面上に明るい画像と暗い画像とが混在している場合であっても、指等が存在しない状態で指等が存在すると誤判定してしまうのを防止することができる。
このように、本実施形態では、光センサー部の検出値を、画素の表示階調に応じて補正するので、光センサー部の検出値が画像の光の影響を受けるのを防止することができる。したがって、外光強度が弱く画像の光強度が強い場合など、指等の指示手段が存在する部分と存在しない部分とで、光センサー部への照射光の光量に差がない場合であっても、画像の光の影響を排除して指示手段の位置を正確に特定することが可能となる。

また、保持容量と蓄積容量とを接続することで、光センサー部の検出値を補正するので、比較的簡易な回路構成で画素の表示階調に応じた補正を行うことができる。
また、画素電極に、表示階調に応じた画像信号が書き込まれる直前に、保持容量と蓄積容量とを接続するので、画素電圧の変化による表示画像への悪影響を最小限に抑えることができる。
さらにまた、正極性書込を行うフレーム期間で（画像の輝度が高いほど電位の高い画像信号が供給されている状態で）保持容量と蓄積容量との接続を行うので、光センサー部の検出値の補正を適正に行うことができる。
さらに、自身に対応する複数の保持容量と蓄積容量とを接続するので、光センサー部の検出値の補正量を、周囲の画像の輝度の平均に応じた量にすることができる。

なお、上記実施形態においては、図９に示すように、ＣＯＭ電圧を全てのフレームで一定（例えば、中間電位）とし、ビデオ電圧をＣＯＭ電圧より高い電圧とする正極性書込と、ＣＯＭ電圧より低い電圧とする負極性書込とを交互に行うようにしてもよい。
さらに、上記実施形態においては、ノーマリーブラックの液晶装置を適用することもできる。ノーマリーブラックの場合、ビデオ電圧とＣＯＭ電圧との差電圧が大きいほど表示レベルは白レベルとなる。すなわち、正極性書込を行う期間では、ビデオ電圧が高いほど輝度が高くなり、負極性書込を行う期間では、ビデオ電圧が低いほど輝度が高くなる。したがって、この場合には、正極性書込を行っている状態でＣｋ−Ｃｓ接続を行う。すなわち、図６においては、負極性書込を行う第２フレームでＣｋ−Ｃｓ接続を行い、正極性書込を行う第１フレームでは光センサー部１５０ａの出力電圧の読み出しを行う。

また、上記実施形態においては、１フレーム毎に正極性書込と負極性書込とを交互に行う場合について説明したが、複数フレーム毎に正極性書込と負極性書込とを交互に行うこともできる。この場合、ノーマリーホワイトの場合には、直前のフレーム期間において負極性書込を行っているフレーム期間でＣｋ−Ｃｓ接続を行い、ノーマリーブラックの場合には、直前のフレーム期間において正極性書込を行っているフレーム期間でＣｋ−Ｃｓ接続を行えばよい。

さらに、上記実施形態においては、フレーム反転駆動方式を採用する場合について説明したが、ライン反転駆動方式やドット反転駆動方式を適用することもできる。
なお、上記実施形態の液晶装置は、タッチパネル機能を有する各種電子機器に適用可能である。電子機器としては、パーソナルコンピュータ、デジタルスチルカメラ、液晶テレビ、ビューファインダ型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末等が挙げられる。

１…液晶装置、１０…ＴＦＴアレイ基板（第１基板）、１０ａ…画像表示領域、２０…対向基板（第２基板）、７２…画素部、１０１…データ線駆動回路、１０４…走査線駆動回路、１２２…画素電極、１２３…共通電極、１５０…光検出回路部、１５０ａ…光センサー部、１５０ｂ…補正部、１５１…受光素子、２０１…制御回路、２０４…センサー用走査回路、Ｃｋ…（光センサー部の）蓄積容量、Ｃｓ…（画素部の）蓄積容量、ＤＬ…データライン、ＧＬ…ゲートライン

Claims (6)

1. 複数の画素が配列された第１の基板と、
   前記第１の基板に対向配置された第２の基板と、
   前記第１の基板及び前記第２の基板に挟持された液晶層と、
   任意の個数の画素毎に配置され、光強度を検出する複数の光センサー部と、
   前記光センサー部の検出値を、当該光センサー部に対応する前記画素の階調に応じて補正する補正部と、を備えることを特徴とする液晶装置。
2. 前記画素は、階調に応じた画像信号が書き込まれる画素電極と、該画素電極に一端が接続され他端が共通電極に接続された保持容量と、を備え、
   前記光センサー部は、光を検知する受光素子と、前記受光素子の光電流に応じた電荷を蓄積する蓄積容量と、を備え、
   前記補正部は、前記保持容量と前記蓄積容量とを一定期間接続することで、前記光センサー部の検出値を補正することを特徴とする請求項１に記載の液晶装置。
3. 前記補正部は、検出値の補正を行う前記光センサー部に対応する画素の画素電極に、前記画像信号が書き込まれる直前に、前記保持容量と前記蓄積容量とを一定期間接続することを特徴とする請求項２に記載の液晶装置。
4. 周期的に極性反転した前記画像信号を前記画素電極に書き込むように構成されており、
   前記光センサー部は、前記受光素子が検知する光強度が強いほど、前記蓄積容量の電荷が充電されるように構成されており、
   前記補正部は、前記画素の画素電極に、表示画像の輝度が高いほど電位が高くなる前記画像信号を供給している状態であるときに、前記保持容量と前記蓄積容量とを接続することを特徴とする請求項２〜３の何れか１項に記載の液晶装置。
5. 前記光センサー部は、複数の画素毎に分割された領域毎に配置されており、
   前記補正部は、前記光センサー部に対応する複数の画素における複数の保持容量と、当該光センサー部の蓄積容量とを一定期間同時に接続することで、前記光センサー部の検出値を補正することを特徴とする請求項２〜４の何れか１項に記載の液晶装置。
6. 前記請求項１〜５の何れか１項に記載の液晶装置を備える電子機器。

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