JP5110000B2 - 表示装置，電子機器および表示装置の駆動方法 - Google Patents

Description

本発明は、画像を表示するとともに検出の目標となる物体（以下「被検出物」という）を検出する技術に関する。

画像を表示する機能と被検出物を検出する機能とを兼備する表示装置（タッチパネル）が従来から提案されている。例えば特許文献１には、表示領域内の複数の検出体（例えば光センサ）が生成した検出信号から順次に検出データ（画像データ）を生成し、相前後する検出データの差分に応じて被検出物の有無や位置を検出する技術が開示されている。

特開２００６−２４４４４６号公報

ところで、画像の表示に使用される要素（例えば配線や画素）と被検出物の検出に使用される要素（例えば配線や検出体）との間には容量が寄生するから、表示領域に表示される画像が変化すると検出データも変化する。したがって、相前後する検出データの差分が画像の変化に連動して増加し、実際には被検出物が存在しないにも拘わらず誤検出される可能性がある。以上の事情を考慮して、本発明は、画像の変化に起因した被検出物の誤検出を防止することを目的とする。

以上の課題を解決するために、本発明に係る表示装置は、表示領域に画像を表示する複数の画素回路と、表示領域内に配置されて被検出物の有無（接近または接触）に応じた検出信号を各々が出力する複数の検出回路と、複数の検出回路が出力する検出信号から検出データを順次に生成するデータ生成手段と、検出データと比較される参照データを記憶する記憶手段と、検出データと参照データとの比較で被検出物の有無を順次に判定する判定手段と、相異なる時点で生成された複数の検出データの相違に応じて、表示領域に表示される画像の変化を検出する画像変化検出手段と、画像変化検出手段が画像の変化を検出した場合に、判定手段による判定に使用される参照データを当該変化後の検出データに更新するデータ更新手段とを具備する。以上の態様においては、表示領域の画像が変化した場合に参照データが当該変化後の検出データに更新されるから、画像の変化に起因した被検出物の誤検出を防止することが可能である。なお、本発明に係る表示装置は、各種の電子機器（例えばパーソナルコンピュータや携帯電話機）に利用される。

なお、被検出物とは、検出回路による検出の目的となる物体（表示領域上の物体）を意味し、例えば表示領域内の任意の位置を指示する指やペン（スタイラスペン）を含む概念である。また、画像変化検出手段が検出する画像の変化は、各検出回路が出力する検出信号に影響を与える変化（画像データの変化）を意味し、画像を構成する各画素の色相や階調（明度）や彩度の変化を包含する概念である。

さらに好適な態様において、画像変化検出手段は、相異なる時点で生成された複数の検出データにて検出信号が変化した検出回路の個数が閾値を上回る場合に、表示領域に表示される画像が変化したと判定する。以上の態様においては、検出信号が変化した検出回路の個数を計数する簡易な処理で画像の変化を検出することが可能である。

本発明の好適な態様において、データ更新手段は、画像変化検出手段が画像の変化を検出しない場合に、判定手段による判定に使用される参照データを更新しない。以上の態様においては、表示領域の画像が変化しない場合には参照データの更新が実行されないから、判定部による判定のたびに参照データを更新する構成と比較して、データ更新手段による処理の負荷（参照データの更新の回数）が軽減されるという利点がある。

本発明の好適な態様において、判定手段は、画像変化検出手段による画像の変化の検出中に判定を停止する。以上の態様においては、画像の変化の検出中にも被検出物の検出を継続する構成と比較して、被検出物の誤検出の可能性が低減されるという利点がある。

なお、検出回路の動作の原理や回路の構成は本発明において任意である。例えば、複数の検出回路の各々は、被検出物の有無に応じて容量値が変化する検出容量を含み、検出容量の容量値に応じた検出信号を出力する。具体的には、複数の検出回路の各々は、検出容量と初期化線との間に介在する基準容量と、検出容量と基準容量との間にゲートが接続された増幅トランジスタと、増幅トランジスタのゲートと給電線との間に介在してゲートが初期化線に接続された初期化トランジスタとを含み、初期化トランジスタをオン状態に制御する電位から初期化トランジスタをオフ状態に制御する電位に初期化線の電位を変化させたときの増幅トランジスタのゲートの電位に応じた検出信号を出力する。以上の態様においては、初期化トランジスタをオフ状態に制御する動作とともに増幅トランジスタのゲートの電位が変化するから、初期化トランジスタの制御とは別個の動作で増幅トランジスタのゲートの電位を変化させる構成と比較して、検出回路の駆動が簡素化されるという利点がある。また、複数の検出回路の各々が、被検出物の有無に応じて受光量が変化する光検出体を含み、光検出体の受光量に応じた検出信号を出力する態様も好適である。

本発明は、表示装置の駆動方法としても特定される。本発明に係る駆動方法においては、複数の検出回路が出力する検出信号から検出データを順次に生成し、検出データと参照データとの比較で被検出物の有無を順次に判定し、相異なる時点で生成された複数の検出データの相違に応じて、表示領域に表示される画像の変化を検出し、画像の変化を検出した場合に、判定に使用される参照データを当該変化後の検出データに更新する。以上の方法によれば、本発明に係る表示装置と同様の効果が実現される。

第１実施形態に係る表示装置のブロック図である。 表示装置の部分的な断面図である。 検出回路の回路図である。 検出処理回路のブロック図である。 表示装置の動作の具体例を示すタイミングチャートである。 検出処理回路の動作のフローチャートである。 画像変化検出のフローチャートである。 第２実施形態に係る検出回路の回路図である。 電子機器（パーソナルコンピュータ）の斜視図である。 電子機器（携帯電話機）の斜視図である。 電子機器（携帯情報端末）の斜視図である。

＜Ａ：第１実施形態＞
本発明の第１実施形態に係る表示装置は、画像を表示する機能と被検出物（ペンや利用者の指）を検出する機能とを兼備する検出機能付き表示装置（タッチパネル）である。図１に示すように、表示装置１００は、被駆動素子部１０と表示用駆動回路５２と検出用駆動回路５４とタイミング制御回路５６と検出処理回路６０とを具備する。

被駆動素子部１０は、画像の表示に利用される複数の画素回路Ｐと、被検出物の検出に利用される複数の検出回路Ｑとを含んで構成される。複数の画素回路Ｐは、相互に交差するｘ方向およびｙ方向にわたって表示領域Ａ内に行列状に配列する。なお、画素回路Ｐに信号を供給する走査線や信号線の図示は便宜的に省略されている。各画素回路Ｐは、図２の液晶容量２７を含んで構成される。液晶容量２７は、基板２１の面上に画素回路Ｐ毎に形成された画素電極２２と、基板２１の観察側に配置された基板２３の全面に形成された対向電極２４と、基板２１と基板２３との間隙内に封止された液晶２５とで構成される。

図１のタイミング制御回路５６は、表示装置１００の動作を規定する各種の制御信号を出力することで表示用駆動回路５２および検出用駆動回路５４を制御する。具体的には、単位期間（例えば垂直走査期間）Ｖ（Ｖ[1]，Ｖ[2]，Ｖ[3]，……）を規定する同期信号ＳYNCがタイミング制御回路５６から表示用駆動回路５２および検出用駆動回路５４に供給される（図５参照）。

図１の表示用駆動回路（走査線駆動回路および信号線駆動回路）５２は、複数の画素回路Ｐの各々を駆動する。画像を指示する画像データＧが情報処理装置（例えばパーソナルコンピュータ）２００から順次に表示用駆動回路５２に供給される。表示用駆動回路５２は、画像データＧで指示される画像が表示領域Ａ内に表示されるように各画素回路Ｐを駆動する。具体的には、表示用駆動回路５２は、同期信号ＳYNCで規定される単位期間Ｖ内にて複数の画素回路Ｐを行単位で順次に選択し、画像データＧに応じた電圧を選択行の各画素回路Ｐの液晶容量２７に供給する。

被駆動素子部１０には、ｘ方向に延在するＭ本の制御線１２とｙ方向に延在するＮ本の検出線１４とが形成される（Ｍ，Ｎは自然数）。各検出回路Ｑは、制御線１２と検出線１４との各交差に対応した位置に配置され、表示領域Ａ内で縦Ｍ行×横Ｎ列の行列状に配列する。なお、図１においては、検出回路Ｑを画素回路Ｐ毎に配置した場合を便宜的に例示するが、画素回路Ｐと検出回路Ｑとの個数や位置の関係は任意に変更される。

図３には、第ｉ行（ｉ＝１〜Ｍ）に属する第ｊ列（ｊ＝１〜Ｎ）の検出回路Ｑが代表的に図示されている。図３に示すように、検出回路Ｑは、検出容量３２と回路部３４とを含んで構成される。図２に示すように、検出容量３２は、液晶容量２７とともに基板２１と基板２３との間隙内に配置される（インセル方式）。具体的には、検出容量３２は、基板２１の面上の電極２６と、基板２３の面上の対向電極２４と、両電極間の液晶２５とで構成される容量体である。被検出物から外力が作用することで基板２３が変形すると、電極２６と対向電極２４との間隔が変化する。したがって、検出容量３２は、基板２３に対する被検出物の接触の有無に応じて容量値ｃXが変化する可変容量として機能する。

図３の回路部３４は、検出容量３２の容量値ｃXに応じた検出信号ＩSを生成して検出線１４に出力する。図３に示すように、回路部３４は、増幅トランジスタ３４２と選択トランジスタ３４４と初期化トランジスタ３４６と基準容量３４８とを含んで構成される。回路部３４の各トランジスタの導電型は任意である。また、図１の制御線１２は、図３のように初期化線１２１と選択線１２２とで構成される。

増幅トランジスタ３４２と選択トランジスタ３４４とは給電線（電源線）１６と検出線１４との間に直列に接続される。給電線１６には所定の電位ＶRSが供給される。増幅トランジスタ３４２のゲートは検出容量３２の電極２６に接続され、選択トランジスタ３４４のゲートは選択線１２２に接続される。初期化トランジスタ３４６は、増幅トランジスタ３４２のゲートと給電線１６との間に介在して両者の電気的な接続（導通／非導通）を制御する。初期化トランジスタ３４６のゲートは初期化線１２１に接続される。基準容量３４８は、初期化線１２１と増幅トランジスタ３４２のゲートとの間に介在する。

図１の検出用駆動回路５４は、選択回路５４１と出力回路５４３とで構成されて各検出回路Ｑを駆動する。選択回路５４１は、同期信号ＳYNCで規定される単位期間Ｖ内にて複数の検出回路Ｑを行単位で順次に選択し、初期化動作と検出動作と出力動作とを選択行のＮ個の検出回路Ｑに実行させる。各動作について以下に詳述する。

初期化動作が開始すると、選択回路５４１は、図３の初期化線１２１に選択電位ＶHを供給することで初期化トランジスタ３４６をオン状態に遷移させる。したがって、増幅トランジスタ３４２のゲート（検出容量３２の電極２６）の電位ＶGは給電線１６の電位ＶRSに初期化される。

初期化動作の実行後に検出動作が開始すると、選択回路５４１は、初期化線１２１の電位を選択電位ＶHから非選択電位ＶLに変化させることで初期化トランジスタ３４６をオフ状態に遷移させる。初期化トランジスタ３４６がオフ状態に遷移すると増幅トランジスタ３４２のゲートは電気的なフローティング状態となるから、初期化線１２１の電位の変化（ＶH→ＶL）に連動して増幅トランジスタ３４２のゲートの電位ＶGも変化する。電位ＶGの変化量ΔＶGは、以下の数式(1)で表現されるように、初期化線１２１の電位の変化量（ＶH→ＶL）を基準容量３４８（容量値ｃR）と検出容量３２（容量値ｃX）との容量比に応じて分割した電圧に相当する。すなわち、増幅トランジスタ３４２のゲートの電位ＶGは、検出容量３２の容量値ｃXに応じて（つまり、基板２３に対する被検出物の接触の有無に応じて）可変に設定される。なお、数式(1)では増幅トランジスタ３４２のゲート容量を便宜的に省略した。
ΔＶG＝（ＶH−ＶL）・ｃR／（ｃR＋ｃX） ……(1)

検出動作の実行後に出力動作が開始すると、選択回路５４１は、選択線１２２の電位を制御することで選択トランジスタ３４４をオン状態に遷移させる。したがって、直前の検出動作で設定された電位ＶGに応じた電流量（すなわち、被検出物の有無に応じた電流量）の検出信号ＩSが給電線１６から増幅トランジスタ３４２と選択トランジスタ３４４とを経由して検出線１４に出力される。以上の動作が各検出回路Ｑの行単位で順次に実行される。

図１の出力回路５４３は、単位期間Ｖ毎にＮ個の各検出回路Ｑが検出線１４に出力する検出信号ＩSから検出信号Ｓを生成する。検出信号Ｓは、各検出回路Ｑが生成した検出信号ＩSの電流量に応じて信号値（電圧値）が時分割に設定された電圧信号である。

検出処理回路６０は、出力回路５４３から出力される検出信号Ｓに応じて被検出物を検出する。図４に示すように、検出処理回路６０は、データ生成部６２と画像変化検出部６４とデータ更新部６６と判定部６８と記憶回路７０とを含んで構成される。データ生成部６２は、図５に示すように、出力回路５４３が生成する検出信号Ｓから単位期間Ｖ毎に順次に検出データＤ（Ｄ[1]，Ｄ[2]，Ｄ[3]，……）を生成する。具体的には、データ生成部６２は、検出信号Ｓを順次にデジタルの検出値ｄ（すなわち、各検出回路Ｑが生成した検出信号ＩSの電流量に応じた数値）にＡ/Ｄ変換し、同期信号ＳYNCで規定される単位期間Ｖ毎に検出値ｄを区分することで検出データＤを生成する。

以上の手順で生成される検出データＤは、１個の単位期間Ｖ内における各検出回路Ｑの検出容量３２の容量値ｃXに応じた検出値ｄの集合（Ｍ×Ｎ個）である。したがって、被検出物の接触で基板２３が押圧された場合、検出データＤの各検出値ｄは、被検出物が基板２３に接触していない場合の検出データＤから変化する。また、検出データＤの生成に使用される配線（制御線１２，検出線１４）や検出回路Ｑの要素（特に検出容量３２）と、画像の表示に使用される配線（走査線，信号線）や画素回路Ｐの要素（特に液晶容量２７）との間には容量が寄生するから、検出回路Ｑの各部や制御線１２や検出線１４の電位は、表示領域Ａに表示される画像に応じて変動する（いわゆるクロストーク）。したがって、表示領域Ａに表示される画像が変化した場合にも検出データＤの各検出値ｄは変化する。

記憶回路７０は、データ生成部６２が生成する検出データＤを順次に記憶する。記憶回路７０に対する検出データＤの取込みは、同期信号ＳYNCで規定される単位期間Ｖ毎に順次に実行される。また、記憶回路７０には、被検出物の検出のために検出データＤと比較される参照データＤref（Ｍ×Ｎ個の検出値ｄの集合）が格納される。

画像変化検出部６４は、表示領域Ａに表示される画像の変化を検出する。ここで、検出データＤ（検出値ｄ）は、前述の通り、表示領域Ａに表示される画像の内容に応じて変化する。したがって、画像の変化前に生成された検出データＤと画像の変化後に生成された検出データＤとは相違する。そこで、画像変化検出部６４は、検出データＤと参照データＤrefとを比較することで表示領域Ａ内の画像の変化を検出する。具体的には、画像変化検出部６４は、画像の変化の有無を示す画像変化情報（フラグ）Ｆを設定して記憶回路７０に格納する。

データ更新部６６は、画像変化検出部６４が画像の変化を検出するたびに、記憶回路７０に格納された参照データＤrefを、当該変化の完了後に生成された検出データＤ（すなわち、変化後の画像の影響を受けた検出データＤ）に更新する。

図４の判定部６８は、記憶回路７０に格納された検出データＤと参照データＤrefとを比較することで被検出物の有無を検出データＤ毎（単位期間Ｖ毎）に順次に判定する。図４に示すように、判定部６８は、差分算定部６８１と接近判定部６８３とを含んで構成される。差分算定部６８１は、検出データＤと参照データＤrefとの差分に相当する差分データＤdifを算定して記憶回路７０に格納する。差分データＤdifは、検出データＤを構成する各検出値ｄと参照データＤrefを構成する各検出値ｄとの差分値の集合（Ｍ×Ｎ個）である。すなわち、差分データＤdifのうち第ｉ行の第ｊ列に対応するの差分値は、検出データＤの生成時における第ｉ行の第ｊ列の検出回路Ｑでの検出容量３２の容量値ｃXと、参照データＤrefの生成時における当該検出回路Ｑでの検出容量３２の容量値ｃXとの相違に応じた数値となる。したがって、被検出物の接触で基板２３が押圧された場合、差分データＤdifのうち被検出物が押圧する位置の近傍の検出回路Ｑに対応する差分値は、押圧の位置から離間した検出回路Ｑに対応する差分値（ゼロ）と比較して大きい数値となる。

接近判定部６８３は、差分算定部６８１が算定した差分データＤdifに応じて被検出物の有無を判定する。具体的には、接近判定部６８３は、差分データＤdifを構成する複数（Ｍ×Ｎ個）の差分値のうち所定の閾値を上回る差分値の個数（すなわち、被検出物による押圧で検出容量３２の容量値ｃXが変化した領域の面積）を計数する。そして、接近判定部６８３は、閾値を上回る差分値の個数が所定値を上回る場合には基板２３に被検出物が接触したと判定し、当該個数が所定値を下回る場合には被検出物が接触していないと判定する。

図６は、検出処理回路６０の具体的な動作のフローチャートである。図６の処理を開始すると、画像変化検出部６４は、記憶回路７０に記憶された画像変化情報Ｆを、画像が変化していないことを意味する数値ｆ0に初期化する（ステップＳA1）。次に、データ生成部６２は、出力回路５４３が出力する検出信号Ｓから検出データＤを生成するとともに参照データＤrefの初期値として記憶回路７０に格納する（ステップＳA2）。図５には、最初に生成された検出データＤ[1]が参照データＤrefとして保持される場合が例示されている。さらに、データ生成部６２は、検出信号Ｓから次の検出データＤを生成して記憶回路７０に格納する（ステップＳA3）。

次いで、画像変化検出部６４は、表示領域Ａの画像の変化を検出する処理（以下「画像変化検出」という）を実行する（ステップＳA4）。画像変化検出は、表示領域Ａに表示される画像が変化したか否かを判定し、記憶回路７０に格納された画像変化情報Ｆを判定の結果に応じて管理（変更または維持）する処理である。画像変化情報Ｆは、画像が変化していないことを意味する数値ｆ0と、画像が変化したことを意味する数値ｆ1との何れかに設定される。

図７は、画像変化検出（ステップＳA4）のフローチャートである。図７に示すように、画像変化検出部６４は、直前のステップＳA3で生成された検出データＤと現段階の参照データＤrefとから差分データＤdifを算定する（ステップＳD1）。次いで、画像変化検出部６４は、ステップＳD1で算定した差分データＤdifの各差分値を２値化し（ステップＳD2）、２値化後の差分データＤdifのうちゼロでない数値の個数Ｋを算定する（ステップＳD3）。検出データＤ（参照データＤref）は表示領域Ａの画像に影響されるから、参照データＤrefの生成時に表示領域Ａに表示されていた画像とステップＳA3での検出データＤの生成時に表示領域Ａに表示されていた画像とが相違する場合には個数Ｋが大きい数値となる。したがって、表示領域Ａに表示される画像の変化の程度の尺度として個数Ｋを利用できる。

画像変化検出部６４は、ステップＳD3にて算定した個数Ｋが所定の閾値Ｋthを上回るか否かを判定する（ステップＳD4）。ステップＳD4の結果が肯定である場合（Ｋ＞Ｋth）、表示領域Ａの画像が変化したと判断できるから、画像変化検出部６４は、画像変化情報Ｆを数値ｆ1（変化あり）に設定する（ステップＳD5）。他方、ステップＳD4の結果が否定である場合（Ｋ≦Ｋth）、表示領域Ａの画像は変化していないと判断できるから、画像変化検出部６４は、画像変化情報Ｆを数値ｆ0（変化なし）に設定する（ステップＳD6）。閾値Ｋthは、被検出物が基板２３に接触した場合に算定される個数Ｋを上回るように統計的または実験的に選定される。例えば、閾値Ｋthは、検出回路Ｑの総数（Ｍ×Ｎ個）の0.02％から10％までの範囲内の数値に設定される。ステップＳD5またはステップＳD6の実行で図７の画像変化検出は終了する。

以上が画像変化検出の内容である。図５のように単位期間Ｖ[4]から画像が変化する場合（ＧA→ＧB）、単位期間Ｖ[4]にて画像変化情報Ｆが数値ｆ1（変化あり）に設定される（ステップＳD5）。単位期間Ｖ[5]では、単位期間Ｖ[4]と共通の画像ＧBが表示領域Ａに表示されるから、検出データＤ[5]と参照データＤref（検出データＤ[4]）とは略一致する（Ｋ≦Ｋth）。したがって、画像変化情報Ｆは、数値ｆ1から数値ｆ0（変化なし）に更新され（ステップＳD6）、画像が再び変化する単位期間Ｖまで維持される。

画像変化検出がが完了すると、画像変化検出部６４は、記憶回路７０に記憶された画像変化情報Ｆの数値を判定する（ステップＳA5）。画像変化情報Ｆが数値ｆ0（変化なし）である場合、判定部６８は、現段階で記憶回路７０が記憶する検出データＤ（直前のステップＳA4で生成された検出データＤ）と参照データＤrefとを比較することで被検出物の有無を判定する。具体的には、検出データＤと参照データＤrefとから差分算定部６８１が差分データＤdifを算定し（ステップＳA6）、ステップＳA6で算定した差分データＤdifに応じて接近判定部６８３が被検出物の有無と位置とを判定する（ステップＳA7）。接近判定部６８３による判定の結果は、例えば情報処理装置２００に通知されて各種の処理に使用される。画像変化情報Ｆが数値ｆ0である場合、記憶回路７０に格納された参照データＤrefは更新されない。

ステップＳA7が完了すると、ステップＳA3以降の処理が反復される。例えば、図５において、単位期間Ｖ[2]および単位期間Ｖ[3]では画像変化情報Ｆが数値ｆ0に設定されるから、参照データＤrefが検出データＤ[1]に維持されたまま、検出データＤ[2]を利用した被検出物の検出と検出データＤ[3]を利用した被検出物の検出とが順次に実行される。

ステップＳA5にて画像変化情報Ｆが数値ｆ1（変化あり）である場合、データ更新部６６は、記憶回路７０が記憶する参照データＤrefを更新する（ステップＳA8）。すなわち、データ更新部６６は、直前のステップＳA3で生成した検出データＤを更新後の参照データＤrefとして記憶回路７０に格納する。例えば、図５のように、単位期間Ｖ[4]にて画像が変化した場合を想定すると、単位期間Ｖ[4]にて生成される検出データＤ[4]は過去の検出データＤ[1]〜Ｄ[3]と相違するから、画像変化情報Ｆは単位期間Ｖ[4]にて数値ｆ1に更新される。したがって、記憶回路７０の参照データＤrefは、単位期間Ｖ[1]の検出データＤ[1]から検出データＤ[4]に更新される。

ステップＳA8における参照データＤrefの更新が完了すると、判定部６８による被検出物の検出は実行されずに処理がステップＳA3に移行して以上と同様の処理が反復される。したがって、図５における単位期間Ｖ[5]以降の各単位期間Ｖでは、検出データＤ（Ｄ[5]，Ｄ[6]，……）とステップＳA8での更新後の参照データＤref（検出データＤ[4]）との比較による被検出物の検出（ステップＳA6およびステップＳA7）が順次に実行される。

表示領域Ａの画像が変化すると検出データＤの各検出値ｄも変化するから、参照データＤrefが更新されない構成では、画像の変化後の検出データＤと参照データＤrefとの相違（差分データＤdifの差分値が閾値を上回る個数）が増加する。したがって、実際には被検出物が基板２３に接触していないにも拘わらず、表示領域Ａの画像の変化の直後に判定部６８が被検出物を誤検出する可能性がある。第１実施形態においては、表示領域Ａの画像が変化した場合に参照データＤrefが画像の変更後の検出データＤに更新されるから、画像の変化に起因した被検出物の誤検出を防止できるという利点がある。しかも、画像変化情報Ｆが数値ｆ1である場合（すなわち、表示領域Ａの画像が変化している最中）には判定部６８による被検出物の検出が停止するから、画像の変化中も検出を実行する構成と比較して、被検出物の誤検出を高確度で防止することが可能である。

なお、参照データＤrefを更新する構成としては、検出データＤを利用した判定のたびに参照データＤrefを当該検出データＤに更新するという構成（以下「対比例」という）も採用される。しかし、対比例のもとでは参照データＤrefが頻繁に（具体的には単位期間Ｖ毎に）更新されるから、検出処理回路６０の動作の煩雑化や消費電力の増大といった問題が発生する。第１実施形態においては、表示領域Ａに表示される画像が変化した場合に限定して参照データＤrefが更新されるから、対比例の問題が解消されるという利点がある。

なお、表示領域Ａに表示される画像の変化を検出する方法としては、例えば、画像の変化の開始と終了とを指示する信号（以下「変化通知信号」という）を情報処理装置２００から検出処理回路６０に供給し、変化通知信号を参照することで画像変化検出部６４が画像の変化を検出する構成（以下「対比例」という）も採用される。ただし、対比例のもとでは、変化通知信号を生成および送信する特別な機能を情報処理装置２００に搭載する必要がある。他方、第１実施形態においては、検出データＤの変化に応じて表示領域Ａの画像の変化が検出されるから、変化通知信号を生成および出力する特別の機能を情報処理装置２００に搭載する必要がないという利点がある。

＜Ｂ：第２実施形態＞
本発明の第２実施形態について説明する。第１実施形態においては、各検出回路Ｑにおける検出容量３２の容量値ｃXの変化を被検出物の検出に利用したが（静電容量方式）、第２実施形態においては、各検出回路Ｒに到来する光量に応じて被検出物を検出する（光検出方式）。

第２実施形態に係る表示装置１００の表示領域Ａには、図３の検出回路Ｑの代わりに図８の検出回路Ｒが行列状に配置される。図８に示すように、検出回路Ｒは、光検出体３６と回路部３８とを含んで構成される。光検出体３６は、受光量に応じた電流量の光電流Ｉpを発生する受光素子（例えばフォトダイオード）である。光検出体３６の受光量は被検出物が存在するか否か（被検出物の影に隠れるか否か）に応じて変化するから、光電流Ｉpの電流量は被検出物の有無に応じて変化する。

回路部３８は、光電流Ｉpに応じた検出信号ＩSを生成して検出線１４に出力する。図８に示すように、回路部３８は、増幅トランジスタ３８２と選択トランジスタ３８４と初期化トランジスタ３８６とを含んで構成される。増幅トランジスタ３８２と選択トランジスタ３８４とは給電線１６（電位ＶRS）と検出線１４との間に直列に接続される。増幅トランジスタ３８２のゲートは光検出体３６に接続される。初期化トランジスタ３８６は、増幅トランジスタ３８２のゲートと給電線１６との間に介在する。選択トランジスタ３８４のゲートは選択線１２２に接続され、初期化トランジスタ３８６のゲートは初期化線１２１に接続される。

選択回路５４１は、同期信号ＳYNCで規定される単位期間Ｖ内に各検出回路Ｒを行単位で順次に選択し、初期化動作と検出動作と出力動作とを選択行のＮ個の検出回路Ｒに実行させる。初期化動作が開始すると、選択回路５４１は、初期化線１２１の電位を制御することで初期化トランジスタ３８６をオン状態に遷移させる。したがって、増幅トランジスタ３８２のゲートの電位ＶGは給電線１６の電位ＶRSに初期化される。初期化動作の実行時に選択トランジスタ３８４はオフ状態に制御される。

初期化動作の実行後に検出動作が開始すると、選択回路５４１は、初期化線１２１の電位を制御することで初期化トランジスタ３８６をオフ状態に遷移させる。選択トランジスタ３８４は初期化動作から引続きオフ状態を維持するから、増幅トランジスタ３８２のゲートは電気的なフローティング状態となる。したがって、増幅トランジスタ３８２のゲートの電位ＶGは、光検出体３６の光電流Ｉp（受光量）に応じて可変に設定される。

検出動作の実行後に出力動作が開始すると、選択回路５４１は、選択線１２２の電位を制御することで選択トランジスタ３８４をオン状態に遷移させる。したがって、検出動作で設定された電位ＶGに応じた電流量の検出信号ＩSが給電線１６から増幅トランジスタ３８２と選択トランジスタ３８４とを経由して検出線１４に出力される。以上の動作が各検出回路Ｒの行単位で順次に実行される。各検出信号ＩSから検出データＤを生成する動作は第１実施形態と同様である。

光電流Ｉpの電流量（増幅トランジスタ３８２のゲートの電位ＶG）は被検出物が存在するか否かに応じて変化するから、検出信号ＩSは、被検出物の有無に応じた電流量に設定される。したがって、データ生成部６２が生成する検出データＤは、第１実施形態と同様に、被検出物の有無と位置とを示すデータ（Ｍ×Ｎ個の検出値ｄの集合）となる。検出処理回路６０の動作は第１実施形態と同様である。

第２実施形態においては、光検出体３６の受光量に応じて検出データＤが生成されるから、被検出物が表示装置１００に接触しない場合でも検出が可能であるという利点がある。なお、第２実施形態のように検出回路Ｒに光検出体３６を利用した構成においては、画像を表示する要素（配線や画素回路Ｐ）と被検出物を検出する要素（配線や検出回路Ｒ）との間に寄生する容量に加えて、光検出体３６に照射される各画素回路Ｐからの出射光も、検出データＤが画像の内容に応じて変化する原因となる。したがって、被検出物の検出に光検出方式を利用した構成では、他の検出方式（例えば第１実施形態の静電容量方式）と比較して、画像の変化に起因した被検出物の誤検出の可能性が高いという事情がある。以上の事情を考慮すると、参照データＤrefの更新で被検出物の誤検出を防止できる本発明の構成は、第２実施形態のように光検出方式を利用した表示装置にとって格別に好適である。

＜Ｃ：変形例＞
以上の各形態は様々に変形される。各形態に対する変形の具体的な態様を以下に例示する。なお、以下の例示から任意に選択された２以上の態様は適宜に併合される。

（１）変形例１
第１実施形態の静電容量方式や第２実施形態の光検出方式は例示であり、被検出物の検出には公知の技術（例えば抵抗膜方式や表面弾性波方式や電磁誘導方式）が任意に採用される。すなわち、本発明における検出回路は、被検出物の有無に応じた検出信号を生成する要素として包括され、検出信号の生成の原理や回路の構成の如何は不問である。また、画素回路Ｐと検出回路（Ｑ，Ｒ）との構造的な関係も任意に変更される。例えば、画素回路Ｐと検出回路（Ｑ，Ｒ）とを別個に形成した構成も採用される。具体的には、複数の画素回路Ｐが形成された表示体（例えば図２の基板２１と基板２３とを含む液晶パネル）と、複数の検出回路（Ｑ，Ｒ）が形成された検出体とが別体に作成され、表示体の観察側に検出体を配置した構成も採用される。

（２）変形例２
以上の各形態においては、検出データＤを参照データＤrefと比較することで画像の変化を検出したが、画像の変化の検出のために検出データＤと比較される対象は参照データＤrefに限定されない。例えば、各単位期間Ｖの検出データＤと当該単位期間Ｖから所定個だけ手前（例えば直前）の単位期間Ｖの検出データＤとを比較することで画像の変化を検出する構成も採用される。すなわち、以上の各形態における画像変化検出部６４は、別個の時点で生成された複数の検出データの相違に応じて画像の変化を検出する要素として包括される。

（３）変形例３
以上の各形態においては、表示領域Ａに画像が表示される単位期間Ｖ毎に検出データＤを生成したが、画像の表示の周期と検出データＤの生成の周期との関係は任意である。例えば、複数の単位期間Ｖの集合を単位として検出データＤを生成する構成も採用される。

（４）変形例４
画像の表示に利用される表示素子（電気光学素子）は液晶容量２７に限定されない。本発明の表示装置に適用される表示素子について、自身が発光する自発光型と外光の透過率や反射率を変化させる非発光型（例えば液晶容量２７）との区別や、電流の供給によって駆動される電流駆動型と電界（電圧）の印加によって駆動される電圧駆動型との区別は不問である。例えば、有機ＥＬ素子，無機ＥＬ素子，電界電子放出素子（ＦＥ（Field-Emission）素子），表面伝導型電子放出素子（ＳＥ（Surface conduction Electron emitter）素子），弾道電子放出素子（ＢＳ（Ballistic electron Emitting）素子），ＬＥＤ（Light Emitting Diode）素子，電気泳動素子、エレクトロクロミック素子など様々な表示素子を利用した表示装置に本発明は適用される。すなわち、表示素子は、電気的な作用（電流の供給や電圧の印加）に応じて光学的な特性（階調）が変化する電気光学素子として包括される。

＜Ｄ：応用例＞
次に、以上の各態様に係る表示装置１００を利用した電子機器について説明する。図９は、表示装置１００を採用したモバイル型のパーソナルコンピュータの構成を示す斜視図である。パーソナルコンピュータ２０００は、各種の画像を表示する表示装置１００と、電源スイッチ２００１やキーボード２００２が設置された本体部２０１０とを具備する。

図１０は、表示装置１００を適用した携帯電話機の構成を示す斜視図である。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と、各種の画像を表示する表示装置１００とを備える。スクロールボタン３００２を操作することによって、表示装置１００に表示される画面がスクロールされる。

図１１は、表示装置１００を適用した携帯情報端末（ＰＤＡ：Personal Digital Assistants）の構成を示す斜視図である。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と、各種の画像を表示する表示装置１００とを備える。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様々な情報が表示装置１００に表示される。

なお、本発明に係る表示装置が適用される電子機器としては、図９から図１１に例示した機器のほか、デジタルスチルカメラ、テレビ、ビデオカメラ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電子ペーパー、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、プリンタ、スキャナ、複写機、ビデオプレーヤなどが挙げられる。

１００……表示装置、１０……被駆動素子部、１２……制御線、１４……検出線、１６……給電線、Ｐ……画素回路、Ｑ，Ｒ……検出回路、３２……検出容量、３６……光検出体、３４，３８……回路部、３４２，３８２……増幅トランジスタ、３４４，３８４……選択トランジスタ、３４６，３８６……初期化トランジスタ、３４８……基準容量、５２……表示用駆動回路、５４……検出用駆動回路、５４１……選択回路、５４３……出力回路、５６……タイミング制御回路、６０……検出処理回路、６２……データ生成部、６４……画像変化検出部、６６……データ更新部、６８……判定部、６８１……差分算定部、６８３……接近判定部、７０……記憶回路。

Claims (4)

1. 表示領域に画像を表示する複数の画素回路と、
   前記表示領域内に配置されて被検出物の有無に応じた検出信号を各々が出力する複数の検出回路と、
   前記複数の検出回路が出力する検出信号から検出データを生成するデータ生成手段と、
   前記検出データと比較される参照データを記憶する記憶手段と、
   前記検出データと前記参照データとの比較で被検出物の有無を判定する判定手段と、
   相異なる時点で生成された複数の検出データの相違に応じて、前記表示領域に表示される画像の変化を検出する画像変化検出手段と、
   前記画像変化検出手段が画像の変化を検出した場合に、前記判定手段による判定に使用される参照データを当該変化後の検出データに更新するデータ更新手段と
   を具備する表示装置。
2. 前記画像変化検出手段は、相異なる時点で生成された複数の検出データにて前記検出信号が変化した検出回路の個数が閾値を上回る場合に、前記表示領域に表示される画像が変化したと判定する
   請求項１の表示装置。
3. 請求項１または請求項２の表示装置を具備する電子機器。
4. 表示領域に画像を表示する複数の画素回路と、前記表示領域内に配置されて被検出物の有無に応じた検出信号を各々が出力する複数の検出回路とを具備する表示装置の駆動方法であって、
   前記複数の検出回路が出力する検出信号から検出データを生成し、
   前記検出データと参照データとの比較で被検出物の有無を判定し、
   相異なる時点で生成された複数の検出データの相違に応じて、前記表示領域に表示される画像の変化を検出し、
   前記画像の変化を検出した場合に、前記判定に使用される参照データを当該変化後の検出データに更新する
   表示装置の駆動方法。
   

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