WO2010100798A1 - 表示装置、テレビ受信装置およびポインティングシステム - Google Patents

表示装置、テレビ受信装置およびポインティングシステム Download PDF

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Definitions

  • the television receiver according to the present invention is characterized by using any one of the above display devices.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing an arrangement state of optical sensors 30 in a liquid crystal panel 32. It is a timing chart of a liquid crystal display device. 4 is a cross-sectional view of a liquid crystal panel 32.
  • FIG. It is a schematic diagram in case the photodiode 39b which comprises the optical sensor 30b receives the blue wavelength laser beam through the color filter 53b. It is a flowchart which shows the example of the process which detects the position where the laser beam was irradiated. It is a schematic diagram of a scan image when laser light is irradiated to one pixel. It is a schematic diagram of a scan image when a plurality of pixels are irradiated with laser light.
  • FIG. 1 is an overall schematic diagram of a pointing system using a display device according to the present invention.
  • a liquid crystal monitor (liquid crystal display device) as the display device 1 is connected to a computer device as the external device 5 through two cables.
  • the input port 2 of the display device 1 is connected to the video output port 7 of the external device 5.
  • the output port 4 of the display device 1 is connected to the pointing device input port 9 of the external device 5.
  • the picture element in which the optical sensor “S” is arranged is different for each horizontal line, but the arrangement rule is not limited to this.
  • the optical sensor “S” may be arranged in different picture elements for each vertical line.
  • the optical sensor “S” may be arranged in different picture elements for each adjacent pixel.
  • the optical sensor “S” may be provided for each picture element.
  • the coordinate position may be determined based on a predetermined rule. For example, the coordinate position may be determined based on the pixel closest to the specified pixel's center of gravity. In this case, as shown in FIG. 10B, the corresponding coordinates can be determined based on the pixel position (Xn-i, Ym-j) corresponding to the center of gravity of the plurality of pixels having the value “1”. In FIG. 10B, coordinates corresponding to all pixel positions having a value “1” may be determined as coordinate positions.
  • the process of detecting the position irradiated with the red wavelength laser light also detects the position irradiated with the blue wavelength laser light. This is performed by the MPU 38 within one frame time in the same manner as the processing (blue wavelength pixel specifying processing).
  • the red wavelength pixel specifying process is executed in one frame time different from the blue wavelength pixel specifying process. Note that the blue wavelength pixel specifying process and the red wavelength pixel specifying process may be executed within the same one frame time.
  • the display device is a television device with a bidirectional communication function
  • the present invention may be applied for input operations. Accordingly, it is possible to perform an input operation on the television apparatus from a remote location using a laser pointer without contact.
  • a radio wave signal or an ultrasonic signal may be used for the electromagnetic wave signal sent from the point indicating device 3 to the display device 1.
  • the wavelength of the laser light emitted for point indication is not limited to the blue wavelength.

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Abstract

　表示装置（１）は、外部装置（５）であるコンピュータ装置と接続される。外部装置（５）は、映像出力ポート（７）を介して表示装置（１）に画像を出力する。ポイント指示装置（３）が、表示装置（１）の画像表示部に向けてレーザ光（６）を照射すると、表示装置（１）は、内蔵する光センサによってレーザ光を検知して、検知した光センサに対応する画像の座標を特定する。そして、特定した座標の位置情報を、ポインティングデバイス用入力ポート（９）を介して外部装置（５）に出力する。外部装置（５）は、座標位置を認識し、ポイント位置を示すカーソルを出力画像に重畳して出力する。表示装置（１）は、カーソル（８）を含む画像を表示画面に表示する。

Description

表示装置、テレビ受信装置およびポインティングシステム
　本発明は、光検出部を備えた表示装置、テレビ受信装置およびポインティングシステムに関する。
　従来、大型画面を用いたプレゼンテーションにおいて、レーザポインタが用いられている。例えば、プレゼンテーションを行うユーザは、大型画面に表示された画像にレーザポインタのレーザ光を直接照射することにより、表示画面における所定位置を示しながらプレゼンテーションを行う。
　しかしながら、大型画面に液晶表示装置を用いる場合、表示画面に照射させたレーザポインタの照射位置が視認し難いという問題があった。この原因の一つは、最表面の偏向板の反射率が４％程度と低いことによるものである。そして、もう一つの原因は、画像表示時には、白色を表示する画素の輝度が３００カンデラ程度の明るさとなることによるものである。
　このような問題を解決するため、撮像装置を用いて表示画面を撮影した画像に基づいてポイント位置を特定し、特定した位置をコンピュータ装置に出力することによって、ポイント位置に指示ポインタを表示するポインティング装置が知られている（例えば、特許文献１）。
特開２００７－２５７４３８号公報
　しかしながら、ポインティング装置にカメラ等の撮像装置を設けた場合、ポインティング装置の構成が複雑化するという問題がある。
　本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ポインティング装置の構成を簡素化できる表示装置の提供にある。
　上記の目的を達成するために、本発明にかかる表示装置は、複数の画素によって表示画像を表示する表示部と、前記画素に対応付けて配置されており、前記表示部の表示画像にポイント指示光が照射されたことを検出して検出信号を出力する光検出部と、前記検出信号に基づいて、前記ポイント指示光を検出した光検出部に対応する画素を特定する画素特定部と、前記画素特定部において特定された画素に基づいて、前記表示画像上において前記ポイント指示光が照射された位置の座標を決定する座標決定部とを備えたことを特徴とする。
　上記のように構成された表示装置では、光検出部は、画像を表示する画素に対応付けて配置されている。そして、画素特定部は、検知信号に基づいて、ポイント指示光を検出した光検出部に対応する画素を特定する。これにより、光検出部の検出信号に基づいて、ポイント指示光の照射位置を特定することができる。この結果、上記従来例と異なり、装置構成を簡素化したポインティング装置を用いることができる。
　また、上記表示装置において、前記座標決定部において決定された座標を出力する座標情報出力部をさらに備えており、前記表示部は、ポイントカーソルが前記座標において重畳された表示画像を表示するものであってもよい。この場合、ポイント指示光が照射された座標位置に、ポイントカーソルを明瞭に表示することができる。
　また、上記表示装置において、前記ポイント指示光と異なる波長の光が検出されたことに基づいて、所定の命令信号を検知する命令検知部をさらに備えたものであってもよい。この場合、ポイント指示光の波長の変化に基づいて、ポイント指示光が照射された画素の位置に対応する画像の位置で、命令の入力があったことを検知することができる。
　また、上記表示装置において、所定の電磁波信号を受信したことに基づいて、所定の命令信号を検知する命令検知部をさらに備えたものであってもよい。この場合、ポイント指示光によることなく、電磁波信号に基づいて、ポイント指示光が照射された画素の位置に対応する画像の位置で、命令の入力があったことを検知することができる。
　また、上記表示装置において、前記光検出部は、前記画素の単位に設けられるとともに、外部からの光を検知するための光センサが用いられていることが好ましい。この場合、ポイント指示光が照射された画素の位置に対応する画像の位置で命令の入力があったことを、画素のレベルで検出することができる。
　また、上記表示装置において、前記光検出部は、前記画素を構成する絵素の単位に設けられるとともに、外部からの光を検知するための光センサが用いられていることが好ましい。この場合、ポイント指示光が照射された画素の位置に対応する画像の位置で命令の入力があったことを、絵素のレベルで検出することができる。
　また、上記表示装置において、前記光検出部は、フォトダイオードを含むものであってもよい。この場合、光センサ内蔵の表示装置をコンパクトに構成することができる。
　また、上記表示装置において、前記表示部には、液晶パネルが用いられ、前記光検出部は、前記液晶パネルのアクティブマトリクス基板に一体的に設けられていてもよい。この場合、光センサ内蔵の表示装置をコンパクトに構成することができる。
　また、本発明にかかるテレビ受信機は、上記いずれかの表示装置を用いたことを特徴とする。
　また、本発明にかかるポインティングシステムは、上記いずれかの表示装置を用いたことを特徴とする。
　上記のように構成されたテレビ受信機またはポインティングシステムでは、上記表示装置を用いたことにより、光検出部は、画像を表示する画素に対応付けて配置されている。そして、画素特定部は、検知信号に基づいて、ポイント指示光を検出した光検出部に対応する画素を特定する。これにより、光検出部の検出信号に基づいて、ポイント指示光の照射位置を特定することができる。この結果、上記従来例と異なり、装置構成を簡素化したポインティング装置を用いることができる。
　以上のように、本発明の表示装置、テレビ受信装置およびポインティングシステムは、装置構成を簡素化したポインティング装置を用いることができる、という効果を奏する。
ポインティングシステムの全体概要図である。 ポインティングシステムの構成を示す機能ブロック図である。 表示装置１の構成を示す機能ブロック図である。 液晶パネル３２の回路構成とその周辺回路の構成を示す回路ブロック図である。 液晶パネル３２における光センサ３０の配置状態を示す模式図である。 液晶パネル３２における光センサ３０の配置状態を示す模式図である。 液晶パネル３２における光センサ３０の配置状態を示す模式図である。 液晶パネル３２における光センサ３０の配置状態を示す模式図である。 液晶パネル３２における光センサ３０の配置状態を示す模式図である。 液晶表示装置のタイミングチャートである。 液晶パネル３２の断面図である。 光センサ３０ｂを構成するフォトダイオード３９ｂが、青色波長のレーザ光を、カラーフィルタ５３ｂを透して受光する場合の模式図である。 レーザ光が照射された位置を検出する処理の例を示すフローチャートである。 １つの画素にレーザ光が照射された場合におけるスキャン画像の模式図である。 複数の画素にレーザ光が照射された場合におけるスキャン画像の模式図である。 光センサ３０ｒを構成するフォトダイオード３９ｂが、赤色波長のレーザ光を、カラーフィルタ５３ｒを透して受光する場合の模式図である。 表示装置１の構成を示す機能ブロック図である。 光センサを絵素または画素と独立して設ける場合の例である。
　以下、本発明の表示装置の好ましい実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明では、本発明を液晶表示装置に適用した場合を例示して説明する。
　１．第１の実施形態
　１－１．発明の概要
　図１は、本発明にかかる表示装置を用いたポインティングシステムの全体概要図である。表示装置１である液晶モニタ（液晶表示装置）は、外部装置５であるコンピュータ装置と、２つのケーブルを介して接続される。表示装置１の入力ポート２は、外部装置５の映像出力ポート７と接続される。表示装置１の出力ポート４は、外部装置５のポインティングデバイス用入力ポート９と接続される。
　外部装置５は、映像出力ポート７を介して表示装置１に画像を出力する。出力を受けて、表示装置１は画像を表示する。ポイント指示装置３であるレーザポインタが、表示装置１の画像表示部に向けてレーザ光６を照射すると、表示装置１は、内蔵する光センサによってレーザ光を検知して、検知した光センサに対応する画像の座標を特定する。そして、特定した座標の位置情報を、ポインティングデバイス用入力ポート９を介して外部装置５に出力する。
　出力を受けて、外部装置５は、座標位置を認識し、ポイント位置を示すカーソルを出力画像に重畳して出力する。出力を受けて、表示装置１は、カーソル８を含む画像を表示画面に表示する。
　このように、本発明にかかるポインティングシステムでは、表示装置の表示面に対してレーザ光（ポイント指示光）を直接照射することにより、表示画面にポイントカーソルを明瞭に表示することができる。
　１－２．ポインティングシステムの機能ブロック図
　図２は、本発明にかかるポインティングシステムの構成を示す機能ブロック図である。ポイント指示装置３は、レーザ光を照射するための光照射部１１を備える。外部装置５は、表示装置１に画像データを出力するための出力部１７と、表示装置１から座標情報または命令情報の入力を受け付けるための入力部１９を備える。
　表示装置１は、パネル部１３と制御部１５を備える。パネル部１３の表示部２１は、外部装置５から出力された画像を、複数の画素を用いて表示する。パネル部１３の光検出部２２は、表示部２１の各画素に対応付けて配置されており、表示部２１のいずれかの画素にポイント指示光が照射されたことを検出して検出信号を出力する。
　制御部１５の画素特定部２３は、検出信号を出力した光検出部に対応する画素に基づいて、表示部２１においてポイント指示光が照射された位置の画素を特定する。座標決定部２４は、画素特定部２３において特定された画素に対応する画像内の座標を決定する。
　そして、座標情報出力部２６は、座標決定部２４において決定された座標に関する情報を出力する。命令検知部２５は、ポイント指示光とは異なる波長のレーザ光が検出されたことに基づいて、命令信号（例えば、クリック命令。）を検知する。命令情報出力部２７は、命令検知部２５において命令信号が検知されると、座標上において所定命令の入力があったことを出力する。
　このように、本発明にかかるポインティングシステムでは、ポイント指示装置３から表示装置１に照射されたレーザ光の照射位置に関する情報を、座標情報として外部装置５に出力することができる。また、命令信号を検知した場合には、所定の命令信号を検知したことを、命令情報として外部装置５に出力することもできる。
　１－３．表示装置の機能ブロック図
　図３は、本発明にかかる表示装置１の構成を示す機能ブロック図である。図３に示す表示装置１は、パネル駆動回路３１、センサ内蔵液晶パネル３２、バックライト３３、バックライト電源回路３４、Ａ／Ｄ変換器３６、画像処理部３５、照度センサ３７および、マイクロプロセッサユニット（以下、ＭＰＵとする。）３８を備えている。
　センサ内蔵液晶パネル３２（以下、液晶パネル３２とする。）は、２次元状に配置された複数の画素回路と複数の光センサを含んでいる（なお、詳細は後述する。）。表示装置１には、外部装置５から表示データＤｉｎが入力される。入力された表示データＤｉｎは、画像処理部３５を経由してパネル駆動回路３１に供給される。パネル駆動回路３１は、液晶パネル３２の画素回路に表示データＤｉｎに応じた電圧を書き込む。これにより、液晶パネル３２には表示データＤｉｎに基づく画像が各画素によって表示される。
　バックライト３３は、複数の白色ＬＥＤ（Light Emitting Diode）３３ａを含み、液晶パネル３２の背面に光（バックライト光）を照射する。バックライト電源回路３４は、ＭＰＵ３８から出力されたバックライト制御信号ＢＣに従い、バックライト３３に電源電圧を供給するか否かを切り替える。以下、バックライト電源回路３４は、バックライト制御信号ＢＣがハイレベルのときには電源電圧を供給し、バックライト制御信号ＢＣがローレベルのときには電源電圧を供給しないものとする。バックライト３３は、バックライト制御信号ＢＣがハイレベルである間は点灯し、バックライト制御信号ＢＣがローレベルである間は消灯する。
　液晶パネル３２は、光センサの出力信号をセンサ出力信号ＳＳとして出力する。Ａ／Ｄ変換器３６は、アナログのセンサ出力信号ＳＳをデジタル信号に変換する。Ａ／Ｄ変換器３６の出力信号は、ポイント指示装置３から照射されたレーザ光によって指し示された位置を表す。ＭＰＵ３８は、座標情報のセンシング期間において取得したセンサ出力信号ＳＳに基づいて、レーザ光の位置特定処理を行い照射された位置を求める。そして、ＭＰＵ３８は、位置特定処理の結果に基づいて座標決定処理を行って、照射された位置に対応する画像内の座標を決定し、決定した座標を座標データCoutとして出力する。
　また、ＭＰＵ３８は、命令情報のセンシング期間において取得したセンサ出力信号ＳＳに基づいて、上記座標決定処理および命令検知処理を行って、座標の決定と座標位置における命令を検知し、決定した座標を座標データとして出力するとともに、検知した命令を命令データとして出力する。
　１－４．表示装置の回路ブロック図
　図４は、液晶パネル３２の回路構成とその周辺回路の構成を示す回路ブロック図である。なお、図４はＲＧＢのカラーフィルタがストライプ配列であり、青色絵素４０ｂと同じ列にフォトダイオード３９ｂが位置するように、すなわち、青色フィルタの背面にフォトダイオード３９ｂが位置するように、光センサ３０ｂを配置した場合の例である。なお、カラーフィルタの配列には、モザイク配列やデルタ配列等のように、上記ストライプ配列以外の配列を採用してもよい。
　図４には図示しない、異なる画素においては、赤色絵素４０ｒと同じ赤色フィルタの背面にフォトダイオード３９ｂが位置するように、光センサ３０ｒが配置されている。そして、青色絵素４０ｂの光センサ３０ｂと、赤色絵素４０ｒの光センサ３０ｒは、ほぼ等しい数で規則的に配置されている。
　図５Ａは、この場合における光センサ３０の配置状態の一例を示す模式図である。この図において、「Ｒ」、「Ｇ」、「Ｂ」は、それぞれ赤色絵素、緑色絵素、青色絵素を示しており、「Ｓ」は、光センサを示している。画素４ａおよび４ｃにおいては、青色絵素「Ｂ」に光センサ「Ｓ」が配置され、画素４ｂおよび４ｄにおいては、赤色絵素４ｂに光センサ「Ｓ」が配置される。
　なお、図５Ａにおいては、水平ラインごとに、光センサ「Ｓ」を配置する絵素を異なるものとしたが、配置規則はこれに限定されない。例えば、図５Ｂに示すように、光センサ「Ｓ」は、垂直ラインごとに、異なる絵素に配置されてもよい。また、図５Ｃに示すように、光センサ「Ｓ」は、となりあう画素ごとに、異なる絵素に配置されてもよい。さらに、図５Ｄまたは図５Ｅに示すように、光センサ「Ｓ」は、各絵素ごとに設けられてもよい。
　以下、青色絵素４０ｂと同じ列の青色フィルタの背面にフォトダイオード３９ｂが位置するように配置された光センサ３０ｂが、センサ出力信号を出力する例について説明する。
　図４に示すように、液晶パネル３２は、ｍ本の走査信号線Ｇ１～Ｇｍ、３ｎ本のデータ信号線ＳＲ１～ＳＲｎ、ＳＧ１～ＳＧｎ、ＳＢ１～ＳＢｎおよび、（ｍ×３ｎ）個の画素回路４０（４０ｒ、４０ｇ、４０ｂ）を備えるとともに、（ｍ×ｎ）個の光センサ３０、ｍ本のセンサ読み出し線ＲＷ１～ＲＷｍおよび、ｍ本のセンサリセット線ＲＳ１～ＲＳｍを備える。
　走査信号線Ｇ１～Ｇｍは、互いに平行に配置される。データ信号線ＳＲ１～ＳＲｎ、ＳＧ１～ＳＧｎ、ＳＢ１～ＳＢｎは、走査信号線Ｇ１～Ｇｍと直交するように互いに平行に配置される。センサ読み出し線ＲＷ１～ＲＷｍとセンサリセット線ＲＳ１～ＲＳｍは、走査信号線Ｇ１～Ｇｍと平行に配置される。
　画素回路４０（４０ｒ、４０ｇ、４０ｂ）は、走査信号線Ｇ１～Ｇｍとデータ信号線ＳＲ１～ＳＲｎ、ＳＧ１～ＳＧｎ、ＳＢ１～ＳＢｎの交点近傍に１個ずつ設けられる。画素回路４０は、列方向（図４では縦方向）にｍ個ずつ、行方向（図４では横方向）に３ｎ個ずつ、全体として２次元状に配置される。
　画素回路４０は、設けられるカラーフィルタの色によって、赤色（Ｒ）画素回路４０ｒ、緑色（Ｇ）画素回路４０ｇおよび青色（Ｂ）画素回路４０ｂに分類される。３種類の画素回路４０ｒ、４０ｇ、４０ｂ（以下、それぞれを絵素(サブ画素)とする。）は、行方向に並べて配置され、３個で１個の画素を形成する。
　画素回路４０は、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）３２ａと液晶容量３２ｂを含んでいる。ＴＦＴ３２ａのゲート端子は走査信号線Ｇｉ（ｉは１以上ｍ以下の整数）に接続されており、ソース端子はデータ信号線ＳＲｊ、ＳＧｊ、ＳＢｊ（ｊは１以上ｎ以下の整数）のいずれかに接続され、ドレイン端子は液晶容量３２ｂの一方の電極に接続される。液晶容量３２ｂの他方の電極には、共通電極電圧が印加される。以下、緑色（Ｇ）画素回路４０ｇに接続されたデータ信号線ＳＧ１～ＳＧｎをＧデータ信号線、青色（Ｂ）画素回路４０ｂに接続されたデータ信号線ＳＢ１～ＳＢｎをＢデータ信号線という。なお、画素回路４０は補助容量を含んでいてもよい。
　画素回路４０の光透過率（絵素の輝度）は、画素回路４０に書き込まれた電圧によって定まる。走査信号線Ｇｉとデータ信号線ＳＸｊ（ＸはＲ、Ｇ、Ｂのいずれか）に接続された画素回路４０にある電圧を書き込むためには、走査信号線Ｇｉにハイレベル電圧（ＴＦＴ３２ａをオン状態にする電圧）を印加し、データ信号線ＳＸｊに書き込むべき電圧を印加すればよい。表示データＤｉｎに応じた電圧を画素回路４０に書き込むことにより、絵素の輝度を所望のレベルに設定することができる。
　光センサ３０は、コンデンサ３９ａ、フォトダイオード３９ｂおよびセンサプリアンプ３９ｃを含み、少なくとも、青色絵素４０ｂ（青色（Ｂ）画素回路４０ｂ）ごとに設けられる。
　コンデンサ３９ａの一方の電極は、フォトダイオード３９ｂのカソード端子に接続される（以下、この接続点を節点Ａという）。コンデンサ３９ａの他方の電極はセンサ読み出し線ＲＷｉに接続され、フォトダイオード３９ｂのアノード端子はセンサリセット線ＲＳｉに接続される。センサプリアンプ３９ｃは、ゲート端子が節点Ａに接続され、ドレイン端子がＢデータ信号線ＳＢｊに接続され、ソース端子がＧデータ信号線ＳＧｊに接続されたＴＦＴで構成される。
　センサ読み出し線ＲＷｉやＢデータ信号線ＳＢｊなどに接続された光センサ３０で光量を検知するためには、図６に示すタイミングチャートのタイミングで、センサ読み出し線ＲＷｉとセンサリセット線ＲＳｉに所定の電圧を印加し、Ｂデータ信号線ＳＢｊに電源電圧ＶＤＤを印加すればよい。センサ読み出し線ＲＷｉとセンサリセット線ＲＳｉに所定の電圧を印加した後、フォトダイオード３９ｂに光が入射すると、入射光量に応じた電流がフォトダイオード３９ｂに流れ、節点Ａの電圧は流れた電流の分だけ低下する。Ｂデータ信号線ＳＢｊに電源電圧ＶＤＤを印加すると、節点Ａの電圧はセンサプリアンプ３９ｃで増幅され、Ｇデータ信号線ＳＧｊには増幅後の電圧が出力される。したがって、Ｇデータ信号線ＳＧｊの電圧に基づき、光センサ３０で検知された光量を求めることができる。
　液晶パネル３２の周辺には、走査信号線駆動回路４１、データ信号線駆動回路４２、センサ行駆動回路４３、ｐ個（ｐは１以上ｎ以下の整数）のセンサ出力アンプ４４および、複数のスイッチ４５～４８が設けられる。走査信号線駆動回路４１、データ信号線駆動回路４２およびセンサ行駆動回路４３は、図３ではパネル駆動回路３１に相当する。
　データ信号線駆動回路４２は、３ｎ本のデータ信号線に対応して３ｎ個の出力端子を有する。Ｇデータ信号線ＳＧ１～ＳＧｎとこれに対応したｎ個の出力端子との間にはスイッチ４５が１個ずつ設けられ、Ｂデータ信号線ＳＢ１～ＳＢｎとこれに対応したｎ個の出力端子との間にはスイッチ４６が１個ずつ設けられる。Ｇデータ信号線ＳＧ１～ＳＧｎはｐ本ずつのグループに分けられ、グループ内でｋ番目（ｋは１以上ｐ以下の整数）のＧデータ信号線とｋ番目のセンサ出力アンプ４４の入力端子との間にはスイッチ４７が１個ずつ設けられる。Ｂデータ信号線ＳＢ１～ＳＢｎは、いずれもスイッチ４８の一端に接続され、スイッチ４８の他端には電源電圧ＶＤＤが印加される。図４に含まれるスイッチ４５～４７の個数はｎ個であり、スイッチ４８の個数は１個である。
　図４に示す回路は、表示期間とセンシング期間で異なる動作を行う。表示期間では、スイッチ４５、４６はオン状態、スイッチ４７、４８はオフ状態となる。これに対してセンシング期間では、スイッチ４５、４６はオフ状態、スイッチ４８はオン状態となり、スイッチ４７はＧデータ信号線ＳＧ１～ＳＧｎがグループごとに順にセンサ出力アンプ４４の入力端子に接続されるように時分割でオン状態となる。
　図６に示す表示期間では、走査信号線駆動回路４１とデータ信号線駆動回路４２が動作する。走査信号線駆動回路４１は、タイミング制御信号Ｃ１に従い、走査信号線Ｇ１～Ｇｍの中から１ライン時間ごとに１本の走査信号線を選択し、選択した走査信号線にはハイレベル電圧を印加し、残りの走査信号線にはローレベル電圧を印加する。データ信号線駆動回路４２は、画像処理部３５から出力された表示データＤＲ、ＤＧ、ＤＢに基づき、データ信号線ＳＲ１～ＳＲｎ、ＳＧ１～ＳＧｎ、ＳＢ１～ＳＢｎを線順次方式で駆動する。より詳細には、データ信号線駆動回路４２は、表示データＤＲ、ＤＧ、ＤＢを少なくとも１行分ずつ記憶し、１ライン時間ごとに１行分の表示データに応じた電圧をデータ信号線ＳＲ１～ＳＲｎ、ＳＧ１～ＳＧｎ、ＳＢ１～ＳＢｎに印加する。なお、データ信号線駆動回路４２は、データ信号線ＳＲ１～ＳＲｎ、ＳＧ１～ＳＧｎ、ＳＢ１～ＳＢｎを点順次方式で駆動してもよい。
　図６に示すセンシング期間では、センサ行駆動回路４３とセンサ出力アンプ４４が動作する。センサ行駆動回路４３は、タイミング制御信号Ｃ２に従い、センサ読み出し線ＲＷ１～ＲＷｍとセンサリセット線ＲＳ１～ＲＳｍの中から１ライン時間ごとに信号線を１本ずつ選択し、選択したセンサ読み出し線とセンサリセット線には所定の読み出し用電圧とリセット用電圧を印加し、それ以外の信号線には選択時と異なる電圧を印加する。なお、典型的には、表示期間とセンシング期間では、１ライン時間の長さは異なる。センサ出力アンプ４４は、スイッチ４７によって選択された電圧を増幅し、センサ出力信号ＳＳ１～ＳＳｐとして出力する。
　なお、図６では、バックライト制御信号ＢＣは、表示期間ではハイレベルになり、センシング期間ではローレベルになる。この場合、バックライト３３は、表示期間では点灯し、センシング期間では消灯する。このため、フォトダイオード３９ｂに対する、バックライト光の影響を減らすことができる。
　１－５．液晶パネルの断面図
　図７は、液晶パネル３２の断面図である。液晶パネル３２は、２枚のガラス基板５１ａ、５１ｂの間に液晶層５２を挟み込んだ構造を有する。一方のガラス基板５１ａには３色のカラーフィルタ５３ｒ、５３ｇ、５３ｂ、遮光膜５４、対向電極５５などが設けられており、他方のガラス基板５１ｂには画素電極５６、データ信号線５７、光センサ３０などが設けられる。
　光センサ３０は、例えば青色カラーフィルタ５３ｂを設けた画素電極５６の近傍に設けられる。この場合、少なくとも、光センサ３０のフォトダイオード３９ｂは、カラーフィルタ５３を透過した光を確実に受光させるために、カラーフィルタ５３における中心の背面に配置されることが好ましい。
　ガラス基板５１ａ、５１ｂの対向する面には配向膜５８が設けられ、他方の面には偏光板５９が設けられる。液晶パネル３２の２枚の面のうち、ガラス基板５１ａ側の面が表面になり、ガラス基板５１ｂ側の面が背面になる。バックライト３３は、液晶パネル３２の背面側に設けられる。
　図８は、液晶パネル３２の光センサ３０ｂを構成するフォトダイオード３９ｂが、ポイント指示装置３から照射された青色波長のレーザ光を、カラーフィルタ５３ｂを透して受光する場合の模式図である。光センサ３０ｂを構成するフォトダイオード３９ｂは、青色のカラーフィルタ５３ｂの背面（図８では下側。）に形成されているため、青色波長の光３ｂのみを受光できる。なぜなら、青色波長以外の光はカラーフィルタ５３ｂにより遮断されるからである。
　よって、青色波長の光３ｂは、光センサ３０ｂを構成するフォトダイオード３９ｂにのみ到達して受光され、光センサ３０ｒを構成するフォトダイオード３９ｂには受光されない。つまり、カラーフィルタ５３は、光センサ３０の波長フィルタとして機能することになる。
　本実施形態においては、青色波長の光３ｂを利用して、レーザ光によって照射された画像の位置を検出する。
　１－６．画素特定処理
　図９は、表示装置１において、レーザ光が照射された位置を特定する処理の例を示すフローチャートである。図９に示す処理は、図３において示したＭＰＵ３８によって１フレーム時間内において行われる。
　Ａ／Ｄ変換器３６（図３）は、液晶パネル３２に内蔵された光センサ３０が出力したアナログの出力信号ＳＳをデジタル信号に変換する。例えば、レーザ光から照射された青色のレーザ光で位置検出を行う場合、青色絵素に対応付けて配置された光センサ３０からの出力信号ＳＳをデジタル信号に変換する。
　ＭＰＵ３８は、このデジタル信号をスキャン画像として取得する（ステップＳ７４）。さらに、ＭＰＵ３８は、取得したスキャン画像に対して、画素位置を特定する処理を行う(ステップＳ７５)。
　例えば、図１０Ａは、画素数がｍ×ｎのスキャン画像の模式図である。図１０Ａに示すように、スキャン画像が所定閾値に基づいて二値化されている場合には、値が「１」である画素をレーザ光が照射された画素であると判断し、この画素にかかる画素位置を特定する。図１０Ａでは、画素位置（Ｘn-i，Ｙm-j）を特定する。
　一方、図１０Ｂは、レーザ光の照射範囲が大きいために、複数の画素に対してレーザ光が照射された場合のスキャン画像を示している。この場合に特定される画素位置は、画素位置（Ｘn-i，Ｙm-j）の周囲にある８つの画素を含むものとなる。なお、図１０Ｂのスキャン画像は、図５Ｄまたは図５Ｅに示した配置規則の場合に取得されるものである。
　画素位置を特定すると、ＭＰＵ３８は、特定した画素に対応する画像内の座標位置を決定する処理を行う(ステップＳ７６)。例えば、図１０Ａに示したように、特定した画素位置（Ｘn-i，Ｙm-j）に対応する座標を決定する。表示画像の画像解像度と液晶パネルの画面解像度が、「ｍ×ｎ」で一致する場合には、画素位置（Ｘn-i，Ｙm-j）を座標位置として決定する。なお、画像解像度と画面解像度が一致しない場合には、座標変換を行って画素位置に対応する座標位置を決定すればよい。
　なお、図１０Ｂに示したように、画素位置（Ｘn-i，Ｙm-j）を含む８つの画素位置が特定された場合には、所定の規則に基づいて座標位置を決定すればよい。例えば、特定した画素の重心に最も近い画素に基づいて座標位置を決定すればよい。この場合、図１０Ｂに示すように、値が「１」である複数の画素の重心にあたる画素位置（Ｘn-i，Ｙm-j）に基づいて対応する座標を決定することができる。なお、図１０Ｂにおいて、値が「１」の画素位置のすべてに対応する座標を座標位置として決定してもよい。
　座標位置を決定すると、ＭＰＵ３８は、決定した座標にかかる座標データCoutを外部装置５（コンピュータ装置）に対して出力する(ステップＳ７７)。外部装置５は、表示装置１から出力された座標データに基づいて、ポイント位置を認識し、カーソル８（図１）を出力画像に重畳して出力する。
　例えば、座標データCoutが１点である場合には、カーソル８は、矢印形状のカーソル８（通常のマウスカーソルと同様。）の先端が座標位置になるように表示される。
　これにより、表示装置１の液晶パネル３２のレーザ光（例えば、青色のレーザ光。）が照射されている位置にカーソル８が正確に表示される。上記処理は、１フレーム時間内に行われるため、レーザポインタを操作する操作者が、レーザ光の照射位置を移動させると、これにともなってカーソル８の位置が移動することになる。
　なお、座標データCoutが複数の点である場合には、座標データCoutが示す座標すべてによってカーソル形状を構成してもよい。この場合、レーザ光の照射範囲がカーソル形状に合致することになり、あたかもレーザ光によって液晶パネル３２が照射されているかのように視認できる。
　１－７．命令検知処理
　図１１は、液晶パネル３２の光センサ３０ｒを構成するフォトダイオード３９ｂが、ポイント指示装置３から照射された赤色波長のレーザ光を、カラーフィルタ５３ｒを透して受光する場合の模式図である。本実施形態においては、赤色波長の光３ｒを利用し、レーザ光によって照射された画像に対するクリック命令を検知する。
　光センサ３０ｒを構成するフォトダイオード３９ｂは、赤色のカラーフィルタ５３ｒの背面に形成されているため、赤色波長の光３ｒのみを受光できる。上述したように、赤色波長以外の光はカラーフィルタ５３ｒにより遮断されるからである。
　よって、赤色波長の光３ｒは、赤色絵素４０ｒの背面に設けられた、光センサ３０ｒのフォトダイオード３９ｂにのみ到達して受光されるが、青色絵素４０ｂの背面に設けられた、光センサ３０ｂのフォトダイオード３９ｂには受光されない。
　図９に示したように、表示装置１においては、赤色波長のレーザ光が照射された位置を検出する処理（赤色波長の画素特定処理）も、青色波長のレーザ光が照射された位置を検出する処理（青色波長の画素特定処理）と同様に、ＭＰＵ３８によって１フレーム時間内において行われる。例えば、赤色波長の画素特定処理は、青色波長の画素特定処理とは別の１フレーム時間において実行される。なお、同一の１フレーム時間内において、青色波長の画素特定処理と赤色波長の画素特定処理をそれぞれ実行するようにしてもよい。
　そして、赤色のレーザ光３ｒで命令の検出を行う場合、Ａ／Ｄ変換器３６は、赤色絵素に対応付けて配置された光センサからの出力信号ＳＳをデジタル信号に変換する。
　ＭＰＵ３８は、このデジタル信号をスキャン画像として取得する（ステップＳ７４）。さらに、ＭＰＵ３８は、取得したスキャン画像に対して、画素位置を特定する処理を行う(ステップＳ７５)。画素位置を特定すると、ＭＰＵ３８は、特定した画素に対応する画像内の座標位置を決定する処理を行う(ステップＳ７６)。
　座標位置を決定すると、ＭＰＵ３８は、決定した座標にかかる座標データに加えて、赤色波長のレーザ光の検出した場合に発生させるべき命令データ（例えば、クリック命令。）を、外部装置５（コンピュータ装置）に対して出力する(ステップＳ７７)。外部装置５は、表示装置１から出力された座標データに基づいて、命令位置を認識して所定の命令処理（例えば、クリック処理。）を実行する。
　１－８．まとめ
　以上に説明したように、本実施形態によれば、ポイント指示装置３を用いて、表示装置１の表示面に対して青色波長のレーザ光を直接照射することにより、表示画面にポイントカーソルを明瞭に表示することができる。そして、赤色波長のレーザ光を直接照射することにより、ポイントカーソルの表示位置において命令処理（例えば、クリック処理。）を確実に実行させることができる。
　したがって、２色のレーザ光を照射するだけの簡単な構成のポインティング装置を用いて、ユーザにポインタ操作およびクリック操作を行わせることができる。また、本実施形態によれば、簡単な構成のポインティング装置を用いることにより、ポイント操作を行うユーザの利便性も向上させることができる。さらに、本実施形態によれば、光センサを画素に対応付けて配置することにより、この配置精度に応じて、ポインタ位置の特定精度を決定することができる。
　２．第１の実施形態の変形例
　２－１．装置構成について
　上記実施形態においては、表示装置１と外部装置５により、ポインティングシステムを構成する例を説明したが、表示装置１と外部装置５を一体とする場合にも本発明を適用することができる。例えば、モニタ一体型のパーソナルコンピュータ装置、ノート型コンピュータ装置または画面を用いて操作を行うテレビ装置等がこれに該当する。
　また、上記実施形態においては、外部装置５としてコンピュータ装置の例を示したが、表示装置をテレビ装置とした場合には、外部装置５は、光ディスクまたはハードディスク等を用いた録画再生装置であってもよい。
　さらに、表示装置を双方向通信機能付きのテレビ装置とした場合、入力操作のために本発明を適用してもよい。これにより、レーザポインタを使用して遠隔から非接触で、テレビ装置に対して入力操作を行うことができる。
　２－２．命令について
　上記実施形態においては、赤色波長のレーザ光の照射に基づく命令をクリック命令に関連付けて説明したが、その他の命令であってもよい。例えば、右クリック命令、ダブルクリック命令またはドラッグ命令等に関連付けてもよい。
　２－３．レーザ光について
　上記実施形態においては、座標情報の検出に青色波長のレーザ光を用い、命令情報の検出に赤色波長のレーザ光を用いたが、カラーフィルタ５３により光センサ３０のフォトダイオード３９ｂが受光可能なレーザ光であれば、他の色の波長のレーザ光を用いてもよい。例えば、座標情報の検出に赤色波長または緑色波長のレーザ光を用い、命令情報の検出に青色波長または緑色波長のレーザ光を用いてもよい。
　なお、レーザ光は、連続波およびパルス波のいずれを用いてもよい。
　２－４．光センサについて
　上記実施形態においては、青色絵素および赤色絵素にそれぞれ対応付けて光センサを配置する構成を示したが、これと同時に、緑色絵素にも対応付けて光センサを配置してもよい。すなわち、図５Ｅに示したように、すべての絵素に光センサを配置してもよい。この場合、緑色絵素に対応付けた光センサを、環境照度を検知するセンサとして用いることもできる。例えば、検知した環境照度に基づいてＡ／Ｄ変換器３６の閾値を変化させることにより、液晶パネル３２に所定波長の光が当たっているか否かを正確に判別することができる。
　３．第２の実施形態
　上記実施形態においては、カーソル８を表示する画素に対応づけられた光センサを構成するフォトダイオード３９ｂが赤色波長のレーザ光を受光したことに基づいて、カーソル８の表示位置におけるクリック命令等を検出する例を説明した。しかしながら、クリック命令等の検出は、必ずしも画素に対応づけられた光センサを用いて行われる必要はない。
　本実施形態においては、表示装置１に設けられた命令信号受信機が、ポイント指示装置３の命令信号送信機から送信された電磁波による命令信号を受信したことに基づいて、カーソル８の表示位置におけるクリック命令等を検出する例について説明する。
　３－１．表示装置の機能ブロック図
　図１２は、本実施形態にかかる表示装置１の構成を示す機能ブロック図である。図１２に示す表示装置１は、図３に示した表示装置１に加えて、命令信号受信機９０を備える。また、本実施形態にかかるポイント指示装置３は、命令信号送信機（図示しない）を備えている。
　ポイント指示装置３であるレーザポインタが、表示装置１にレーザ光６を照射すると、表示装置１にはカーソル８が表示される（図１）。カーソル８の表示中にポイント指示装置３において、ボタン押下等によるクリック操作が行われると、ポイント指示装置３は、所定の電磁波信号（例えば、赤外線信号。）を表示装置１に向けて送出する。
　表示装置１の命令信号受信機９０は、信号受信部（図示しない）を介してポイント指示装置３から送出された所定の電磁波信号を受けると、命令信号を受信したことをＭＰＵ３８に対して通知する。この通知を受けて、ＭＰＵ３８は、カーソル８の座標位置で発生した命令データ（例えば、クリック命令。）を外部装置５に出力する。
　以上により、本実施形態においては、レーザ光を受光した光センサ３０からの出力に基づいて座標情報を検出するとともに、電磁波信号を受信した命令信号受信機９０からの出力に基づいて命令情報を検出することになる。
　なお、ポイント指示装置３から表示装置１に送出される電磁波信号には、赤外線信号以外に、電波信号や超音波信号を利用してもよい。また、電磁波信号を利用して命令を検知する場合には、ポイント指示のために照射するレーザ光の波長は、青色波長に限定されない。
　さらに、ポイント指示装置３からのレーザ光を、カラーフィルタ５３を透して受光する必要もない。例えば、図１３に示すように、１つの画素を構成する各絵素の前面には、カラーフィルタＲ、カラーフィルタＧおよびカラーフィルタＢをそれぞれ設けておき、光センサ３０を構成するフォトダイオード３９ｂの前面には、カラーフィルタを設けないようにすることにより、フォトダイオード３９ｂは、全波長のレーザ光を受光できる。
　この場合、光センサ３０の感度が向上し、出力の弱いレーザ光でも検知可能となる。なお、レーザ光には、白色光、赤色光、青色光および緑色光のいずれの波長のレーザ光を用いてもよい。
　４．その他の実施形態
　以上、本発明についていくつかの実施形態を説明したが、本発明は、上述の各実施形態にのみ限定されず、発明の範囲内で種々の変更が可能である。
　例えば、上記において示した第１の実施形態（変形例を含む。）と第２の実施形態を組み合わせた実施形態としてもよい。例えば、青色波長のレーザ光でポインタ位置を特定するとともに、赤色波長のレーザ光によりクリック命令を検知し、電磁波信号による命令信号によりダブルクリック命令を検知するように構成してもよい。
　本発明は、光検出部を備えた表示装置、テレビ受信装置およびポインティングシステムに対して有用である。

Claims (10)

  1. 　複数の画素によって表示画像を表示する表示部と、
    　前記画素に対応付けて配置されており、前記表示部の表示画像にポイント指示光が照射されたことを検出して検出信号を出力する光検出部と、
    　前記検出信号に基づいて、前記ポイント指示光を検出した光検出部に対応する画素を特定する画素特定部と、
    　前記画素特定部において特定された画素に基づいて、前記表示画像上において前記ポイント指示光が照射された位置の座標を決定する座標決定部とを備えたこと
    　を特徴とする表示装置。
  2. 　前記座標決定部において決定された座標を出力する座標情報出力部をさらに備えており、
    　前記表示部は、ポイントカーソルが前記座標において重畳された表示画像を表示する
    　請求項１に記載の表示装置。
  3. 　前記ポイント指示光と異なる波長の光が検出されたことに基づいて、所定の命令信号を検知する命令検知部をさらに備えた
    　請求項１または２に記載の表示装置。
  4. 　所定の電磁波信号を受信したことに基づいて、所定の命令信号を検知する命令検知部をさらに備えた
    　請求項１または２に記載の表示装置。
  5. 　前記光検出部は、前記画素の単位に設けられるとともに、外部からの光を検知するための光センサが用いられている
    　請求項１～４のいずれか１項に記載の表示装置。
  6. 　前記光検出部は、前記画素を構成する絵素の単位に設けられるとともに、外部からの光を検知するための光センサが用いられている
    　請求項１～５のいずれか１項に記載の表示装置。
  7. 　前記光検出部は、フォトダイオードを含むものである
    　請求項１～６のいずれか１項に記載の表示装置。
  8. 　前記表示部には、液晶パネルが用いられ、前記光検出部は、前記液晶パネルのアクティブマトリクス基板に一体的に設けられている
    　請求項１～７のいずれか１項に記載の表示装置。
  9. 　請求項１～８のいずれか１項に記載の表示装置を用いたテレビ受信装置。
  10. 　表示装置と、ポイント指示光を照射するポイント指示装置とを備えたポインティングシステムであって、
    　前記表示装置には、請求項１～９のいずれか１項に記載の表示装置を用いたポインティングシステム。
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