JP5634005B2 - 表示装置および表示制御方法ならびに電子機器 - Google Patents

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Description

本発明は、所定の映像を表示する表示装置およびその表示装置を制御する表示制御方法ならびに表示装置を用いた電子機器に関する。
従来、液晶表示装置であるＴＦＴパネルとして、バックライトの調光用にパネル内にフォトセンサを形成したものが適用されている。このような表示装置では、フォトセンサで検出した光量に応じてバックライトの調光を行っている。
また、フォトセンサを形成した表示装置において、フォトセンサの素子の暗電流を取り除く構成も考えられている。例えば、調光側と遮光側との２つのフォトセンサを直列に接続し、両者の差分を出力する構成が挙げられる。さらに、フォトセンサの素子それぞれの特性バラツキを相殺するため、遮光側のフォトセンサを複数並列に接続し、いくつか選択できる構成にすることによって、フォトセンサの素子サイズを可変できる機能を持たせた構造も考えられている（図１６参照）。
特開２００６−１０６２９４号公報
しかし、上記のように調光側と遮光側とのフォトセンサのバラツキについてはフォトセンサの素子サイズの設定値を変えることで吸収することができるものの、フォトセンサの素子サイズが最適値に近づくほど、調光側と遮光側とのフォトセンサに流れる暗電流に差が小さくなり、差分出力から素子サイズが最適値であることを判断するのに多くの時間を要することになる。このため、フォトセンサの素子サイズの最適値への合わせ込みを迅速に行うことができないという問題が生じている。
本発明は、このような課題を解決するために成されたものである。すなわち、本発明は、バックライトからの光を変調して表示領域に画像を表示する表示手段と、表示領域の周辺の光量を検出するフォトセンサからなる第１の検出回路および遮光時の暗電流を検出するフォトセンサからなる第２の検出回路を有し、いずれか一方は選択的に並列接続可能に設けられた複数のフォトセンサを有する検出手段と、第１の検出回路と第２の検出回路との直列接続点から得られる暗電流の差分出力を所定の基準値と比較するとともに、差分出力の極性を選択する極性信号および所定の基準値の極性を選択する基準値選択信号が入力される比較器と、並列接続する複数のフォトセンサの数を設定する素子サイズ制御信号に基づいて、第２の検出回路での暗電流の量が第１の検出回路での暗電流の量より小さくなるように複数のフォトセンサの数を選択する第１の選択と、大きくなるように複数のフォトセンサの数を選択する第２の選択とを設定可能な素子サイズ選択手段と、素子サイズ制御信号による複数のフォトセンサの選択数が決定後に比較器による比較結果を保持し、保持された比較結果に応じてバックライトから表示領域へ与える光量を制御する制御手段と、を備え、比較器は、素子サイズ選択手段が第１の選択をしたとき極性信号および基準値選択信号を正の極性に設定し、第２の選択をしたときには極性信号および基準値選択信号を負の極性に設定して第１の選択と第２の選択とで比較器へ入力される差分出力が正負いずれで入力されても比較結果として同じ極性となるようにし、制御手段において用いられる素子サイズ制御信号は、第１の選択と第２の選択とで設定した両極性での比較器による差分出力と所定の基準値との比較の後に比較器の比較結果から得られたリセット後の前記比較器の出力が正となるまでの時間に基づいて、前記第１の選択で選択された前記複数のフォトセンサの数と、前記第２の選択時にリセット後の前記比較器の出力が正となるまでの時間が前記第１の選択時にリセット後の前記比較器の出力が正となるまでの時間と等しくなるか、またはその差が最も小さくなる前記第２の選択で選択された前記複数のフォトセンサの数との平均に最も近くなるような数が、第１の検出回路での暗電流の量と第２の検出回路での暗電流の量とが等しくなるか、またはその差が最も小さくなるような複数のフォトセンサの選択数として決定されるものである。
このような本発明では、比較器に差分出力の極性を選択する極性信号と、所定の基準値の極性を選択する基準値選択信号とが入力されることから、第１の検出回路または第２の検出回路の素子サイズに合わせて第２の検出回路または第１の検出回路の複数の検出回路を選択する場合、第１の検出回路または第２の検出回路の素子サイズを中心としてこれより小さい場合と大きい場合とを選択し、両者において比較器の差分出力および所定の基準値の極性を反転させることができ、両者の暗電流検出値が正負逆になっても比較結果の極性を合わせた状態で第１の検出回路または第２の検出回路の素子サイズの最適化を図ることができるようになる。
また、本発明は、バックライトからの光を変調して表示領域に画像を表示する表示手段と、表示領域の周辺の光量を検出するフォトセンサからなる第１の検出回路および遮光時の暗電流を検出するフォトセンサからなる第２の検出回路を有し、いずれか一方は選択的に並列接続可能に設けられた複数のフォトセンサを有する検出手段と、第１の検出回路と第２の検出回路との直列接続点から得られる暗電流の差分出力を所定の基準値と比較するとともに、差分出力の極性を選択する極性信号および所定の基準値の極性を選択する基準値選択信号が入力される比較器とを備える表示装置にて、比較器による比較結果に応じてバックライトから表示領域へ与える光量を制御する表示制御方法において、並列接続する複数のフォトセンサの数を選択する第１の選択では、比較器の極性信号および基準値選択信号を正の極性に設定して第２の検出回路での暗電流の量が第１の検出回路での暗電流の量より小さくなるような複数のフォトセンサの数を選択し、選択された数の複数のフォトセンサを並列接続して比較器により差分出力と所定の基準値とを比較し、並列接続する複数のフォトセンサの数を選択する第２の選択では、比較器の極性信号および基準値選択信号を負の極性に設定して第２の検出回路での暗電流の量が第１の検出回路での暗電流の量より大きくなるような複数のフォトセンサの数を選択し、選択された数の複数のフォトセンサを並列接続して比較器により差分出力と所定の基準値とを比較し、比較結果から得られたリセット後の比較器の出力が正となるまでの時間に基づいて、第１の選択で選択された複数のフォトセンサの数と、第２の選択時にリセット後の比較器の出力が正となるまでの時間が第１の選択時にリセット後の比較器の出力が正となるまでの時間と等しくなるか、またはその差が最も小さくなる第２の選択で選択された複数のフォトセンサの数との平均に最も近くなるような数を、第１の選択時における暗電流の量と第２の選択時における暗電流の量とが等しくなるか、またはその差が最も小さくなるような数として求めて複数のフォトセンサを並列接続し、比較器による比較結果を保持し、保持された比較結果に応じてバックライトから表示領域に与える光量を制御するものである。
このような本発明では、第１の検出回路または第２の検出回路の素子サイズに合わせて第２の検出回路または第１の検出回路の複数のフォトセンサを選択する場合、第１の検出回路または第２の検出回路の素子サイズを中心としてこれより大きい場合と小さい場合とを選択し、両者において比較器の差分出力および所定の基準値の極性を反転させることができ、両者の暗電流検出値が正負逆になっても比較結果の極性を合わせた状態で第１の検出回路または第２の検出回路の素子サイズの最適化を図ることができるようになる。
具体的には、第１の選択での比較器による暗電流の比較結果から得られたリセット後の比較器の出力が正となるまでの時間と、第２の選択での比較器による暗電流の比較結果から得られたリセット後の比較器の出力が正となるまでの時間とが等しくなっている場合、第１の選択で選択された数の複数のフォトセンサのゲート長換算値によって決定される第１の素子サイズと、第２の選択で選択された数の複数のフォトセンサのゲート長換算値によって決定される第２の素子サイズとの平均に最も近くなるような複数のフォトセンサの選択を決定し、この決定した複数のフォトセンサの選択によって、第１の検出回路と第２の検出回路との差分出力と所定の基準値との比較結果による光量の制御を行う。
また、本発明は、筐体に表示装置が設けられた電子機器において、表示装置は、バックライトからの光を変調して表示領域に画像を表示する表示手段と、表示領域の周辺の光量を検出するフォトセンサからなる第１の検出回路および遮光時の暗電流を検出するフォトセンサからなる第２の検出回路を有し、いずれか一方は選択的に並列接続可能に設けられた複数のフォトセンサを有する検出手段と、第１の検出回路と第２の検出回路との直列接続点から得られる差分出力を所定の基準値と比較するとともに、差分出力の極性を選択する極性信号、および所定の基準値の極性を選択する基準値選択信号とが入力される比較器と、並列接続する複数のフォトセンサの数を設定する素子サイズ制御信号に基づいて、第２の検出回路での暗電流の量が第１の検出回路での暗電流の量より小さくなるように複数のフォトセンサの数を選択する第１の選択と、大きくなるように複数のフォトセンサの数を選択する第２の選択とを設定可能な素子サイズ選択手段と、素子サイズ制御信号による複数のフォトセンサの選択数が決定後に比較器による比較結果を保持し、保持された比較結果に応じてバックライトから表示領域へ与える光量を制御する制御手段と、を備え、比較器は、素子サイズ選択手段が第１の選択をしたとき極性信号および基準値選択信号を正の極性に設定し、第２の選択をしたときには極性信号および基準値選択信号を負の極性に設定して第１の選択と第２の選択とで比較器へ入力される差分出力が正負いずれで入力されても比較結果として同じ極性となるようにし、制御手段において用いられる素子サイズ制御信号は、第１の選択と第２の選択とで設定した両極性での比較器による差分出力と所定の基準値との比較の後に比較器の比較結果から得られたリセット後の比較器の出力が正となるまでの時間に基づいて、第１の選択で選択された複数のフォトセンサの数と、第２の選択時にリセット後の比較器の出力が正となるまでの時間が第１の選択時にリセット後の比較器の出力が正となるまでの時間と等しくなるか、またはその差が最も小さくなる第２の選択で選択された複数のフォトセンサの数との平均に最も近くなるような数が、第１の検出回路での暗電流の量と第２の検出回路での暗電流の量とが等しくなるか、またはその差が最も小さくなるような複数のフォトセンサの選択数として決定されるものである。
このような本発明では、比較器に差分出力の極性を選択する極性信号と、所定の基準値の極性を選択する基準値選択信号とが入力されることから、第１の検出回路または第２の検出回路の素子サイズに合わせて第２の検出回路または第１の検出回路の複数のフォトセンサを選択する場合、第１の検出回路または第２の検出回路の素子サイズを中心としてこれより小さい場合と大きい場合とを選択し、両者において比較器の差分出力および所定の基準値の極性を反転させることができ、両者の暗電流検出値が正負逆になっても比較結果の極性を合わせた状態で第１の検出回路または第２の検出回路の素子サイズの最適化を図ることができるようになる。
したがって、本発明によれば、表示装置の基板上に形成された光量の検出回路において、製造バラツキを補正するための素子サイズの最適値を迅速に検出することができ、最適値への合わせ込み時間を短縮することが可能となる。
以下、本発明の実施の形態を図に基づき説明する。
＜表示装置の概要＞
図１は、本実施形態に係る表示装置の概略構成図である。すなわち、本実施形態の表示装置であるディスプレイパネル１０は、表示エリア（センサエリア）１１と、表示用Ｈ（水平）方向の走査を行う選択スイッチ１２と、表示用Ｖ（垂直）方向を走査するＶドライバ１３と、ディスプレイドライバ１４と、センサドライバ１５と、複数の検出手段の主要構成であるフォトセンサＰＳとを備えている。
表示エリア（センサエリア）１１は、図示しないバックライトからの光を変調して表示光を出射する。複数のフォトセンサＰＳは、表示エリア１１の周辺に配置されており、センサドライバ１５によって駆動している。ディスプレイドライバ１４とセンサドライバ１５とは集積回路化されており、基板上にチップ部品として実装される。
選択スイッチ１２は、ディスプレイドライバ１４から供給される表示駆動用の表示信号および制御クロックに基づいて、Ｖドライバ１３と共に表示エリア１１内の各画素の液晶素子を線順次駆動するものである。
表示エリア１１の周辺には、複数のフォトセンサＰＳが配置されている。フォトセンサＰＳはダイオード構成やトランジスタ構成から成り、例えば、表示エリア１１に形成される駆動素子と同一基板上に形成される。
ディスプレイパネル１０はケーブルによって外部のインタフェース（例えば、ディスプレイインタフェース、ＣＰＵインタフェース）とバックライトコントローラとに接続され、これらからの制御信号や映像信号によって駆動することになる。
図１に示す例では、表示エリア１１の隅部に対応して４つのフォトセンサＰＳが設けられているが、少なくとも２つのフォトセンサが設けられていればよく、１つは周辺の光量を検出する第１のフォトセンサ、他の１つは遮光時の暗電流を検出する第２のフォトセンサとなる。本実施形態では、これらのフォトセンサによる検出結果に基づき、バックライトの光量を制御部（バックライトコントローラ）が制御することになる。以下、この２つのフォトセンサの具体的な適用例について説明する。
＜フォトセンサの構成＞
図２は、本実施形態に係る表示装置の主要部を説明する回路図である。すなわち、本実施形態の表示装置では、表示エリアの周辺の光量を検出する第１の検出手段１００１と、遮光時の暗電流を検出する第２の検出手段１００２と、第１の検出手段１００１と第２の検出手段１００２との差分出力と所定の基準値との比較を行うコンパレータ１０２と、コンパレータ１０２の比較結果を保持するラッチ１０３とを備えており、コンパレータ１０２による比較結果に応じて表示エリアへ与える光量（バックライトの光量）を制御する構成となっている。
また、この構成において、第１の検出手段１００１は一つのフォトセンサＰＳ１によって構成され、第２の検出手段１００２は複数のフォトセンサＰＳ２の並列接続で構成されており、並列接続される複数のフォトセンサＰＳ２についてスイッチ制御によっていくつかを選択できるようになっている。
第２の検出手段１００２が複数のフォトセンサＰＳ２の並列接続によって構成されることで、これらのフォトセンサＰＳ２をいくつ用いるかによって検出手段として素子サイズが決まることになる。
この検出手段の素子サイズは、外部から入力される素子サイズ制御信号によって決定でき、素子サイズ制御信号によってどのスイッチを閉とするか決まることになる。素子サイズは、１つのフォトセンサＰＳ２のゲート長換算によって数値化でき、並列接続されるフォトセンサＰＳ２の数×ゲート長によって素子サイズの値を決定することができる。
また、コンパレータ１０２には、第１の検出手段１００１および第２の検出手段１００２の差分出力の極性を選択する極性信号と、所定の基準値ｒｅｆの極性を選択する基準値選択信号とが入力されるようになっている。
コンパレータ１０２に入力される極性信号は、所定の基準値ｒｅｆと入力信号との比較結果の正負を決定する信号であり、本実施形態では、入力信号（検出手段からの差分出力）が正負いずれであっても比較結果として同じ極性となるように制御している。
基準値選択信号は、基準電圧作成回路１０５に入力され、一つの基準電圧で極性の反転したものを選択したり、別の基準電圧を選択するための信号である。
このような構成において、本実施形態では、第２の検出手段１００２を構成する複数のフォトセンサＰＳ２の選択によって、第２の検出手段１００２での暗電流の量が第１の検出手段１００１での暗電流の量より大きくなる場合と小さくなる場合とでコンパレータ１０２へ入力される差分出力の極性および所定の基準値の極性を反転するよう極性信号および基準値選択信号を入力し、両極性でのコンパレータ１０２の比較結果から第１の検出手段１００１での暗電流の量と第２の検出手段１００２での暗電流の量とが等しくなるよう第２の検出手段１００２を構成する複数のフォトセンサＰＳ２を選択している。
これにより、両極性でのコンパレータ１０２の比較結果から第２の検出手段１００２を構成する複数のフォトセンサＰＳ２の選択、すなわち最適な素子サイズを迅速に決定することができるようになる。
＜第２の検出手段の最適な素子サイズの決定方法＞
上記のように、第１の検出手段１００１と第２の検出手段１００２とが直列に接続され、光量検出による電流の差分を得てコンパレータ１０２で比較する構成において、第２の検出手段１００２が複数のフォトセンサＰＳ２で選択可能となっている場合、第１の検出手段１００１と第２の検出手段１００２とで暗電流が等しくなるよう第２の検出手段１００２の複数のフォトセンサＰＳ２の選択（最適な素子サイズ）を決定することになる。これにより、各検出手段１００１、１００２での製造バラツキを相殺した光量検出結果を得ることができる。
ここで、従来では、第２の検出手段による最適な素子サイズを決定する場合、第１の検出手段１００１および第２の検出手段１００２について暗電流の測定状態において第２の検出手段１００２を構成する複数のフォトセンサＰＳ２の並列接続を一つずつ増やす、もしくは一つずつ減らしていき、差分出力が最も小さくなるところを探す方法では、最適な素子サイズに近づくほど差分出力が小さくなってコンパレータ１０２での比較結果が得られるまで多くの時間を要することになる。
そこで、本実施形態では、次のような方法によって迅速に最適な素子サイズを決定することができる。先ず、第２の検出手段１００２を構成する複数のフォトセンサＰＳ２の並列接続を少なく（素子サイズを小さく）選択するよう素子サイズ制御信号を送る。第２の検出手段１００２の素子サイズが小さくなる選択では、第２の検出手段１００２の素子サイズが第１の検出手段１００１の素子サイズより小さくなるよう設定される（第１の選択）。これにより、第２の検出手段１００２による暗電流の量が第１の検出手段１００１での暗電流の量より小さくなる。
次に、コンパレータ１０２の極性信号によって、コンパレータ１０２の極性を（＋）、つまり、入力信号が基準値を超えた場合に正の比較結果を出力するような設定にする。また、コンパレータ１０２の基準値選択信号によって、コンパレータ１０２の基準値が正側となるよう設定する。
次に、この状態で第１の検出手段１００１および第２の検出手段１００２によって暗電流の検出を行う。先の設定によって、第２の検出手段１００２の素子サイズが第１の検出手段１００１の素子サイズより小さくなっていることから、暗電流の差分出力は十分に大きな値となって現れることになる。
図３は、第２の検出手段の素子サイズが第１の検出手段の素子サイズより小さい場合の差分出力とコンパレータ出力とを示すタイミングチャートである。すなわち、リセットのＯＮ／ＯＦＦによって暗電流の検出が開始されるが、図２に示す第２の検出手段１００２の素子サイズが第２の検出手段１００１の素子サイズより小さいことから、第１の検出手段１００１での暗電流（I1）の方が第２の検出手段１００２での暗電流（I2）より大きくなり、コンパレータ１０２への入力であるnode A（両検出手段の差分出力）は時間とともに正側へ加算されていくことになる。
先の設定では、コンパレータ１０２の極性が（＋）、所定の基準値ｒｅｆが正側に設定されていることから、時間とともに正側へ加算されるnode Aの値が正側の所定の基準値ｒｅｆを超えた段階で、コンパレータ１０２から反転した旨の比較結果が出力される。このように、第１の検出素子１００１と第２の検出素子１００２との素子サイズに差が設けられていることから、暗電流の測定であっても差分出力が現れ、短時間でコンパレータ１０２の基準値を超えて反転した旨の出力を得ることができる。ここで、リセットＯＦＦからコンパレータ１０２の出力が正となるまでの時間をｔ１とする。
次に、第２の検出手段１００２を構成する複数のフォトセンサＰＳ２の並列接続を多く（素子サイズを大きく）選択するよう素子サイズ制御信号を送る。ここで、第２の検出手段１００２の素子サイズが大きくなる選択では、第２の検出手段１００２の素子サイズが第１の検出手段１００１の素子サイズより大きくなるようにする（第２の選択）。これにより、第２の検出手段１００２による暗電流の量が第１の検出手段１００１での暗電流の量より大きくなる。
次いで、コンパレータ１０２の極性信号によって、コンパレータ１０２の極性を（−）、つまり、入力信号が基準値を下回った場合に正の比較結果を出力するような設定にする。また、コンパレータ１０２の基準値選択信号によって、コンパレータ１０２の基準値が負側となるよう設定する。
次に、この状態で第１の検出手段１００１および第２の検出手段１００２によって暗電流の検出を行う。先の設定によって、第２の検出手段１００２の素子サイズが第１の検出手段１００１の素子サイズより大きくなっていることから、暗電流の差分出力は十分に大きな値となって現れることになる。
図４は、第２の検出手段の素子サイズが第１の検出手段の素子サイズより大きい場合の差分出力とコンパレータ出力とを示すタイミングチャートである。すなわち、リセットのＯＮ／ＯＦＦによって暗電流の検出が開始されるが、図２に示す第２の検出手段１００２の素子サイズが第２の検出手段１００１の素子サイズより大きいことから、第１の検出手段１００１での暗電流（I1）の方が第２の検出手段１００２での暗電流（I2）より小さくなり、コンパレータ１０２への入力であるnode A（両検出手段の差分出力）は時間とともに負側へ加算されていくことになる。
先の設定では、コンパレータ１０２の極性が（−）、所定の基準値ｒｅｆが負側に設定されていることから、時間とともに負側へ加算されるnode Aの値が負側の所定の基準値ｒｅｆを下回った段階で、コンパレータ１０２から反転した旨の比較結果が出力される。このように、第１の検出素子１００１と第２の検出素子１００２との素子サイズに差が設けられていることから、暗電流の測定であっても差分出力が現れ、短時間でコンパレータ１０２の基準値を下回り反転した旨の出力を得ることができる。ここで、リセットＯＦＦからコンパレータ１０２の出力が正となるまでの時間をｔ２とする。
ここで、上記時間ｔ２が上記時間ｔ１とが異なる場合、第２の検出手段１００２を構成する複数のフォトセンサＰＳ２の選択の数を変更し、素子サイズを変更する。具体的には、時間ｔ２が時間ｔ１より短い場合は第２の検出手段１００２を構成する複数のフォトセンサＰＳ２の並列接続の数を少なくし、第２の検出手段１００２の素子サイズを小さくする。反対に、時間ｔ２が時間ｔ１より長い場合は第２の検出手段１００２を構成する複数のフォトセンサＰＳ２の並列接続の数を多くし、第２の検出手段１００２の素子サイズを大きくする。そして、時間ｔ２が時間ｔ１と等しくなるよう、もしくは、時間ｔ２と時間ｔ１との差が最も小さくなるようにし、そのときの第２の検出手段１００２の素子サイズ（複数のフォトセンサＰＳ２の選択数）を決定する。
次いで、上記時間ｔ１を測定した際の第２の検出手段１００２の素子サイズと、時間ｔ１と等しい（最も差が小さい場合を含む）ときの時間ｔ２を測定した際の第２の検出手段１００２の素子サイズとの中間の素子サイズを算出する。つまり、時間ｔ１とｔ２とが等しくなっているということは、第２の検出手段１００２の素子サイズと第１の検出手段１００１の素子サイズとの差が大きい側と小さい側とで等しくなっているということであり、したがって、これらの中間の素子サイズを用いることで第２の検出手段１００１の素子サイズが第１の検出手段１００１の素子サイズと合致する最適値ということになる。
このように、時間ｔ１、ｔ２の検出は第１の検出手段１００１および第２の検出手段１００２の素子サイズに差がある状態で計測しているため、短時間で結果を得ることができ、時間ｔ１、ｔ２が等しくなった場合の中間の素子サイズを求めるといった簡単な計算で最適値を迅速に得ることが可能となる。
第２の検出手段１００２の最適な素子サイズが求められた場合は、その素子サイズとなるよう複数のフォトセンサＰＳ２の選択数を決定する。なお、図２に示す回路例では、第２の検出手段１００２が３つのフォトセンサＰＳ２の並列接続によって構成されているが、さらに多くのフォトセンサＰＳ２の並列接続によって構成すれば、より詳細な選択（細かいピッチでの選択）を行うことが可能である。
そして、第２の検出手段１００２を最適な素子サイズに設定した後、第１の検出手段のフォトセンサＰＳ１によって表示エリアの周囲の光量を検出する。この際、第２の検出手段１００２には遮光膜があるため、先に設定した最適な素子サイズでの暗電流を検出することになる。このため、node Aに現れる差分出力は、第１の検出手段１００１で検出した表示エリアの周囲の光量から、第２の検出手段１００２の暗電流（第１の検出手段１００１の暗電流と等しいもの）を差し引いた出力が現れ、これをコンパレータ１０２に入力できることになる。
コンパレータ１０２は、所定の基準値と差分出力とを比較して、その比較結果を図１に示すバックライトコントローラへ渡す。バックライトコントローラでは、この比較結果から表示エリア１１の周辺の光量を演算し、演算した光量に応じてバックライトの光量を制御することになる。例えば、表示エリア１１の周辺の光量が多いほどバックライトの光量を増加し、反対に周辺の光量が少ないほどバックライトの光量を減少させる制御を行う。
なお、上記説明した実施形態では、第２の検出手段１００２を複数のフォトセンサＰＳ２の並列接続によって構成し、これをいくつ用いるかによって第２の検出手段１００２としての素子サイズを決定しているが、第１の検出手段１００１を複数のフォトセンサの並列接続によって構成し、これをいくつ用いるかによって第１の検出手段１００１としての素子サイズを決定するようにしてもよい。
＜電子機器＞
本実施形態に係る表示装置は、図５に示すようにフラット型のモジュール形状のものを含む。例えば絶縁性の基板上に、液晶素子、薄膜トランジスタ、薄膜容量、受光素子等からなる画素をマトリックス状に集積形成した画素アレイ部を設ける、この画素アレイ部（画素マトリックス部）を囲むように接着剤を配し、ガラス等の対向基板を貼り付けて表示モジュールとする。この透明な対向基板には必要に応じて、カラーフィルタ、保護膜、遮光膜等を設けてもよい。表示モジュールには、外部から画素アレイ部への信号等を入出力するためのコネクタとして例えばＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）を設けてもよい。
以上説明した本実施形態に係る表示装置は、図６〜図１０に示す様々な電子機器、例えば、デジタルカメラ、ノート型パーソナルコンピュータ、携帯電話等の携帯端末装置、ビデオカメラなど、電子機器に入力された映像信号、若しくは、電子機器内で生成した映像信号を、画像若しくは映像として表示するあらゆる分野の電子機器の表示装置に適用することが可能である。以下に、本実施形態が適用される電子機器の一例について説明する。
図６は、本実施形態が適用されるテレビを示す斜視図である。本適用例に係るテレビは、フロントパネル１２０やフィルターガラス１３０等から構成される映像表示画面部１１０を含み、その映像表示画面部１１０として本実施形態に係る表示装置を用いることにより作成される。
図７は、本実施形態が適用されるデジタルカメラを示す斜視図であり、（Ａ）は表側から見た斜視図、（Ｂ）は裏側から見た斜視図である。本適用例に係るデジタルカメラは、フラッシュ用の発光部１１１、表示部１１２、メニュースイッチ１１３、シャッターボタン１１４等を含み、その表示部１１２として本実施形態に係る表示装置を用いることにより作製される。
図８は、本実施形態が適用されるノート型パーソナルコンピュータを示す斜視図である。本適用例に係るノート型パーソナルコンピュータは、本体１２１に、文字等を入力するとき操作されるキーボード１２２、画像を表示する表示部１２３等を含み、その表示部１２３として本実施形態に係る表示装置を用いることにより作製される。
図９は、本実施形態が適用されるビデオカメラを示す斜視図である。本適用例に係るビデオカメラは、本体部１３１、前方を向いた側面に被写体撮影用のレンズ１３２、撮影時のスタート／ストップスイッチ１３３、表示部１３４等を含み、その表示部１３４として本実施形態に係る表示装置を用いることにより作製される。
図１０は、本実施形態が適用される携帯端末装置、例えば携帯電話機を示す図であり、（Ａ）は開いた状態での正面図、（Ｂ）はその側面図、（Ｃ）は閉じた状態での正面図、（Ｄ）は左側面図、（Ｅ）は右側面図、（Ｆ）は上面図、（Ｇ）は下面図である。本適用例に係る携帯電話機は、上側筐体１４１、下側筐体１４２、連結部（ここではヒンジ部）１４３、ディスプレイ１４４、サブディスプレイ１４５、ピクチャーライト１４６、カメラ１４７等を含み、そのディスプレイ１４４やサブディスプレイ１４５として本実施形態に係る表示装置を用いることにより作製される。
＜表示撮像装置＞
本実施形態に係る表示装置は、以下のような表示撮像装置に適用可能である。また、この表示撮像装置は、先に説明した各種電子機器に適用可能である。図１１には、表示撮像装置の全体構成を表すものである。この表示撮像装置は、Ｉ／Ｏディスプレイパネル２０００と、バックライト１５００と、表示ドライブ回路１２００と、受光ドライブ回路１３００と、画像処理部１４００と、アプリケーションプログラム実行部１１００とを備えている。
Ｉ／Ｏディスプレイパネル２０００は、複数の画素が全面に渡ってマトリクス状に配置された液晶パネル（ＬＣＤ（Liquid Crystal Display））からなり、線順次動作をしながら表示データに基づく所定の図形や文字などの画像を表示する機能（表示機能）を有すると共に、後述するようにこのＩ／Ｏディスプレイ２０００に接触または近接する物体を撮像する機能（撮像機能）を有するものである。また、バックライト１５００は、例えば複数の発光ダイオードが配置されてなるＩ／Ｏディスプレイパネル２０００の光源であり、後述するようにＩ／Ｏディスプレイ２０００の動作タイミングに同期した所定のタイミングで、高速にオン・オフ動作を行うようになっている。
表示ドライブ回路１２００は、Ｉ／Ｏディスプレイパネル２０００において表示データに基づく画像が表示されるように（表示動作を行うように）、このＩ／Ｏディスプレイパネル２０００の駆動を行う（線順次動作の駆動を行う）回路である。
受光ドライブ回路１３００は、Ｉ／Ｏディスプレイパネル２０００において受光データが得られるように（物体を撮像するように）、このＩ／Ｏディスプレイパネル２０００の駆動を行う（線順次動作の駆動を行う）回路である。なお、各画素での受光データは、例えばフレーム単位でフレームメモリ１３００Ａに蓄積され、撮像画像として画像処理部１４へ出力されるようになっている。
画像処理部１４００は、受光ドライブ回路１３００から出力される撮像画像に基づいて所定の画像処理（演算処理）を行い、Ｉ／Ｏディスプレイ２０００に接触または近接する物体に関する情報（位置座標データ、物体の形状や大きさに関するデータなど）を検出し、取得するものである。なお、この検知する処理の詳細については後述する。
アプリケーションプログラム実行部１１００は、画像処理部１４００による検知結果に基づいて所定のアプリケーションソフトに応じた処理を実行するものであり、例えば検知した物体の位置座標を表示データに含むようにし、Ｉ／Ｏディスプレイパネル２０００上に表示させるものなどが挙げられる。なお、このアプリケーションプログラム実行部１１００で生成される表示データは表示ドライブ回路１２００へ供給されるようになっている。
次に、図１２を参照してＩ／Ｏディスプレイパネル２０００の詳細構成例について説明する。このＩ／Ｏディスプレイパネル２０００は、表示エリア（センサエリア）２１００と、表示用Ｈドライバ２２００と、表示用Ｖドライバ２３００と、センサ読み出し用Ｈドライバ２５００と、センサ用Ｖドライバ２４００とを有している。
表示エリア（センサエリア）２１００は、バックライト１５００からの光を変調して表示光を出射すると共にこのエリアに接触または近接する物体を撮像する領域であり、発光素子（表示素子）である液晶素子と後述する受光素子（撮像素子）とがそれぞれマトリクス状に配置されている。
表示用Ｈドライバ２２００は、表示ドライブ回路１２００から供給される表示駆動用の表示信号および制御クロックに基づいて、表示用Ｖドライバ２３００と共に表示エリア２１００内の各画素の液晶素子を線順次駆動するものである。
センサ読み出し用Ｈドライバ２５００は、センサ用Ｖドライバ２４００と共にセンサエリア２１００内の各画素の受光素子を線順次駆動し、受光信号を取得するものである。
次に、図１３を参照して、表示エリア２１００における各画素の詳細構成例について説明する。この図１３に示した画素３１００は、表示素子である液晶素子と受光素子とから構成されている。
具体的には、表示素子側には、水平方向に延在するゲート電極３１００ｈと垂直方向に延在するドレイン電極３１００ｉとの交点に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ；Thin Film Transistor）などからなるスイッチング素子３１００ａが配置され、このスイッチング素子３１００ａと対向電極との間に液晶を含む画素電極３１００ｂが配置されている。そしてゲート電極３１００ｈを介して供給される駆動信号に基づいてスイッチング素子３１００ａがオン・オフ動作し、オン状態のときにドレイン電極３１００ｉを介して供給される表示信号に基づいて画素電極３１００ｂに画素電圧が印加され、表示状態が設定されるようになっている。
一方、表示素子に隣接する受光素子側には、例えばフォトダイオードなどからなる受光用のセンサ３１００ｃが配置され、電源電圧ＶＤＤが供給されるようになっている。また、この受光センサ３１００ｃには、リセットスイッチ３１００ｄとコンデンサ３１００ｅが接続され、リセットスイッチ３１００ｄによってリセットされながら、コンデンサ３１００ｅにおいて受光量に対応した電荷が蓄積されるようになっている。そして蓄積された電荷は読み出しスイッチ３１００ｇがオンとなるタイミングで、バッファアンプ３１００ｆを介して信号出力用電極３１００ｊに供給され、外部へ出力される。また、リセットスイッチ３１００ｄのオン・オフ動作はリセット電極３１００ｋにより供給される信号により制御され、読み出しスイッチ３１００ｇのオン・オフ動作は、読出し制御電極３１００ｍにより供給される信号により制御される。
次に、図１４を参照して、表示エリア２１００内の各画素とセンサ読み出し用Ｈドライバ２５００との接続関係について説明する。この表示エリア２１００では、赤（Ｒ）用の画素３１００と、緑（Ｇ）用の画素３２００と、青（Ｂ）用の画素３３００とが並んで配置されている。
各画素の受光センサ３１００ｃ，３２００ｃ，３３００ｃに接続されたコンデンサに蓄積された電荷は、それぞれのバッファアンプ３１００ｆ，３２００ｆ，３３００ｆで増幅され、読み出しスイッチ３１００ｇ，３２００ｇ，３３００ｇがオンになるタイミングで、信号出力用電極を介してセンサ読み出し用Ｈドライバ２５００へ供給される。なお、各信号出力用電極には定電流源４１００ａ，４１００ｂ，４１００ｃがそれぞれ接続され、センサ読み出し用Ｈドライバ２５００で感度良く受光量に対応した信号が検出されるようになっている。
次に、表示撮像装置の動作について詳細に説明する。
まず、この表示撮像装置の基本動作、すなわち画像の表示動作および物体の撮像動作について説明する。
この表示撮像装置では、アプリケーションプログラム実行部１１００から供給される表示データに基づいて、表示用ドライブ回路１２００において表示用の駆動信号が生成され、この駆動信号により、Ｉ／Ｏディスプレイ２０００に対して線順次表示駆動がなされ、画像が表示される。また、このときバックライト１５００も表示ドライブ回路１２００によって駆動され、Ｉ／Ｏディスプレイ２０００と同期した点灯・消灯動作がなされる。
ここで、図１５を参照して、バックライト１５００のオン・オフ状態とＩ／Ｏディスプレイパネル２０００の表示状態との関係について説明する。
まず、例えば１／６０秒のフレーム周期で画像表示がなされている場合、各フレーム期間の前半期間（１／１２０秒間）にバックライト１５００が消灯し（オフ状態となり）、表示が行われない。一方、各フレーム期間の後半期間には、バックライト１５００が点灯し（オン状態となり）、各画素に表示信号が供給され、そのフレーム期間の画像が表示されるようになっている。
このように、各フレーム期間の前半期間は、Ｉ／Ｏディスプレイパネル２０００から表示光が出射されない無光期間である一方、各フレーム期間の後半期間は、Ｉ／Ｏディスプレイパネル２０００から表示光が出射される有光期間となっている。
ここで、Ｉ／Ｏディスプレイパネル２０００に接触または近接する物体（例えば、指先など）がある場合、受光ドライブ回路１３００による線順次受光駆動により、このＩ／Ｏディスプレイパネル２０００における各画素の受光素子においてその物体が撮像され、各受光素子からの受光信号が受光ドライブ回路１３００へ供給される。受光ドライブ回路１３００では、１フレーム分の画素の受光信号が蓄積され、撮像画像として画像処理部１４へ出力される。
そして画像処理部１４００では、この撮像画像に基づいて、以下説明する所定の画像処理（演算処理）を行い、Ｉ／Ｏディスプレイ２０００に接触または近接する物体に関する情報（位置座標データ、物体の形状や大きさに関するデータなど）が検出される。
本実施形態に係る表示装置の概略構成図である。 本実施形態に係る表示装置の主要部を説明する回路図である。 第２の検出手段の素子サイズが第１の検出手段の素子サイズより小さい場合の差分出力とコンパレータ出力とを示すタイミングチャートである。 第２の検出手段の素子サイズが第１の検出手段の素子サイズより大きい場合の差分出力とコンパレータ出力とを示すタイミングチャートである。 フラット型のモジュール形状の例を示す模式図である。 本実施形態が適用されるテレビを示す斜視図である。 本実施形態が適用されるデジタルカメラを示す斜視図である。 本実施形態が適用されるノート型パーソナルコンピュータを示す斜視図である。 本実施形態が適用されるビデオカメラを示す斜視図である。 本実施形態が適用される携帯端末装置、例えば携帯電話機を示す図である。 本発明の第１の実施の形態に係る表示撮像装置の構成を表すブロック図である。 図１に示したＩ／Ｏディスプレイパネルの構成例を表すブロック図である。 各画素の構成例を表す回路図である。 各画素とセンサ読み出し用Ｈドライバとの接続関係を説明するための回路図である。 バックライトのオン・オフ状態と表示状態との関係について説明するためのタイミング図である。 従来例を説明する図である。
符号の説明
１…第１の検出手段、２…第２の検出手段、１０…ディスプレイパネル、１１…表示エリア、１２…選択スイッチ、１３…Ｖドライバ、１４…ディスプレイドライバ、１５…センサドライバ、１０２…コンパレータ、１０３…ラッチ、１０５…基準電圧生成回路、１００１…第１の検出手段、１００２…第２の検出手段、ＰＳ…フォトセンサ、ＰＳ１…フォトセンサ、ＰＳ２…フォトセンサ

Claims (4)

  1. バックライトからの光を変調して表示領域に画像を表示する表示手段と、
    前記表示領域の周辺の光量を検出するフォトセンサからなる第１の検出回路および遮光時の暗電流を検出するフォトセンサからなる第２の検出回路を有し、いずれか一方は選択的に並列接続可能に設けられた複数のフォトセンサを有する検出手段と、
    前記第１の検出回路と前記第２の検出回路との直列接続点から得られる暗電流の差分出力を所定の基準値と比較するとともに、前記差分出力の極性を選択する極性信号および前記所定の基準値の極性を選択する基準値選択信号が入力される比較器と、
    並列接続する前記複数のフォトセンサの数を設定する素子サイズ制御信号に基づいて、前記第２の検出回路での暗電流の量が前記第１の検出回路での暗電流の量より小さくなるように前記複数のフォトセンサの数を選択する第１の選択と、大きくなるように前記複数のフォトセンサの数を選択する第２の選択とを設定可能な素子サイズ選択手段と、
    前記素子サイズ制御信号による前記複数のフォトセンサの選択数が決定後に前記比較器による比較結果を保持し、保持された比較結果に応じて前記バックライトから前記表示領域へ与える光量を制御する制御手段と、
    を備え、
    前記比較器は、前記素子サイズ選択手段が前記第１の選択をしたとき前記極性信号および前記基準値選択信号を正の極性に設定し、前記第２の選択をしたときには前記極性信号および前記基準値選択信号を負の極性に設定して前記第１の選択と前記第２の選択とで前記比較器へ入力される前記差分出力が正負いずれで入力されても比較結果として同じ極性となるようにし、
    前記制御手段において用いられる前記素子サイズ制御信号は、前記第１の選択と前記第２の選択とで設定した両極性での前記比較器による前記差分出力と前記所定の基準値との比較の後に前記比較器の比較結果から得られたリセット後の前記比較器の出力が正となるまでの時間に基づいて、前記第１の選択で選択された前記複数のフォトセンサの数と、前記第２の選択時にリセット後の前記比較器の出力が正となるまでの時間が前記第１の選択時にリセット後の前記比較器の出力が正となるまでの時間と等しくなるか、またはその差が最も小さくなる前記第２の選択で選択された前記複数のフォトセンサの数との平均に最も近くなるような数が、前記第１の検出回路での暗電流の量と前記第２の検出回路での暗電流の量とが等しくなるか、またはその差が最も小さくなるような前記複数のフォトセンサの前記選択数として決定される
    表示装置。
  2. バックライトからの光を変調して表示領域に画像を表示する表示手段と、
    前記表示領域の周辺の光量を検出するフォトセンサからなる第１の検出回路および遮光時の暗電流を検出するフォトセンサからなる第２の検出回路を有し、いずれか一方は選択的に並列接続可能に設けられた複数のフォトセンサを有する検出手段と、
    前記第１の検出回路と前記第２の検出回路との直列接続点から得られる暗電流の差分出力を所定の基準値と比較するとともに、前記差分出力の極性を選択する極性信号および前記所定の基準値の極性を選択する基準値選択信号が入力される比較器とを備える表示装置にて、
    前記比較器による比較結果に応じて前記バックライトから前記表示領域へ与える光量を制御する表示制御方法において、
    並列接続する前記複数のフォトセンサの数を選択する第１の選択では、前記比較器の前記極性信号および前記基準値選択信号を正の極性に設定して前記第２の検出回路での暗電流の量が前記第１の検出回路での暗電流の量より小さくなるような前記複数のフォトセンサの数を選択し、選択された数の前記複数のフォトセンサを並列接続して前記比較器により前記差分出力と前記所定の基準値とを比較し、
    並列接続する前記複数のフォトセンサの数を選択する第２の選択では、前記比較器の前記極性信号および前記基準値選択信号を負の極性に設定して前記第２の検出回路での暗電流の量が前記第１の検出回路での暗電流の量より大きくなるような前記複数のフォトセンサの数を選択し、選択された数の前記複数のフォトセンサを並列接続して前記比較器により前記差分出力と前記所定の基準値とを比較し、
    前記比較結果から得られたリセット後の前記比較器の出力が正となるまでの時間に基づいて、前記第１の選択で選択された前記複数のフォトセンサの数と、前記第２の選択時にリセット後の前記比較器の出力が正となるまでの時間が前記第１の選択時にリセット後の前記比較器の出力が正となるまでの時間と等しくなるか、またはその差が最も小さくなる前記第２の選択で選択された前記複数のフォトセンサの数との平均に最も近くなるような数を、前記第１の選択時における暗電流の量と前記第２の選択時における暗電流の量とが等しくなるか、またはその差が最も小さくなるような数として求めて前記複数のフォトセンサを並列接続し、
    前記比較器による比較結果を保持し、保持された比較結果に応じて前記バックライトから前記表示領域に与える光量を制御する
    表示制御方法。
  3. 前記第１の選択での前記比較器による暗電流の比較結果から得られたリセット後の前記比較器の出力が正となるまでの時間と、前記第２の選択での前記比較器による暗電流の比較結果から得られたリセット後の前記比較器の出力が正となるまでの時間とが等しくなっている場合、前記第１の選択で選択された数の前記複数のフォトセンサのゲート長換算値によって決定される第１の素子サイズと、前記第２の選択で選択された数の前記複数のフォトセンサのゲート長換算値によって決定される第２の素子サイズとの平均に最も近くなるような前記複数のフォトセンサの選択を決定し、
    この決定した前記複数のフォトセンサの選択によって、前記第１の検出回路と前記第２の検出回路との前記差分出力と前記所定の基準値との比較結果による前記光量の制御を行う
    請求項２記載の表示制御方法。
  4. 筐体に表示装置が設けられた電子機器において、
    前記表示装置は、
    バックライトからの光を変調して表示領域に画像を表示する表示手段と、
    前記表示領域の周辺の光量を検出するフォトセンサからなる第１の検出回路および遮光時の暗電流を検出するフォトセンサからなる第２の検出回路を有し、いずれか一方は選択的に並列接続可能に設けられた複数のフォトセンサを有する検出手段と、
    前記第１の検出回路と前記第２の検出回路との直列接続点から得られる差分出力を所定の基準値と比較するとともに、前記差分出力の極性を選択する極性信号、および前記所定の基準値の極性を選択する基準値選択信号とが入力される比較器と、
    並列接続する前記複数のフォトセンサの数を設定する素子サイズ制御信号に基づいて、前記第２の検出回路での暗電流の量が前記第１の検出回路での暗電流の量より小さくなるように前記複数のフォトセンサの数を選択する第１の選択と、大きくなるように前記複数のフォトセンサの数を選択する第２の選択とを設定可能な素子サイズ選択手段と、
    前記素子サイズ制御信号による前記複数のフォトセンサの選択数が決定後に前記比較器による比較結果を保持し、保持された比較結果に応じて前記バックライトから前記表示領域へ与える光量を制御する制御手段と、
    を備え、
    前記比較器は、前記素子サイズ選択手段が前記第１の選択をしたとき前記極性信号および前記基準値選択信号を正の極性に設定し、前記第２の選択をしたときには前記極性信号および前記基準値選択信号を負の極性に設定して前記第１の選択と前記第２の選択とで前記比較器へ入力される前記差分出力が正負いずれで入力されても比較結果として同じ極性となるようにし、
    前記制御手段において用いられる前記素子サイズ制御信号は、前記第１の選択と前記第２の選択とで設定した両極性での前記比較器による前記差分出力と前記所定の基準値との比較の後に前記比較器の比較結果から得られたリセット後の比較器の出力が正となるまでの時間に基づいて、前記第１の選択で選択された前記複数のフォトセンサの数と、前記第２の選択時にリセット後の前記比較器の出力が正となるまでの時間が前記第１の選択時にリセット後の前記比較器の出力が正となるまでの時間と等しくなるか、またはその差が最も小さくなる前記第２の選択で選択された前記複数のフォトセンサの数との平均に最も近くなるような数が、前記第１の検出回路での暗電流の量と前記第２の検出回路での暗電流の量とが等しくなるか、またはその差が最も小さくなるような前記複数のフォトセンサの前記選択数として決定される
    電子機器。
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