JP2011065411A

JP2011065411A - 位置検出機能付き表示装置

Info

Publication number: JP2011065411A
Application number: JP2009215382A
Authority: JP
Inventors: Masateru Takahashi; 正輝高橋
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2009-09-17
Filing date: 2009-09-17
Publication date: 2011-03-31

Abstract

【課題】照明装置においてエリア制御方式を採用していることを最大限使用して対象物体の位置を検出することができるようにした位置検出機能付き表示装置を提供すること。
【解決手段】位置検出機能付き表示装置１００では、照明装置５０に対してエリア制御方式やローカルデミング技術を採用するために分割した発光領域５１には、白色の照明光を出射する照明用発光素子６１〜６３に加えて、赤外光からなる位置検出光を出射する位置検出用発光素子６４、および光源部６０から出射された赤外光のうち、対象物体で反射した赤外光を受光する位置検出用の受光素子６５とを備えている。このため、対象物体Ｏｂで反射した赤外光を受光した受光素子６５の位置情報に基づいて対象物体の位置を検出することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、照明装置から出射された可視光を変調して画像を表示するとともに検出領域内の対象物体の位置を検出する位置検出機能付き表示装置に関するものである。

携帯電話、カーナビゲーション、パーソナルコンピューター、券売機、銀行の端末等の電子機器では、近年、液晶装置等の画像生成装置の前面にタッチパネルが配置された位置検出機能付き表示装置が用いられ、かかる位置検出機能付き表示装置では、画像生成装置に表示された画像を参照しながら、情報の入力を行なう。このようなタッチパネルは、検出領域内において対象物体の位置を検出する位置検出装置として構成されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載の位置検出装置は光学式であり、検出領域の一方側に位置検出光を出射する複数の発光ダイオードを配置する一方、検出領域の他方側に複数のフォトトランジスターを配置し、対象物体によって位置検出光が遮られたフォトトランジスターの位置によって対象物体の位置を検出する（特許文献１参照）。

一方、液晶表示装置においては、電気光学パネルの背面側に白色光（可視光）を出射する照明装置をバックライト装置として備えている。かかる液晶表示装置においては、バックライト装置によって電気光学パネルの画像表示領域全体を均一な明るさで照明するとともに、バックライト装置から出射された照明光を電気光学パネルの画素毎で光変調する。その際、画像全体が暗い場合においても、バックライト装置は、電気光学パネルを無駄に明るく照明しているため、消費電力が大きいという問題がある。

そこで、バックライト装置において照明光を出射する領域を複数の発光領域に分割し、かかる発光領域に対応する複数の画像表示領域で必要とされる輝度の照明光を出射するエリア制御やローカルデミング技術が提案されている（例えば、特許文献２、３、４参照）。

特開２００１−１４２６４３公報特開２００９−３１５８５号公報特開２００７−２９３３３９号公報特開２００９−１４７４６号公報

特許文献２、３、４等の記載された液晶表示装置については、液晶テレビやデジタルサイネージ等として用いる場合、検出領域内の対象物体の位置を検出することができれば都合がよい。

しかしながら、特許文献１に記載の光学式位置検出装置では、検出すべき座標の分解能に対応する数の発光ダイオードやフォトトランジスターを画像表示領域の周りに配置することになるが、液晶表示装置では、画像表示領域の周りに多数の発光ダイオードやフォトトランジスターを配置するスペースを確保するのは困難である。

以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、照明装置においてエリア制御方式を採用していることを最大限使用して対象物体の位置を検出することができるようにした位置検出機能付き表示装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明は、可視光からなる照明光を出射する複数の発光領域を備えた照明装置と、該照明装置に対して前記照明光の出射側に設けられた光変調用の電気光学パネルと、該電気光学パネルでの光変調条件に対応して前記複数の発光領域毎の前記照明光の出射を制御する発光制御部と、前記電気光学パネルに対して変調光の出射側に設けられた検出領域内における対象物体の位置を検出する位置検出部と、を有する位置検出機能付き表示装置であって、前記発光領域は、前記照明光および位置検出用の赤外光を出射する光源部と、該光源部から出射された前記赤外光のうち、前記対象物体で反射した赤外光を受光する位置検出用の受光素子と、を備え、前記位置検出部は、前記対象物体で反射した赤外光を受光した前記受光素子の位置情報に基づいて前記対象物体の位置を検出することを特徴とする。

本発明において、電気光学パネルは、照明装置から出射された照明光を光変調して画像を表示する。ここで、照明装置は、可視光からなる照明光を出射する複数の発光領域を備えており、発光制御部は、電気光学パネルでの光変調条件に対応して複数の発光領域毎の照明光の出射を制御する。このため、照明装置は、発光領域に対応する画像表示領域で必要とされる輝度の照明光を出射し、無駄に明るい照明光を電気光学パネルに出射することがない。従って、消費電力の削減を図ることができる。また、発光領域は、照明光および位置検出用の赤外光を出射する光源部と、光源部から出射された赤外光のうち、対象物体で反射した赤外光を受光する位置検出用の受光素子とを備えているため、位置検出部は、対象物体で反射した赤外光を受光した受光素子の位置情報に基づいて対象物体の位置を検出することができる。

本発明において、前記複数の発光領域のうち隣り合う発光領域は、前記赤外光として、互いに異なるピーク波長の赤外光を出射することが好ましい。隣り合う発光領域が同一ピーク波長の赤外光を出射する場合、光源部から赤外光が発散光として出射されると、対象物体で反射した赤外光が、隣りの発光領域に設けた受光素子で受光されることがある。このような場合、位置検出精度が低下する。従って、隣り合う発光領域が互いに異なるピーク波長の赤外光を出射すれば、かかる誤検出を防止することができるので、位置検出精度が高いという利点がある。

本発明において、前記光源部は、前記照明光を出射する照明用発光素子と、前記赤外光を出射する位置検出用発光素子と、を備えていることが好ましい。このように構成すると、前記位置検出用発光素子は、前記照明用発光素子から独立して駆動される構成、および前記位置検出用発光素子は、前記照明用発光素子と同時に点灯および消灯を行う構成のいずれをも採用することができる。

位置検出用発光素子が照明用発光素子から独立して駆動される構成の場合、表示された画像の形態にかかわらず、検出領域全体で対象物体の位置を検出することができる。

これに対して、位置検出用発光素子が照明用発光素子と同時に点灯および消灯を行う構成の場合、画像の黒領域と重なる発光領域の照明用発光素子が消灯状態になると、位置検出用発光素子も消灯となるため、画像の黒領域と重なる検出領域では、対象物体の位置を検出することができないが、かかる黒領域で入力等が行なわれることは殆どないので、位置検出に支障がない。また、位置検出用発光素子が照明用発光素子と同時に点灯および消灯を行う構成の場合、位置検出用発光素子および照明用発光素子への配線等を簡素化することができるとともに、入力等が行なわれることのない領域では、位置検出用発光素子が照明用発光素子とともに消灯状態にあるため、消費電力を削減することができる。

本発明において、前記光源部は、前記照明光を出射する照明用発光素子を備え、前記赤外光は、当該照明用発光素子から出射された光に含まれる赤外域の光成分である構成を採用してもよい。このように構成すると、光源部への配線を簡素化することができるとともに、発光素子が少ない分、消費電力の削減および部品コストの低減を図ることができる。

本発明において、前記光源部は、前記照明用発光素子として、合成光が白色光となる色光を出射する複数の発光素子を備えていることが好ましい。このように構成すると、カラー画像での色分布に応じて、出射される照明光の色を発光領域毎に最適化することができるので、色度の向上等を図ることができる。

本発明において、前記光源部は、前記照明用発光素子として、白色光を出射する発光素子を備えている構成を採用してもよい。このように構成すると、光源部への配線を簡素化することができるとともに、発光素子が少ない分、消費電力の削減および部品コストの低減を図ることができる。

本発明を適用した位置検出機能付き表示装置は、液晶テレビ等の各種表示装置の他、携帯電話、カーナビゲーション、パーソナルコンピューター、券売機、銀行の端末等の電子機器に用いられる。

本発明の実施の形態１に係る位置検出機能付き表示装置の外観を示す説明図である。本発明の実施の形態１に係る位置検出機能付き表示装置の構成を模式的に示す説明図である。本発明の実施の形態１に係る位置検出機能付き表示装置の電気的構成を示す説明図である。本発明の実施の形態１に係る位置検出機能付き表示装置に用いた照明装置の構成を示す説明図である。本発明の実施の形態２に係る位置検出機能付き表示装置に用いた照明装置の構成を示す説明図である。本発明の実施の形態３に係る位置検出機能付き表示装置に用いた照明装置の構成を示す説明図である。本発明の実施の形態４に係る位置検出機能付き表示装置に用いた照明装置の構成を示す説明図である。本発明の実施の形態５に係る位置検出機能付き表示装置に用いた照明装置の構成を示す説明図である。本発明を適用した位置検出機能付き表示装置を用いた電子機器の説明図である。

次に、添付図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。以下の説明においては、互いに交差する座標軸をＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸とし、位置検出機能付き表示装置の前側に設けられた検出領域内での対象物体のＸＹ座標を検出するものとして説明する。また、以下に参照する図面では、各部位を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各部位毎に縮尺を異ならしめてある。また、図面において、赤色用の照明用発光素子、青色用の照明用発光素子、緑色用の照明用発光素子、白色用の照明用発光素子、位置検出用発光素子には各々、「Ｒ」「Ｇ」「Ｂ」「Ｗ」「ＩＲ」を付し、受光素子には「Ｄ」を付してある。

［実施の形態１］
（表示装置としての構成）
図１は、本発明の実施の形態１に係る位置検出機能付き表示装置の外観を示す説明図である。図２は、本発明の実施の形態１に係る位置検出機能付き表示装置の構成を模式的に示す説明図である。図３は、本発明の実施の形態１に係る位置検出機能付き表示装置の電気的構成を示す説明図である。

図１および図２に示す位置検出機能付き表示装置１００は、ＸＹ平面に表示面を備えた液晶テレビであり、位置検出機能付き表示装置１００は、後述するように、画像表示領域３１の前方（Ｚ軸方向）に設定された検出領域１０Ｒ内での対象物体ＯｂのＸＹ座標を検出する機能も有している。図２に示すように、位置検出機能付き表示装置１００は、前側から後方に向けて、フレーム２０、前側偏光板２１、電気光学パネル３０、後側偏光板２２、複数枚の光学シート、バックライト用の照明装置５０をこの順に重ねて配置した構成を有しており、複数枚の光学シートは、例えば、２枚のプリズムシート４１、４２、および１枚の拡散シート４３からなる。

バックライト用の照明装置５０から出射される照明光は、可視光であり、白色光あるいは擬似白色光からなる。電気光学パネル３０は、透過型のアクティブマトリクス型液晶パネルからなり、バックライト用の照明装置５０から出射された照明光を画素毎に光変調して画像を表示する。その際、画像全体が暗い場合においても、照明装置５０が電気光学パネル３０を無駄に明るく照明すると電力が無駄になる。

そこで、本形態の位置検出機能付き表示装置１００では、照明装置５０にエリア制御方式やローカルデミング技術が採用されている。具体的には、照明装置５０は、照明光を出射する領域が複数の発光領域５１に分割されており、画像表示領域３１のうち、発光領域５１に対応する複数の小領域３１ａ（図１参照）で必要とされる輝度の照明光を出射する。照明装置５０では、マトリクス状に分割された複数の発光領域５１の各々に、照明光を出射する光源部６０が設けられており、本形態において、光源部６０は、合成光が白色光（照明光）となる色光を出射する複数の照明用発光素子６１、６２、６３を備えている。より具体的には、複数の発光領域５１の各々において、光源部６０は、赤色（Ｒ）の光を出射する赤色用の照明用発光素子６１、緑色（Ｇ）の光を出射する緑色用の照明用発光素子６２、および青色（Ｂ）の光を出射する青色用の照明用発光素子６３を備えている。ここで、赤色（Ｒ）の光とは、概ね６１０〜６５０ｎｍの波長領域にピークを有する光であり、緑色（Ｒ）の光とは、概ね５１０〜５５０ｎｍの波長領域にピークを有する光であり、青色（Ｂ）の光とは、概ね４５０〜４８０ｎｍの波長領域にピークを有する光である。なお、本形態では、照明用発光素子６１、６２、６３から出射された光を合成した際に白色光となるように、赤色用および青色用の照明用発光素子６１、６３については１つ用いられ、緑色用の照明用発光素子６２については２つ用いられている。かかる照明用発光素子６１、６２、６３は発光ダイオードからなり、各色の光を発散光として出射する。

本形態の位置検出機能付き表示装置１００の電気的構成は概ね、図３に示すように表される。位置検出機能付き表示装置１００は、電気光学パネル３０および照明装置５０に対する各種の制御を行う制御部７０を有している。制御部７０は、電気光学パネル３０を制御する表示制御部７１と、照明装置５０を制御する発光制御部７５とを備えている。表示制御部７１は、電気光学パネル３０の走査線駆動回路３６にスタートパルスやクロックパネル等を出力するとともに、電気光学パネル３０のデータ線駆動回路３７に、電気光学パネル３０での画素毎の光変調条件を規定する画像データ等を出力する。発光制御部７５は、電気光学パネル３０での光変調条件に対応して複数の発光領域５１毎の照明光の出射を制御し、電気光学パネル３０の画像表示領域３１の小領域３１ａで必要とされる輝度の照明光を出射するように制御する。制御部７０はメモリ７２を備えており、メモリ７２には、照明装置５０の発光領域５１から出射される光の分布状態についてのデータや、電気光学パネル３０の表示ムラを補正するデータ等が記憶されている。

本形態の位置検出機能付き表示装置１００において、表示制御部７１に画像信号が入力されると、表示制御部７１では、入力された画像信号に基づいて電気光学パネル３０において表示駆動を行うための画像データが生成され、電気光学パネル３０に出力される。かかる画像データは、入力される画像信号のフィールド周期に同期して１フィールド周期で出力される。また、表示制御部７１は、画像信号が入力されると、発光制御部７５に対して発光領域５１毎の個別の輝度分布信号を出力し、発光制御部７５は、各発光領域５１での発光輝度を１フィールド周期で個別に設定する。

（位置検出装置としての構成）
図４は、本発明の実施の形態１に係る位置検出機能付き表示装置に用いた照明装置の構成を示す説明図であり、図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、発光領域の構成を模式的に示す説明図、発光領域における各素子の配線構造の説明図、および発光領域における各素子の別の配線構造の説明図である。なお、図４（ｂ）、（ｃ）では、同一の機能を有する発光素子については１つの発光素子と見なして表してある。

図１に示す位置検出機能付き表示装置１００は、画像表示領域３１の前方（Ｚ軸方向）に設定された検出領域１０Ｒ内での対象物体ＯｂのＸＹ座標を検出する機能も有している。例えば、視聴者が位置検出機能付き表示装置１００の前方（検出領域）で、画像表示領域３１に表示されたスイッチ画像に指（対象物体Ｏｂ）を接近させた際、指の接近位置を検出し、入力情報と見なす。かかる位置検出機能を実現するために、本形態の位置検出機能付き表示装置１００では、図２に示す照明装置５０の複数の発光領域５１には、照明用発光素子６１〜６３に加えて、位置検出光としての赤外光（ＩＲ）を出射する位置検出用発光素子６４と、位置検出用の受光素子６５とが設けられており、受光素子６５は、検出領域１０Ｒ内の対象物体Ｏｂで反射した赤外光を受光する。

このように構成した照明装置５０の複数の発光領域５１において、光源部６０は、可視光からなる照明光とともに、位置検出用の赤外光を電気光学パネル３０に向けて出射し、赤外光は、電気光学パネル３０で光変調されることなく、検出領域１０Ｒに向けて出射することになる。位置検出用発光素子６４は発光ダイオードからなり、赤外光を発散光として出射する。受光素子６５はフォトダイオードやフォトトランジスターからなり、本形態において、受光素子６５はフォトダイオードからなる。

図３に示す制御部７０には、位置検出用発光素子６４を駆動する位置検出用発光素子駆動部７６と、対象物体Ｏｂで反射した赤外光を受光した受光素子６５の位置情報に基づいて対象物体Ｏｂの位置を検出する位置検出部７７とが設けられている。

ここで、図２および図４（ａ）に示す複数の発光領域５１では、隣り合う発光領域５１に設けられた位置検出用発光素子６４は、位置検出光として、互いに異なるピーク波長の赤外光を出射する。例えば、複数の発光領域５１は各々、位置検出用発光素子６４として、８５０ｎｍの波長領域にピーク波長を有する赤外光を出射する第１位置検出用発光素子６４ａを備えた第１発光領域５１ａ、または位置検出用発光素子６４として、９５０ｎｍの波長領域にピーク波長を有する赤外光を出射する第２位置検出用発光素子６４ｂを備えた第２発光領域５１ｂとして構成されている。また、第１発光領域５１ａと第２発光領域５１ｂとはＸ軸方向およびＹ軸方向に交互に配列されている。なお、受光素子６５は、波長が８５０ｎｍ付近の赤外光、および波長が９５０ｎｍ付近の赤外光の双方を検出可能である。

このように構成した発光領域５１においては、図４（ｂ）に示すように、照明用発光素子６１〜６３、位置検出用発光素子６４、および受光素子６５は、例えば、グランド線を共通にして配線される。ここで、照明用発光素子６１〜６３は、各々が独立して発光制御部７５から駆動電流が供給され、位置検出用発光素子６４は、位置検出用発光素子駆動部７６から駆動電流が供給され、受光素子６５は、受光強度に対応する光電流を位置検出部７７に出力する。

なお、４つの照明用発光素子６１〜６３については同一の駆動電流で駆動することができる場合、図４（ｃ）に示すように、４つの照明用発光素子６１〜６３に対して共通の駆動信号線を設けてもよい。

（動作）
本形態の位置検出機能付き表示装置１００では、表示制御部７１に画像信号が入力されると、表示制御部７１は、メモリ７２に記憶されているデータに基づいて、画像信号に補正を加えたデータを電気光学パネル３０に供給する。その際、表示制御部７１は、電気光学パネル３０における光変調条件に対応する輝度分布信号を発光制御部７５に出力する。より具体的には、電気光学パネル３０の画像表示領域３１を、照明装置５０の発光領域５１に対応する複数の小領域３１ａに分割したとき、表示制御部７１は、複数の小領域３１ａでの輝度レベルに対応する信号を検出輝度分布信号として発光制御部７５に出力する。

その結果、発光制御部７５は、高い輝度で表示する小領域３１ａに対応する発光領域５１については照明用発光素子６１〜６４に大きな駆動電流を供給し、かかる発光領域５１からは高い輝度で照明光を出射させる。これに対して、発光制御部７５は、低い輝度で表示する小領域３１ａに対応する発光領域５１については照明用発光素子６１〜６４に小さな駆動電流を供給し、かかる発光領域５１からは低い輝度で照明光を出射させる。また、発光制御部７５は、黒領域を表示する小領域３１ａに対応する発光領域５１については、照明用発光素子６１〜６４の全てを消灯させ、照明光を出射しない。従って、位置検出機能付き表示装置１００では、照明装置５０から無駄な照明光が出射されない。

かかる表示中、照明装置５０の発光領域５１の位置検出用発光素子６４からは赤外光が検出領域１０Ｒに向けて出射され、位置検出部７７は、発光領域５１に設けられた受光素子６５での光電流の有無やレベルを監視する。従って、検出領域１０Ｒ内に対象物体Ｏｂが進入すると、対象物体Ｏｂで反射した赤外光が電気光学パネル３０を透過して照明装置５０のいずれかの発光領域５１に入射し、受光素子６５で受光される。ここで、対象物体Ｏｂには、照明装置５０の複数の発光領域５１のうち、対象物体Ｏｂと対向する発光領域５１から出射された赤外光が最も届く。また、対象物体Ｏｂで反射した赤外光は、照明装置５０の複数の発光領域５１のうち、対象物体Ｏｂと対向する発光領域５１の受光素子６５に最も届く。それ故、位置検出部７７は、各発光領域５１に設けられた受光素子６５のうち、光電流が閾値を超えた受光素子６５を特定すると、かかる受光素子６５が位置する座標を対象物体の位置（ＸＹ座標）として検出することができる。

（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態の位置検出機能付き表示装置１００では、照明装置５０に対してエリア制御方式やローカルデミング技術を採用したため、照明装置５０は、無駄に明るい照明光を電気光学パネル３０に出射することがない。従って、消費電力の削減を図ることができる。また、発光領域５１は、照明光および位置検出用の赤外光を出射する光源部６０と、光源部６０から出射された赤外光のうち、対象物体で反射した赤外光を受光する位置検出用の受光素子６５とを備えているため、位置検出部７７は、対象物体Ｏｂで反射した赤外光を受光した受光素子６５の位置情報に基づいて対象物体の位置を検出することができる。

また、本形態では、照明装置５０に対してエリア制御方式やローカルデミング技術を採用するために分割した発光領域５１については予め位置が特定されており、かかる発光領域５１に位置検出用の受光素子６５を設けてある。このため、位置検出部７７は、各発光領域５１に設けられた受光素子６５のうち、光電流が閾値を超えた受光素子６５がいずれの場所に位置するかを容易に特定することができるので、対象物体の位置（ＸＹ座標）を容易に検出することができる。

また、本形態において、複数の発光領域５１のうち隣り合う発光領域５１は、前記赤外光として、互いに異なるピーク波長の赤外光を出射する。隣り合う発光領域５１が同一ピーク波長の赤外光を出射する場合、光源部６０から赤外光が発散光として出射されると、対象物体Ｏｂで反射した赤外光が、隣りの発光領域５１に設けた受光素子６５で受光されることがある。このような場合、位置検出精度が低下する。従って、隣り合う発光領域５１が互いに異なるピーク波長の赤外光を出射すれば、かかる誤検出を防止することができるので、位置検出精度が高いという利点がある。

なお、図４（ｂ）に示すように、発光制御部７５が照明用発光素子６１〜６３の全てを独立して駆動する構成を採用した場合には、電気光学パネル３０で表示されるカラー画像での色分布に応じて、出射される照明光の色を発光領域５１毎に最適化してもよい。より具体的には、例えば、電気光学パネル３０において分割された小領域３１ａのいずれかで、例えば赤領域を表示する場合、かかる小領域３１ａに対応する発光領域５１については、赤色（Ｒ）用の照明用発光素子６１に大きな駆動電流を供給し、他の照明用発光素子６２、６３には小さな駆動電流を供給してもよい。かかる構成によれば、画像の色度を向上することができなる等の利点がある。

［実施の形態２］
図５は、本発明の実施の形態２に係る位置検出機能付き表示装置に用いた照明装置の構成を示す説明図であり、図５（ａ）、（ｂ）は、発光領域の構成を模式的に示す説明図、および発光領域における各素子の配線構造の説明図である。なお、本形態の基本的な構成は、実施の形態１と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付して図示し、それらの詳細な説明を省略する。また、位置検出機能付き表示装や照明装置の基本的な説明は、図２を参照して行なう。

図２に示すように、本形態の位置検出機能付き表示装置１００でも、実施の形態１と同様、照明装置５０にエリア制御方式やローカルデミング技術が採用されている。このため、照明装置５０は、照明光を出射する領域が複数の発光領域５１に分割されており、画像表示領域３１のうち、発光領域５１に対応する複数の小領域３１ａ（図１参照）で必要とされる輝度の照明光を出射する。

本形態において、発光領域５１の光源部６０には、白色光（照明光）を出射する白色（Ｗ）の照明用発光素子６６が設けられている。また、発光領域５１には、照明用発光素子６６に加えて、位置検出光としての赤外光（ＩＲ）を出射する位置検出用発光素子６４と、位置検出用の受光素子６５とが設けられており、受光素子６５は、検出領域１０Ｒ内の対象物体Ｏｂで反射した赤外光を受光する。複数の発光領域５１では、隣り合う発光領域５１に設けられた位置検出用発光素子６４は、位置検出光として、互いに異なるピーク波長の赤外光を出射する。例えば、複数の発光領域５１は各々、位置検出用発光素子６４として、８５０ｎｍの波長領域にピーク波長を有する赤外光を出射する第１位置検出用発光素子６４ａを備えた第１発光領域５１ａ、または位置検出用発光素子６４として、９５０ｎｍの波長領域にピーク波長を有する赤外光を出射する第２位置検出用発光素子６４ｂを備えた第２発光領域５１ｂとして構成されている。また、第１発光領域５１ａと第２発光領域５１ｂとはＸ軸方向およびＹ軸方向に交互に配列されている。なお、受光素子６５は、波長が８５０ｎｍ付近の赤外光、および波長が９５０ｎｍ付近の赤外光の双方を検出可能である。

このように構成した発光領域５１においても、光源部６０は、白色光（照明光）および位置検出用の赤外光を出射する。また、発光領域５１では、図５（ｂ）に示すように、照明用発光素子６６、位置検出用発光素子６４、および受光素子６５は、例えば、グランド線を共通にして配線される。ここで、照明用発光素子６６には、発光制御部７５から駆動電流が供給され、位置検出用発光素子６４は、位置検出用発光素子駆動部７６から駆動電流が供給され、受光素子６５は、受光強度に対応する光電流を位置検出部７７に出力する。

以上説明したように、本形態の位置検出機能付き表示装置１００でも、実施の形態１と同様、照明装置５０に対してエリア制御方式やローカルデミング技術を採用したため、無駄に明るい照明光を電気光学パネル３０に出射することがない。従って、消費電力の削減を図ることができる。また、発光領域５１は、照明光および位置検出用の赤外光を出射する光源部６０と、光源部６０から出射された赤外光のうち、対象物体で反射した赤外光を受光する位置検出用の受光素子６５とを備えているため、位置検出部７７は、対象物体Ｏｂで反射した赤外光を受光した受光素子６５の位置情報に基づいて対象物体の位置を検出することができる等、実施の形態１と同様な効果を奏する。また、本形態では、発光領域５１には照明用発光素子６６を１つ設けただけであるため、発光領域５１における配線構造を簡素化できるという利点がある。

［実施の形態３］
実施の形態１、２では、照明用発光素子６１〜６３、６６と、位置検出用発光素子６４とを別々に駆動したが、図６を参照して以下に説明するように、照明用発光素子６１〜６３、６６と、位置検出用発光素子６４とを同時に点灯、消灯させてもよい。

図６は、本発明の実施の形態３に係る位置検出機能付き表示装置に用いた照明装置の構成を示す説明図であり、図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、図４（ｂ）に示す電気的な接続構造の変形例を示す説明図、図４（ｃ）に示す電気的な接続構造の変形例を示す説明図、および図５（ｂ）に示す電気的な接続構造の変形例を示す説明図である。

まず、図４（ｂ）に示す構成では、照明用発光素子６１〜６３と位置検出用発光素子６４とを別々に駆動したが、本形態では、図６（ａ）に示すように、照明用発光素子６３と位置検出用発光素子６４は並列に電気的に接続されている。また、図４（ｂ）に示す構成では、照明用発光素子６１〜６３と位置検出用発光素子６４とを別々に駆動したが、本形態では、図６（ｂ）に示すように、照明用発光素子６１〜６３と位置検出用発光素子６４は並列に電気的に接続されている。また、図５（ｂ）に示す構成では、照明用発光素子６６と位置検出用発光素子６４とを別々に駆動したが、本形態では、図６（ｃ）に示すように、照明用発光素子６６と位置検出用発光素子６４は並列に電気的に接続されている。なお、照明用発光素子６１〜６３、６６と、位置検出用発光素子６４とを直列に電気的に接続してもよい。また、図示を省略するが、発光制御部７５が、照明用発光素子６１〜６３、６６に連動させて、位置検出用発光素子６４を駆動するように構成してもよい。このように構成すると、位置検出用発光素子駆動部を必要としないという利点がある。

これらのいずれの形態においても、位置検出用発光素子６４は、照明用発光素子６１〜６３、６６と同時に点灯および消灯を行う。かかる構成の場合、画像の黒領域と重なる発光領域５１の照明用発光素子６１〜６３、６６が消灯状態になると、位置検出用発光素子６４も消灯となるため、画像の黒領域と重なる検出領域１０Ｒでは、対象物体Ｏｂの位置を検出することができない。しかるに、黒領域では入力等が行なわれることは殆どないので、位置検出に支障がない。また、位置検出用発光素子６４が照明用発光素子６１〜６３、６６と同時に点灯および消灯を行う構成の場合、位置検出用発光素子６４および照明用発光素子６１〜６３、６６への配線等を簡素化することができるとともに、入力等が行なわれることのない領域では、位置検出用発光素子６４が消灯状態にあるため、消費電力を削減することができる。

［実施の形態４］
図７は、本発明の実施の形態４に係る位置検出機能付き表示装置に用いた照明装置の構成を示す説明図であり、図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、発光領域の構成を模式的に示す説明図、発光領域における各素子の配線構造の説明図、および発光領域における各素子の別の配線構造の説明図である。なお、図７（ｂ）では、同一の機能を有する発光素子については１つの発光素子と見なして表してある。また、本形態の基本的な構成は、実施の形態１と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付して図示し、それらの詳細な説明を省略する。また、位置検出機能付き表示装や照明装置の基本的な説明は、図２を参照して行なう。

本形態において、発光領域５１の光源部６０には、赤色（Ｒ）の光を出射する赤色用の照明用発光素子６１、緑色（Ｇ）の光を出射する緑色用の照明用発光素子６２、青色（Ｂ）の光を出射する青色用の照明用発光素子６３、および受光素子６５は設けられている。但し、実施の形態１、２、３と違って、位置検出用発光素子が設けられていない。ここで、照明用発光素子６１〜６３は各色の光を出射するとともに、赤外域の光も出射する。このため、光源部６０は、可視光（白色）からなる照明光を出射するとともに、照明用発光素子６１〜６３から出射された赤外成分を赤外光として出射する。従って、対象物体Ｏｂで反射した赤外光を受光した受光素子６５の位置情報に基づいて対象物体の位置を検出することができる等、実施の形態１と同様な効果を奏する。

また、本形態では、位置検出用発光素子を別途、設ける必要がないので、照明装置５０のコストを低減することができる。また、図７（ｂ）、（ｃ）に示すように、位置検出用発光素子を別途、設ける必要がないので、発光領域５１での配線接続等の構成を簡素化することができる。さらに、位置検出用発光素子駆動部を必要としないという利点もある。

［実施の形態５］
図８は、本発明の実施の形態５に係る位置検出機能付き表示装置に用いた照明装置の構成を示す説明図であり、図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、発光領域の構成を模式的に示す説明図、および発光領域における各素子の配線構造の説明図である。なお、本形態の基本的な構成は、実施の形態１と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付して図示し、それらの詳細な説明を省略する。また、位置検出機能付き表示装や照明装置の基本的な説明は、図２を参照して行なう。

本形態において、発光領域５１の光源部６０には、実施の形態２と同様、白色（Ｗ）の照明用発光素子６６、および受光素子６５は設けられている。但し、実施の形態２と違って、位置検出用発光素子が設けられていない。ここで、照明用発光素子６６は白色（Ｗ）の光を出射するとともに、赤外域の光も出射する。このため、光源部６０は、可視光（白色）からなる照明光を出射するとともに、照明用発光素子６６から出射された赤外成分を赤外光として出射する。従って、対象物体Ｏｂで反射した赤外光を受光した受光素子６５の位置情報に基づいて対象物体の位置を検出することができる等、実施の形態１、２、３と同様な効果を奏する。

また、本形態では、位置検出用発光素子を別途、設ける必要がないので、照明装置５０のコストを低減することができる。また、図８（ｂ）に示すように、位置検出用発光素子を別途、設ける必要がないので、発光領域５１での配線接続等の構成を簡素化することができる。さらに、位置検出用発光素子駆動部を必要としないという利点もある。

［位置検出機能付き表示装置１００の変形例］
上記実施の形態１〜５に係る位置検出機能付き表示装置１００は、液晶テレビとして構成された例であったが、位置検出機能付き表示装置１００については、図９に示す電子機器に用いることができる。

図９は、本発明に係る位置検出機能付き表示装置１００を用いた電子機器の説明図である。図９（ａ）に、位置検出機能付き表示装置１００を備えたモバイル型のパーソナルコンピューターの構成を示す。パーソナルコンピューター２０００は、表示ユニットとしての位置検出機能付き表示装置１００と本体部２０１０を備える。本体部２０１０には、電源スイッチ２００１、およびキーボード２００２が設けられている。図９（ｂ）に、位置検出機能付き表示装置１００を備えた携帯電話機の構成を示す。携帯電話機３０００は、複数の操作ボタン３００１、およびスクロールボタン３００２、並びに表示ユニットとしての位置検出機能付き表示装置１００を備える。スクロールボタン３００２を操作することによって、位置検出機能付き表示装置１００に表示される画面がスクロールされる。図９（ｃ）に、位置検出機能付き表示装置１００を適用した情報携帯端末（ＰＤＡ：Personal Digital Assistants）の構成を示す。情報携帯端末４０００は、複数の操作ボタン４００１、および電源スイッチ４００２、並びに表示ユニットとしての位置検出機能付き表示装置１００を備える。電源スイッチ４００２を操作すると、住所録やスケジュール帳といった各種の情報が位置検出機能付き表示装置１００に表示される。

なお、位置検出機能付き表示装置１００が適用される電子機器としては、図９に示すものの他、デジタルスチールカメラ、液晶テレビ、ビデオテープレコーダー、カーナビゲーション装置、ページャー、電子手帳、電卓、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、銀行端末等の電子機器等が挙げられる。そして、これらの各種電子機器の表示部として、前述した位置検出機能付き表示装置１００が適用可能である。

１０Ｒ・・検出領域、３０・・電気光学パネル、３１・・画像表示領域、５０・・バックライト用の照明装置、５１・・発光領域、６０・・光源部、６１、６２、６３、６６・・照明用発光素子、６４・・位置検出用発光素子、６５・・受光素子、７１・・表示制御部、７５・・発光制御部、１００・・位置検出機能付き表示装置、Ｏｂ・・対象物体

Claims

可視光からなる照明光を出射する複数の発光領域を備えた照明装置と、該照明装置に対して前記照明光の出射側に設けられた光変調用の電気光学パネルと、該電気光学パネルでの光変調条件に対応して前記複数の発光領域毎の前記照明光の出射を制御する発光制御部と、前記電気光学パネルに対して変調光の出射側に設けられた検出領域内における対象物体の位置を検出する位置検出部と、を有する位置検出機能付き表示装置であって、
前記発光領域は、前記照明光および位置検出用の赤外光を出射する光源部と、該光源部から出射された前記赤外光のうち、前記対象物体で反射した赤外光を受光する位置検出用の受光素子と、を備え、
前記位置検出部は、前記対象物体で反射した赤外光を受光した前記受光素子の位置情報に基づいて前記対象物体の位置を検出することを特徴とする位置検出機能付き表示装置。
前記複数の発光領域のうち、隣り合う発光領域は、前記赤外光として、互いに異なるピーク波長の赤外光を出射することを特徴とする請求項１に記載の位置検出機能付き表示装置。
前記光源部は、前記照明光を出射する照明用発光素子と、前記赤外光を出射する位置検出用発光素子と、を備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の位置検出機能付き表示装置。
前記位置検出用発光素子は、前記照明用発光素子から独立して駆動されることを特徴とする請求項３に記載の位置検出機能付き表示装置。
前記位置検出用発光素子は、前記照明用発光素子と同時に点灯および消灯を行うことを特徴とする請求項３に記載の位置検出機能付き表示装置。
前記光源部は、前記照明光を出射する照明用発光素子を備え、
前記赤外光は、当該照明用発光素子から出射された光に含まれる赤外域の光成分であることを特徴とする請求項１または２に記載の位置検出機能付き表示装置。
前記光源部は、前記照明用発光素子として、合成光が白色光となる色光を出射する複数の発光素子を備えていることを特徴とする請求項３乃至６の何れか一項に記載の位置検出機能付き表示装置。
前記光源部は、前記照明用発光素子として、白色光を出射する発光素子を備えていることを特徴とする請求項３乃至６の何れか一項に記載の位置検出機能付き表示装置。