JP4735575B2 - 表示装置 - Google Patents

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Description

本発明は、表示画素部や額縁上に受光素子を備えた表示装置に関するものである。
表示装置自体に座標入力機能を設けた技術がいくつか提案されている。
具体的には、たとえば、感圧式タッチパネル（特許文献１，２を参照）方式による表示装置や電磁誘導型タッチパネル方式（特許文献３を参照）による表示装置などが知られている。
しかし、上記のような座標入力機能付随の表示装置は小型化するのが困難であり、通常の表示装置と比較し、コストが高くなってしまうという問題点があった。
そこで、近年、上記の問題を解決すべく表示装置の各画素に受光素子を設け、受光素子への入射光を検知することにより表示装置内の座標を特定する表示装置の開発が盛んに行われている（特許文献４，５を参照）。
上記のように、受光素子を設けることによって表示装置内の座標入力を可能とした装置は、座標入力機能を設けた表示装置と比較し、小型化が可能でコストも低減できるという利点を有するだけでなく、多点座標入力や面積入力も可能である。
特開２００２-１４９０８５号公報 特開２００２-４１２４４号公報 特開平１１-１３４１０５号公報 特開２００４-３１８０６７号公報 特開２００４-３１８８１９号公報
ところが、指等の検出対象物のバックライト光からの反射光を利用して、タッチパネルやイメージセンサ等を実現するシステムにおいて、表示装置内部での反射光ノイズをリアルタイムで除去できないという不利益がある。
また、上記バックライト光によるシステム、もしくは外光による撮像システムにおいて、ディスプレイ部からの干渉ノイズをリアルタイムで除去できない。
また、このような理由のため、温度特性、時間変動に強い高信頼性システムが実現できない。
また、高信頼性システムを実現使用とすると、電源投入時のキャリブレーション動作が必要になる。
本発明は、電源投入時のキャリブレーション動作を要することなく、ノイズによる影響を小さくでき、受光システムのＳＮ比を向上することが可能な表示装置を提供することにある。
本発明の第１の観点の表示装置は、表示回路を有する少なくとも一つの表示セルと、受光素子を含む少なくとも一つの受光セルと、上記受光セルと等価な構成を有し、受光素子への光の入射が遮断されている少なくとも一つの参照セルと、上記受光セルの出力信号と上記参照セルの出力信号との差分信号処理を行う信号処理回路とを有する。
本発明の第２の観点は、複数の表示セルがマトリクス状に配列され、上記表示セルのマトリクス配列に混在して、受光素子を含む少なくとも一つの受光セル、および上記受光セルと等価な構成を有し、受光素子への光の入射が遮断されている少なくとも一つの参照セルが配列されている有効画素領域部と、上記受光セルの出力信号と上記参照セルの出力信号との差分信号処理を行う信号処理回路と、上記有効画素領域部に光を照射するバックライトとを有する。
本発明によれば、たとえば検出対象光成分とノイズ成分を含む受光セルの出力信号と検出対象光成分を含まずノイズ成分のみを含む参照セルの出力信号が信号処理回路に入力され、差分信号処理が行われる。
本発明によれば、電源投入時のキャリブレーション動作を要することなく、ノイズによる影響を小さくでき、受光システムのＳＮ比を向上することができる。
以下、本発明の実施形態を添付図面に関連付けて説明する。
以下の説明においては、まず、理解を容易にするために表示画素ごとに受光素子を備えた液晶画像表示装置の基本的な構成および機能を説明した後、具体的な構造に係る実施形態について説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る液晶画像表示装置の構成例を示すブロック図である。
図２（Ａ）〜（Ｃ）は、図１の液晶画像表示装置における有効画素領域部の第１の構成例を示す図であって、図２（Ａ）はセルのマトリクス配列を、図２（Ｂ）は平面図を、図２（Ｃ）は断面図をそれぞれ示している。
液晶画像表示装置１は、図１に示すように、有効画素領域部２、垂直駆動回路（ＶＤＲＶ）３、水平駆動回路（ＨＤＲＶ）４、受光制御回路（ＲＣＴＬ）５、および受光信号処理回路（ＲＳＰＲＣ）６を有している。
有効画素領域部２は、表示画素を形成する表示回路２１０を含む複数の表示セル２１がマトリクス状に配列されている。
そして、有効画素領域２においては、隣接した３つの表示セル２１ごとに受光セル２２、参照セル２３が交互に配列されている。
具体的には、図２中の左から、色の三原色に対応したＲ色の表示セル２１Ｒ、Ｇ色の表示セル２１Ｇ、Ｂ色の表示セル２１Ｂが配列されていて、この表示セル２１Ｂに隣接して受光セル２２が配列されている。そして、この受光セル２２に続いて、Ｒ色の表示セル２１Ｒ、Ｇ色の表示セル２１Ｇ、Ｂ色の表示セル２１Ｂが配列されていて、この表示セル２１Ｂに隣接して参照セル２３が配列されている。第１の構成例の有効画素領域部２は、この配列系が周期的に繰り返されて形成されている。
このような配列において、受光セル２２と参照セル２３は、近接（受光セルと参照セルとしては隣接）して配置されたセルをペアとして出力の差分処理が行われる。
また、有効画素領域部２においては、図２（Ｂ）に示すように、Ｒ色の表示セル２１Ｒの配置領域にはＲ色フィルタＦＬＴ−Ｒ、Ｇ色の表示セル２１Ｇの配置領域にはＧ色フィルタＦＬＴ−Ｇ、Ｂ色の表示セル２１Ｂの配置領域にはＢ色フィルタＦＬＴ−Ｂが形成されている。
受光セル２２の配置領域には遮光機能を有するブラックマスク（遮光マスク）ＢＭＳＫ２２が形成され、参照セル２３の配置領域には遮光機能を有するブラックマスク（遮光マスク）ＢＭＳＫ２３が形成されている。
受光セル２２に形成されたブラックマスクＢＭＳＫ２２には、受光素子に光を入射させるための開口部ＢＭＳＫ２２１が形成されている。
これに対して、参照セル２３に形成されたブラックマスクＢＭＳＫ２３には開口部が形成されていない。
有効画素領域部２においては、図２（Ｃ）に示すように、たとえばガラスにより形成されたＴＦＴ基板（第１透明基板）２４と対向基板（第２透明基板）２５との間に液晶層２６が封入されて形成されている。また、たとえばＴＦＴ基板２４の底面２４１側にバックライト２７が配置されている。
また、ＴＦＴ基板２４の基面２４２側には各表示セル２１の表示回路２１０、受光セル２２の読み出し回路２２０および受光素子（フォトセンサ）２２１、並びに参照セル２３の読み出し回路２３０および受光素子（フォトセンサ）２３１が形成されている。
一方、対向基板２５の基面２５１には各種フィルタＦＬＴ−Ｒ，ＦＬＴ−Ｇ，ＦＬＴ−Ｂ、ブラックマスクＢＭＳＫ２２，ＢＭＳＫ２３が形成されている。
各表示セル２１における表示回路２１０は、図２（Ａ）に示すように、スイッチング素子として薄膜トランジスタ（ＴＦＴ；thin film transistor）２１１と、ＴＦＴ２１１のドレイン電極（またはソース電極）に画素電極が接続された液晶セル（ＬＣ）２１２と、ＴＦＴ２１１のドレイン電極に一方の電極が接続された保持容量（Ｃｓ）２１３とにより構成されている。
これら表示セル２１の各々に対して、走査線（ゲート線）７−１〜７−ｍが各行ごとにその画素配列方向に沿って配線され、信号線８−１〜８−ｎが列ごとにその画素配列方向に沿って配線されている。
そして、各表示セル２１のＴＦＴ２１１のゲート電極は、各行単位で同一の走査線（ゲート線）７−１〜７−ｍにそれぞれ接続されている。また、各表示セル２１のＴＦＴ２１１のソース電極（または、ドレイン電極）は、各列単位で同一の表示信号線８−１〜８−ｎに各々接続されている。
図２（Ａ）の構成においては、走査線７−１〜７−ｍは垂直駆動回路３に接続されて、この垂直駆動回路３により駆動される。
また、表示セル２１に対応した配線された表示信号線８−１〜８−ｎは水平駆動回路４に接続され、この水平駆動回路４により駆動される。
さらに、一般的な液晶表示装置においては、画素保持容量配線（Ｃｓ）９−１〜９−ｍが独立に配線され、この画素保持容量配線９−１〜９−ｍと接続電極との間に保持容量２１３が形成されている。
そして、各画素部２０の表示セル２１の液晶セル２１２の対向電極および／または保持容量２１３の他方の電極には、コモン配線（共通配線）を通してたとえば所定の直流電圧がコモン電圧ＶＣＯＭとして与えられる。
あるいは、各表示セル２１の液晶セル２１２の対向電極および保持容量２１３の他方の電極には、たとえば１水平走査期間（１Ｈ）毎に極性が反転するコモン電圧ＶＣＯＭが与えられる。
また、有効画素領域部２においては、受光セル２２および参照セル２３に対応して４本おきに受光信号線１０−１〜１０−ｐ（ｐ＜ｎ）が配線されている。
受光信号線１０−１〜１０−ｐ、受光信号処理回路６に接続され、受光制御回路５の制御の下に読み出される信号を受光信号処理回路６に伝搬する。
垂直駆動回路３は、垂直スタート信号ＶＳＴ、垂直クロックＶＣＫ、イネーブル信号ＥＮＢを受けて、１フィールド期間ごとに垂直方向（行方向）に走査して走査線７−１〜７−ｍに接続された各表示セル２１を行単位で順次選択する処理を行う。
すなわち、垂直駆動回路３から走査線７−１に対して走査パルスＳＰ１が与えられたときには第１行目の各列の画素が選択され、走査線７−２に対して走査パルスＳＰ２が与えられたときには第２行目の各列の画素が選択される。以下同様にして、走査線７−３，…，７−ｍに対して走査パルスＳＰ３，…，ＳＰｍが順に与えられる。
水平駆動回路４は、図示しないクロックジェネレータにより生成された水平走査の開始を指令する水平スタートパルスＨＳＴ、水平走査の基準となる互いに逆相の水平クロックＨＣＫを受けてサンプリングパルスを生成し、入力される画像データＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）を、生成したサンプリングパルスに応答して順次サンプリングして、各表示セル２１に書き込むベきデータ信号として各表示信号線８−１〜８−ｎに供給する。
また、受光セル２２および参照セル２３の各々に対して、第１の受光セル制御線（リセット信号線）１１−１〜１１−ｍ、および第２の受光セル制御線（読み出し信号線）１２−１〜１２−ｍが各行ごとにその画素配列方向に沿って配線されている。
また、受光セル２２および参照セル２３は、電源電位ＶＤＤおよび基準電位ＶＳＳに接続される。
図３は、本実施形態に係る受光セル（参照セル）の基本構成例を示す回路図であって、図２（Ａ）の回路を拡大して示す図である。なお、図３においては、隣接する表示セルの表示回路２１０も併せて示している。
本実施形態の受光セル２２は、受光素子２２１、リセットＴＦＴ２２２、増幅ＴＦＴ２２３、選択（読み出し）ＴＦＴ２２４、受光信号蓄積容量（キャパシタ）２２５、およびノードＮＤ２２１を有している。
受光素子２２１は、ＴＦＴ、ダイオード等により形成される。
また、受光セル２２（参照セル２３）の読み出し回路２２０（２３０）は、リセットＴＦＴ２２２、増幅ＴＦＴ２２３、選択（読み出し）ＴＦＴ２２４、キャパシタ２２５、およびノードＮＤ２２１を有している。
受光素子２２１は電源電位ＶＤＤとノードＮＤ２２１との間に接続されている。リセットＴＦＴ２２２は、たとえばｎチャネルトランジスタにより形成され、そのソースが基準電位ＶＳＳ（たとえばグランドＧＮＤ）に接続され、ドレインがノードＮＤ２２１に接続されている。そして、リセットＴＦＴ２２２のゲート電極が対応する行に配線された第１の受光セル制御線１１に接続されている。
増幅ＴＦＴ２２３のゲートがノードＮＤ２２１に接続され、ドレインが電源電位ＶＤＤに接続され、ソースが選択ＴＦＴ２２４のドレインに接続されている。選択ＴＦＴ２２４のゲートが第２の受光信号制御線１２に接続され、ソースが対応する列に配線された受光信号線１０に接続されている。
この増幅ＴＦＴ２２３と選択ＴＦＴ２２４により、いわゆるソースフォロワが形成されている。したがって、受光信号線１０には電流源が接続される。この電流源は、本実施形態においては、たとえば受光信号処理回路６に形成される。
また、キャパシタ（受光信号蓄積容量）２１５がノードＮＤ２２１と基準電位ＶＳＳとの間に接続されている。
図４は、本実施形態に係る受光セルの簡略断面図であって、図２（Ｃ）の受光セルの部分を拡大して示す図である。
受光セル２２は、図４に示すように、透明絶縁基板（たとえばガラス基板）により形成されたＴＦＴ基板２４の基面２４２側に形成されている。受光セル２２は、読み出し回路２２０および受光素子（フォトセンサ）２２１により構成されている。
対向基板透明絶縁基板（たとえばガラス基板）により形成された対向基板２５の基面２５１側にはブラックマスクＢＭＳＫ２２が形成され、フォトセンサ２２１の形成領域と対抗するブラックマスクＢＭＳＫ２２には外光をフォトセンサ２２１に導く開口部ＢＭＳＫ２２１が形成されている。
そして、ＴＦＴ基板２４と対向基板２５との間に液晶層２６が封入されている。また、たとえばＴＦＴ基板２４の底面２４１側にバックライト２７が配置されている。
また、このＴＦＴ基板２４の底面２４１には偏光フィルタ２８が形成され、対向基板２５の前面（光入射面）２５２に偏光フィルタ２９が形成されている。
図５は、受光セルおよび参照セルのフォトセンサ（受光素子）をＴＦＴにより形成した構造例を示す断面図である。
ＴＦＴ基板２４（透明絶縁基板、たとえばガラス基板）上にゲート絶縁膜３０１で覆われたゲート電極３０２が形成されている。ゲート電極は、たとえばモリブデン（Ｍｏ）、タンタル（Ｔａ）などの金属または合金をスパッタリングなどの方法で成膜して形成される。
ゲート絶縁膜３０２上に半導体膜（チャネル形成領域）３０３、並びに半導体膜３０３を挟んで一対のｎ―拡散層（ＬＤＤ領域）３０４，３０５、ｎ＋拡散層３０６，３０７(ソース、ドレイン領域)が形成されている。さらに、ゲート絶縁膜３０２、半導体層（チャネル形成領域）３０３、ｎ―拡散層（ＬＤＤ領域）３０４，３０５、ｎ＋拡散層３０６，３０７(ソース、ドレイン領域)を覆うように層間絶縁膜３０８が形成され、層間絶縁膜３０８を覆うように層間絶縁膜３０９が形成されている。層間絶縁膜３０９は、たとえばＳｉＮ、ＳｉＯ２等により形成される。
一方のｎ＋拡散層３０６には、層間絶縁膜３０８，３０９に形成されたコンタクトホール３１０ａを介してソース電極３１１が接続され、他方のｎ＋拡散層３０７には、層間絶縁膜３０８，３０９に形成されたコンタクトホール３１０ｂを介してドレイン電極３１２が接続される。
ソース電極３１１およびドレイン電極３１２は、たとえばアルミニウム（Ａｌ）をパターニングしたものである。
層間絶縁膜３０９、ソース電極３１１、ドレイン電極３１２、層間絶縁膜３０９上に平坦化膜３１３が形成されている。
そして、この平坦化膜３１３上に液晶層２６が形成される。
この構成において、ボトムゲート型ＴＦＴのゲート電極がバックライト光のＴＦＴのチャネル領域への光路上に形成されている。したがって、ＴＦＴゲート電極が、バックライト２７からの光を遮光する機能を有し、ノイズ光の低減する機能を有している。
第１の受光セル制御線１１と第２の受信信号配線１２は受光制御回路５に接続されている。
受光制御回路５は、所定のタイミングでリセットパルスＲＳＴを第１の受光セル制御線１１−１〜１１−ｍに印加する。
これにより、各表示セル２２のリセット用ＴＦＴ２２２が一定期間オンし、ノードＮＤ２２１がリセットされる。換言すれば、表示セル２２は、たとえばノードＮＤ２２１に接続された受光信号蓄積容量の電荷が放電されて、ノードＮＤ２２１の電位が基準電位にセットされ、受光セル２２が初期の状態となる。
この状態で受光素子２２１が所定の光量を受光すると、受光素子２２１が導通し、ノードＮＤ２２１の電位が上昇し、キャパシタ（受光信号蓄積容量）２２５に電荷が蓄積される。
このとき、受光制御回路５により読み出し信号ＲＤがハイレベルで第２に受光セル制御線１２に印加されて選択ＴＦＴ２２４がオン状態に保持される。これにより、キャパシタ２２５の蓄積された電荷が電気信号として増幅ＴＦＴ２２３で増幅され、選択ＴＦＴ２２４を介して受光信号として受光信号配線１０に出力される。
そして、受光信号配線１０を伝搬された信号は受光信号処理回路６に入力され、受光信号処理回路６は、後述するように、受光セル２２による信号と参照セル２３による信号との差分信号処理によりノイズ除去処理を行った後、入力した受光セル２２の受光信号に応答した所定の機能部の制御を行う後段の図示しない信号処理系に出力する。
図６は、本実施形態に係る受光信号処理回路の第１の構成例を示す回路図である。
図７は、本実施形態に係る受光信号処理回路の第２の構成例を示す回路図である。
図６の受光信号処理回路６は、受光セル２２および参照セル２３が接続される受光信号線１０−１〜１０−ｐの各々に接続された電流源６１−１〜６１−ｐと、隣接する受光信号線１０−１，１０−２の差分信号処理（差分演算）を行い、受光セル２２内の反射ノイズおよびオフセットノイズの影響を極めて小さく抑えた受光信号を出力する演算増幅器（オペアンプ）６２−１〜６２−ｑ（ｑ＝ｐ／２）と、を有する。
各オペアンプ６２は、受光セル２２の出力信号を非反転入力（＋）に入力し、この受光セル２２に隣接する参照セル２３の出力信号を反転入力（−）に入力し、両入力信号の差分処理を行って、受光セル２２内の反射ノイズおよびオフセットノイズの影響を極めて小さく抑えた信号を後段の処理回路に出力する。
図７の受光信号処理回路６Ａは、図６の回路構成に加えて、受光セル２２および参照セル２３が接続される受光信号線１０−１〜１０−ｐの各々を所定電位（図７の例では接地電位ＧＮＤ）にリセットするスイッチＳＷ１を含むリセット回路６３−１〜６３−ｐと、スイッチＳＷ２とキャパシタＣ１とにより形成され、各受光信号線１０−１〜１０−ｐと各オペアンプ６２−１〜６２−ｑの非反転入力（＋）、反転入力（−）間に接続されたアンプルホールド回路６４−１〜６４−ｐと、各オペアンプ６２−１〜６２−ｑに出力に接続され、アナログ信号をデジタル信号に変換するアナログデジタル変換器（ＡＤＣ）６５−１〜６５−ｑと、を有している。
なお、受光信号処理回路６（６Ａ）における差分信号処理は、アナログ差分処理であってもデジタル差分処理であってもよい。
次に、受光セル２２の出力信号と参照セル２３の出力信号との差分信号処理により受光セル２２内の反射ノイズおよびオフセットノイズの影響を極めて小さく抑えた信号が得られることについて説明する。
なお、ここでは、図８に示すように、バックライトの反射光の検出システムとして構成された場合を例に説明する。
図９（Ａ），（Ｂ）は、本実施形態に係る受光セルと参照セルの出力信号の差分信号処理によりノイズの除去できる理由を説明するための図であって、図９（Ａ）が受光セルの状態を示す図であり、図９（Ｂ）が参照セルの状態を示す図である。
図９（Ａ），（Ｂ）において、矢印Ａが検出対象光を示す、矢印Ｂのノイズ光を示している。
バックライトの反射光の検出システムにおける受光セル２２においては、図８および図９（Ａ）に示すように、バックライト２７による検出対象光Ａが有効画素領域部２の偏光フィルタ２８、ＴＦＴ基板２４、液晶層２６、所定の位置（座標位置）に配置されている受光セル２２のブラックマスクＢＭＳＫ２２の開口部ＢＭＳＫ２２１、対向基板２５、偏光フィルタ２９を透過して、対向基板２５の前面側２５２に配置されたユーザの被検出体（たとえば指）で反射される。
この反射光Ａが、偏光フィルタ２９、対向基板２５、液晶層２６を透過して受光セル２２のブラックマスクＢＭＳＫ２２の開口部ＢＭＳＫ２２１を通して、たとえばＴＦＴからなる受光素子（フォトセンサ）２２１のアクティブ領域（チャネル領域）で受光され、フォト電流として取り出される。
受光セル２２において、バックライト２７による光は、検出対象光Ａになるものの他に、たとえば平坦化膜３１３と液晶層２６の界面領域で反射して受光素子２２１に入射してしまうノイズ光Ｂ１や直接的に受光素子２２１に入射してしまうノイズ光Ｂ２が存在する。
すなわち、受光セル２２の出力信号には、検出対象光Ａおよびノイズ光Ｂ１、Ｂ２を含む。
また、参照セル２３において、受光セル２２のブラックマスクＢＭＳＫ２２の開口部ＢＭＳＫ２２１が形成されていないことから、バックライト２７による光は、検出対象光Ａになるものはなく、たとえば平坦化膜３１３と液晶層２６の界面領域で反射して受光素子２２１に入射してしまうノイズ光Ｂ１や直接的に受光素子２２１に入射してしまうノイズ光Ｂ２が存在する。
すなわち、受光セル２２の出力信号には、ノイズ光Ｂ１、Ｂ２を含む。
なお、ノイズ光Ｂ２は直接的にＴＦＴのゲート電極を通過してチャネル領域に直接的に入射するように図示しているが、実際には、ボトムゲート型ＴＦＴのゲート電極がバックライト光のＴＦＴのチャネル領域への光路上に形成されていることから、ここで反射されてゲート電極の周囲に回り込んでノイズ光Ｂ２となる場合があるという意味で示してある。
したがって、受光信号処理回路６（６Ａ）において、受光セル２２の出力信号と受光セル２２と隣接する参照セル２３の出力信号をオペアンプ６２で差分信号処理（差分演算）を行うことによりノイズ成分を略除去することが可能となる。
その結果、オペアンプ６２の出力は、受光セル２２内の反射ノイズおよびオフセットノイズの影響を極めて小さく抑えた信号となる。
以上説明したように、本実施形態によれば、表示回路２１０を有する複数の表示セル２１と、受光素子２２１を含む受光セル２２と、受光セルと等価な構成を有し、受光素子２２１への光の入射が遮断されている参照セル２３と、受光セル２２の出力信号と参照セル２３の出力信号との差分信号処理を行う受光信号処理回路６とを有することから、以下の効果を得ることができる。
検出対象物のバックライト光からの反射光を利用して、タッチパネル・イメージセンサ等を実現するシステムにおいて、ブラックマスクより下にある層での内部反射光ノイズを除去でき、高ＳＮ比化を実現できる。
上記バックライトを用いたシステム、もしくは外光の撮像システムにおいて、受光素子（フォトセンサ）および画素回路のオフセットノイズを除去できるため、高ＳＮ比化を実現できる。
上記バックライト光を用いたシステム、もしくは外光の撮像システムにおいて、ディスプレイからの干渉ノイズを除去できるため、高ＳＮ比化を実現できる。
上記ノイズをリアルタイムでキャンセルできるため、温度特性、時間変動に強い高信頼性システムを実現できる。
上記と同一の理由により、電源投入時のキャリブレーション動作が不要になる。
なお、上述した実施形態においては、有効画素領域部２のセル配列として、Ｒ色の表示セル２１Ｒ、Ｇ色の表示セル２１Ｇ、Ｂ色の表示セル２１Ｂが配列されていて、この表示セル２１Ｂに隣接して受光セル２２が配列され、この受光セル２２に続いて、Ｒ色の表示セル２１Ｒ、Ｇ色の表示セル２１Ｇ、Ｂ色の表示セル２１Ｂが配列されていて、この表示セル２１Ｂに隣接して参照セル２３が配列されるという配列系を第１グループとして、この第１グループが周期的に繰り返されて形成されている場合を例に説明した。
しかし、本発明はこの配列形成に限定されるものではく、種々の態様が可能である。
たとえば、図１０に示すように、上述した第１配列系（グループ）に隣接されるグループは、受光セルおよび参照セルの配置領域に単なるブラックマスクＢＭＳＫ（ＢＭ）、もしくは外部の接続されないブラックマスクＢＭＳＫ（ＢＭ）下に形成された参照セルおよび、または受光セルを設ける第２配列系（グループ）とし、この第１グループと第２グループを交互に配置する、あるいは第２グループを複数連続的に配列させる、あるいは第１グループを複数連続的に配列させて第２グループを配列させる等の構成も可能である。
また、図示しないが受光セル２２と参照セル２３を直接的に隣接させるような構成も可能である。
また、複数のグループをユニットとして各ユニットに参照セル２３を一つ設け、そのユニット内では、各受光セル２２の出力信号とその一つの参照セル２３の出力信号との差分信号処理を行うように構成することも可能である。
あるいは、有効画素領域部２全体で一つの参照セルを設けて、各受光セル２２の出力信号とその一つの参照セル２３の出力信号との差分信号処理を行うように構成することも可能である。
なお、図２に示すように、複数画素に対して、一つの受光素子を配置する構成でも構わないし、受光素子はＲＧＢそれぞれに対し一つずつが配置されていても構わないし、一画素に対して受光素子が一つ配置されていても構わない。
本発明を適用する場合の表示装置内の受光素子配置は特に言及しないものとする。このように、本発明を図２に示すような受光素子内蔵の表示装置に適用することにより、ノイズの影響の少ない受光信号を後処理で用いることが可能となり、また、表示側信号の撮像側信号への混入を防ぎつつ、受光（撮像）を行うことが可能となる。
本発明の実施形態に係る液晶画像表示装置の構成例を示すブロック図である。 図１の液晶画像表示装置における有効画素領域の第１の構成例を示す図である。 本実施形態に係る受光セル（参照セル）の基本構成例を示す回路図である。 本実施形態に係る受光セルの簡略断面図である。 受光セルおよび参照セルのフォトセンサ（受光素子）をＴＦＴにより形成した構造例を示す断面図である。 本実施形態に係る受光信号処理回路の第１の構成例を示す回路図である。 本実施形態に係る受光信号処理回路の第２の構成例を示す回路図である。 バックライトの反射光の検出システムを模式的に示す図である。 本実施形態に係る受光セルと参照セルの出力信号の差分信号処理によりノイズの除去できる理由を説明するための図である。 他のセル配列例を説明するための図である。
符号の説明
１・・・液晶表示装置、２・・・有効画素領域部、３・・・垂直駆動回路（ＶＤＲＶ）、４・・・水平駆動回路（ＨＤＲＶ）、５・・・受光制御回路（ＲＣＴＬ）、６，６Ａ，６Ｂ・・・受光信号処理回路（ＲＳＰＲＣ）、１０−１〜１０−ｐ・・・受光信号線、６２−１〜６２−ｑ・・・演算増幅器、２１・・・表示セル、２２・・・受光セル、２３・・・参照セル、ＢＭＳＫ２２、ＢＭＳＫ２３・・・ブラックマスク（遮光マスク）、ＢＭＳＫ２２１・・・開口部、２２０，２３０・・・読み出し回路、２２１・・・受光素子、２２２・・・リセットＴＦＴ、２２３・・・増幅ＴＦＴ、２２４・・・選択（読み出し）ＴＦＴ、２２５・・・受光信号蓄積容量（キャパシタ）、ＮＤ２２１・・・ノード。

Claims (14)

  1. 表示回路を有する少なくとも一つの表示セルと、
    受光素子を含む少なくとも一つの受光セルと、
    上記受光セルと等価な構成を有し、受光素子への光の入射が遮断されている少なくとも一つの参照セルと、
    上記受光セルの出力信号と上記参照セルの出力信号との差分信号処理を行う信号処理回路と
    を有する表示装置。
  2. 有効画素領域部に、
    複数の上記表示セルがマトリクス状に配列され、
    上記表示セルのマトリクス配列に混在して、上記受光セルおよび参照セルが配列されている
    請求項１記載の表示装置。
  3. 上記有効画素領域部において、
    少なくとも一つの表示セルに隣接して上記受光セルが配列され、当該受光セルに隣接した少なくとも一つの表示セルが配列され、当該配列された表示セルに隣接して上記参照セルが配列される配列系が周期的に繰り返されている
    請求項２記載の表示装置。
  4. 上記有効画素領域部において、
    少なくとも一つの表示セルに隣接して上記受光セルが配列され、当該受光セルに隣接した少なくとも一つの表示セルが配列され、当該配列された表示セルに隣接して上記参照セルが配列される第１配列系と、
    少なくとも一つの表示セルに隣接して出力が取り出せない第１ダミーセルが配列され、当該第１ダミーセルに隣接した少なくとも一つの表示セルが配列され、当該配列された表示セルに隣接して出力が取り出せない第２ダミーセルが配列される第２プ配列系と、を含む
    請求項２記載の表示装置。
  5. 上記第１配列系と上記第２配列系が隣接し、かつ周期的に繰り返すように配列されている
    請求項４記載の表示装置。
  6. 上記受光セルは、
    遮光マスクに受光素子に検出対象光を導く開口部が形成され、
    上記参照セルは、
    受光素子を含めて検出対象光の入射が遮蔽されている
    請求項１から５のいずれか一に記載の表示装置。
  7. 上記信号処理回路は、
    隣接して配列された上記受光セルと上記参照セル同士の出力信号の差分信号処理を行う
    請求項２から６のいずれか一に記載の表示装置。
  8. 複数の表示セルがマトリクス状に配列され、上記表示セルのマトリクス配列に混在して、受光素子を含む少なくとも一つの受光セル、および上記受光セルと等価な構成を有し、受光素子への光の入射が遮断されている少なくとも一つの参照セルが配列されている有効画素領域部と、
    上記受光セルの出力信号と上記参照セルの出力信号との差分信号処理を行う信号処理回路と、
    上記有効画素領域部に光を照射するバックライトと
    を有する表示装置。
  9. 上記有効画素領域部は、
    上記バックライトに対向して配置され、セル回路および受光素子が形成される第１透明基板と、
    上記第２透明基板と対向して配置される第２透明基板と、
    上記第１透明基板および上記第２透明基板間に配置された液晶層と、
    上記受光セルおよび上記参照セルに形成されて検出対象光を遮蔽するめの遮光マスクと、を有し、
    上記受光セルの遮光マスクには、検出対象光を受光素子に導くための開口部が形成されている
    請求項８記載の表示装置。
  10. 上記受光セルおよび上記参照セルを含む上記第１透明基板にはボトムゲート型薄膜トランジスタが形成され、当該薄膜トランジスタのゲート電極が、少なくとも上記バックライトからの光の上記受光セルおよび上記参照セルの受光素子への光路に形成され、当該ゲート電極が上記バックライトからの光を遮光する機能を有する
    請求項９記載の表示装置。
  11. 上記有効画素領域部において、
    少なくとも一つの表示セルに隣接して上記受光セルが配列され、当該受光セルに隣接した少なくとも一つの表示セルが配列され、当該配列された表示セルに隣接して上記参照セルが配列される配列系が周期的に繰り返されている
    請求項８記載の表示装置。
  12. 上記有効画素領域部において、
    少なくとも一つの表示セルに隣接して上記受光セルが配列され、当該受光セルに隣接した少なくとも一つの表示セルが配列され、当該配列された表示セルに隣接して上記参照セルが配列される第１配列系と、
    少なくとも一つの表示セルに隣接して出力が取り出せない第１ダミーセルが配列され、当該第１ダミーセルに隣接した少なくとも一つの表示セルが配列され、当該配列された表示セルに隣接して出力が取り出せない第２ダミーセルが配列される第２プ配列系と、を含む
    請求項８記載の表示装置。
  13. 上記第１配列系と上記第２配列系が隣接し、かつ周期的に繰り返すように配列されている
    請求項１２記載の表示装置。
  14. 上記信号処理回路は、
    隣接して配列された上記受光セルと上記参照セル同士の出力信号の差分信号処理を行う
    請求項８から１３のいずれか一に記載の表示装置。
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