WO2011007482A1

WO2011007482A1 - 液晶表示装置、画像読取装置

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Publication number: WO2011007482A1
Application number: PCT/JP2010/002719
Authority: WO
Inventors: 宮崎伸一; ▲高▼濱健吾; 野間幹弘
Original assignee: シャープ株式会社
Priority date: 2009-07-13
Filing date: 2010-04-14
Publication date: 2011-01-20

Abstract

　本発明の液晶表示装置は、ＬＣＤ(１)の各画素それぞれに対応して配置され、スキャン対象(Ｓ)に照射された光の反射光を受光し、受光強度に応じた値の信号を出力するフォトセンサと、上記フォトセンサの出力信号を取り込んで、スキャン対象(Ｓ)の画像情報を生成するセンサ駆動回路(１０６)とを備える。上記センサ駆動回路(１０６)は、上記表示画面の表示領域において、上記スキャン対象Ｓが載置された領域内の任意領域を注目領域としたとき、上記注目領域を光透過表示、当該注目領域の周辺領域を光非透過表示とした状態で、取り込んだフォトセンサの出力信号のうち、上記注目領域に含まれる画素に対応するフォトセンサの出力信号のみを画像情報生成のための信号とする。これにより、タッチパネル機能とスキャナ機能との両立を図ることのできる液晶表示装置を提供することが可能となる。

Description

液晶表示装置、画像読取装置

　本発明は、スキャナ機能を有する液晶表示装置に関する。

　複写機等に備えられた画像読取装置としては、通常、レーザビームを所望のパターンに沿って走査するレーザスキャナが採用されている。

　しかしながら、レーザスキャナには、レーザビームを所望のパターンに沿って走査させるための機械的な構成要素が含まれているため、振動やショックに弱く耐久性が悪いという問題があった。

　そこで、例えば特許文献１には、レーザビ－ムを予め所望の走査パタ－ン形状に成形し、走査パタ－ン形状に沿って配列される微小シャッタ群からなる液晶シャッタを所定の順序で開放することにより、振動やショックに強い耐久性の良いレーザスキャナが開示されている。

　このレーザスキャナでは、図１０に示すように、半導体レーザ１０２１からのレーザビーム１０１０は、シリンドリカル凸レンズ１０２３により、基板１０３１に設けられた液晶シャッタ１０３０によって直線状になるように絞られ、直線状パターン１０１５に沿って原稿を走査する。

　ところが、上記レーザスキャナでは、原稿をライン毎に走査するため、２次元の原稿画像の全ての面を走査するのに時間がかかり、原稿画像の読取速度が遅くなるという問題が生じる。

　しかも、２次元の原稿画像の全ての面を走査するには、レーザスキャナ自体を移動させて走査するか、あるいは原稿を移動させて走査する必要があるので、走査のための機械的な構成要素が別途必要となるので、画像読取装置の小型・軽量化が難しいという問題が生じる。

　そこで、近年、原稿読取のための機械的な走査が不要な画像読取装置として、２次元イメージセンサが提案されている。この２次元イメージセンサは、読取対象の原稿を原稿読取面に密着させた状態で当該原稿画像を２次元的に一括して読み取るようになっているので、画像の読取速度が速く、また、原稿画像の走査のための機械的機構が不要であるため、装置の小型・軽量化を図ることが可能となる。

　上記のような２次元イメージセンサとしては、例えば特許文献２に開示されている。

日本国公開特許公報「特開平０１－１８５９８６号公報（１９８９年０７月２５日公開）」日本国公開特許公報「特開２００４－４７６１８号公報（２００４年０２月１２日公開）」

　ところで、上記２次元イメージセンサでは、画像読取のためにフォトセンサが用いられている。

　また、近年、フォトセンサをエリアセンサとして液晶表示装置に搭載した、所謂タッチパネル式の液晶表示装置が提案されている。

　そこで、フォトセンサを用いた、タッチパネル機能と、スキャナ機能との両立を図った液晶表示装置が考えられるが、実用化には以下に示す問題をクリアしなければならない。

　つまり、タッチパネル機能と、スキャナ機能との両立を図った液晶表示装置において、スキャナとして使用する際には、表示画面上にスキャン対象となる原稿を載置して、原稿にバックライトからの光を照射し、当該原稿からの反射光をエリアセンサであるフォトセンサにより受光するようになっているが、読取画像が低品位のボケた画像となるという問題が生じる。

　これは、以下に示す要因によるものである。

　上記液晶表示装置では、画像読取装置として使用する場合には、スキャン対象となる原稿からの反射光がフォトセンサにより受光される。このとき、所望するフォトセンサに対して適切に反射光を入射させるには、フォトセンサと原稿との距離をできるだけ近づけるのが好ましい。つまり、フォトセンサと原稿との距離が長くなればなるほど、原稿からの反射光が拡がり、目的とするフォトセンサだけではなく、隣接する他のフォトセンサにも上記反射光が入射されることになるので、上記距離はできるだけ短い方が好ましい。

　しかしながら、上記液晶表示装置では、フォトセンサが液晶表示素子を構成する基板上に設けられているので、構造上、フォトセンサと原稿とが密着できないようになっている。ここでは、フォトセンサと原稿との間には、液晶表示素子の厚み分だけの距離が生じる。

　従って、上記液晶表示装置では、フォトセンサと原稿とを密着できないので、入射対象となるフォトセンサに反射光が入射されるだけではなく、隣接するフォトセンサにも反射光が入射されるので、輪郭のボケた低品位のスキャン画像になってしまう。

　ここで、輪郭のボケを解消するために、入射対象となるフォトセンサに反射光を入射させるために、原稿からの反射光をフォトセサに結像させるための光学レンズ等の光学システムを別途設けることが考えられる。

　しかしながら、上記光学システムは、スキャン時には有効であるものの、上記液晶表示装置において、通常の表示を行う場合に、モアレなどの表示品位を低下させる要因となる。

　従って、上記のような構成の液晶表示装置において、光学システムを設けることは現実的ではない。

　また、上記構成の液晶表示装置では、フォトセンサと原稿との間でスキャン箇所の光路を限定するための構造物を新たに形成することができない。特に、液晶表示装置の場合、厚み、形成精度、液晶充填に影響を与えずに上記光路を限定するための構造物を形成することは困難である。

　本発明は、上記課題に鑑みなされたものであって、その目的は、エリアセンサ内蔵の液晶表示装置において、タッチパネル機能とスキャナ機能との両立を図ることのできる液晶表示装置を提供することにある。

　上記の課題を解決するために、本発明は、透過型の液晶表示素子と、当該液晶表示素子を背面側から光照射するバックライトとを備え、上記液晶表示素子の表示画面上に載置された走査対象物を、上記バックライトによる照射光により走査して、当該走査対象物の画像情報を読み取る画像読取機能を有する液晶表示装置において、上記液晶表示素子の各画素それぞれに対応して配置され、上記走査対象物に照射された光の反射光を受光し、受光強度に応じた値の信号を出力するフォトセンサと、上記フォトセンサの出力信号を取り込んで、走査対象物の画像情報を生成する画像情報生成部とを備え、上記画像情報生成部は、上記表示画面の表示領域において、上記走査対象物が載置された領域内の任意領域を注目領域としたとき、上記注目領域を光透過表示、当該注目領域の周辺領域を光非透過表示とした状態で、取り込んだフォトセンサの出力信号のうち、上記注目領域に含まれる画素に対応するフォトセンサの出力信号のみを画像情報生成のための信号とすることを特徴としている。

　ここで、上記光透過表示とは、上記透過型の液晶表示素子に対して背面側から照射されるバックライトからの光が透過する状態を示し、上記光非透過表示とは、上記透過型の液晶表示素子に対して背面側から照射される光が透過しない状態を示す。

　例えば、上記透過型の液晶表示素子がカラー表示可能である場合、１画素がＲＧＢの３つのサブ画素で構成されるので、モノクロスキャンを実施する際には、上記光透過表示は白表示（Ｒ画素：Ｏｎ、Ｇ画素：Ｏｎ、Ｂ画素：Ｏｎ)を示し、カラースキャンを実施する際には、上記光透過表示はＲ表示（Ｒ画素：Ｏｎ、Ｇ画素：Ｏｆｆ、Ｂ画素：Ｏｆｆ)、Ｇ表示（Ｒ画素：Ｏｆｆ、Ｇ画素：Ｏｎ、Ｂ画素：Ｏｆｆ)、Ｂ表示（Ｒ画素：Ｏｆｆ、Ｇ画素：Ｏｆｆ、Ｂ画素：Ｏｎ)の３色の表示を示す。カラースキャンの場合には、各色のスキャンを行い、得られた色毎のスキャンデータを合成して、スキャン画像を得る。

　なお、上記光非透過表示は、モノクロスキャン、カラースキャンの何れの場合であっても、黒表示（Ｒ画素：Ｏｆｆ、Ｇ画素：Ｏｆｆ、Ｂ画素：Ｏｆｆ)である。

　上記の構成によれば、走査対象物を読み取って得られる画像情報は、上記表示画面の表示領域において、上記走査対象物が載置された領域内の任意領域を注目領域としたとき、上記注目領域を光透過表示、当該注目領域の周辺領域を光非透過表示とした状態で、取り込んだフォトセンサの出力信号のうち、上記注目領域に含まれる画素に対応するフォトセンサの出力信号のみから生成されることになる。

　しかも、走査対象物の走査すべき箇所である注目領域が光透過表示のとき、周辺領域が光非透過表示なので、周辺領域に対応する走査対象物には光照射が行われず、注目領域に含まれる画素に対応するフォトセンサには、周辺領域からの余分な反射光が入射されることはない。

　このことは、フォトセンサと走査対象物とが密着できないために、当該走査対象物からの反射光の拡がりによる影響を無くし、且つ、周辺領域からの余分な反射光の入射を無くすことで、擬似的にフォトセンサと走査対象物とを密着させた状態を作り出していることを示している。つまり、フォトセンサと走査対象物とを密着させた状態では、当該走査対象物の反射光を走査領域に対応するフォトセンサが、目的とする反射光のみを適切に受光することができるので、輪郭がボケていない高品位の読取画像を得ることができる。

　従って、液晶表示装置を画像読取装置として使用する場合のように、フォトセンサと走査対象物とが物理的に離れていても、上記のようにフォトセンサの出力信号を取捨選択する制御を行うことにより、フォトセンサと走査対象物とを擬似的に密着状態にできるので、反射光をフォトセンサに結像させるための光学システムや光路等の構成部材を別途設ける必要は無く、この結果、これらの外部部材を設けた場合に生じる表示画面における表示品位の低下を招くという問題は生じない。

　しかも、上記のように、反射光をフォトセンサに結像させるための光学システムや光路等の構成部材を別途設ける必要がないので、装置の小型・軽量化を図ることが可能となる。

　ここで、上記フォトセンサは、液晶表示素子の各画素ごとに設けられているので、これらフォトセンサをエリアセンサとして用いれば上記構成の液晶表示装置をタッチパネルとして容易に機能させることができる。

　これにより、上記構成の液晶表示装置は、タッチパネル機能とスキャナ機能との両立を図ることができるという効果を奏する。

　上記液晶表示装置の表示領域に走査対象物が載置された状態で、上記載置領域に含まれる所定サイズの領域を順番に注目領域として光透過表示にする表示制御部をさらに備え、上記画像情報生成部は、上記表示制御部により順番に光透過表示された注目領域に含まれる画素に対応するフォトセンサの出力信号を合成して走査対象物の読み取り画像を示す画像情報を生成することを特徴としている。

　上記の構成によれば、表示制御部により、上記液晶表示装置の表示領域に走査対象物が載置された状態で、上記載置領域に含まれる所定サイズの領域を順番に注目領域として光透過表示にすることで、領域を一つの点と考えた場合、点順次走査を行うことになる。そして、上記表示制御部により点順次走査された注目領域に含まれる画素に対応するフォトセンサの出力信号を合成することで、走査対象物の読み取り画像を示す画像情報が生成される。

　このように生成された画像情報には、光非透過表示をしている周辺領域に含まれる画素に対応するフォトセンサの出力信号が含まれていないので、輪郭にボケの無い高品位の読み取り画像となる。

　なお、注目領域に含まれる画素は、一つであってもよいし、複数個であってもよい。この画素数は、必要とする解像度に応じて適宜設定すればよい。つまり、注目領域に含まれる画素の数が多ければ、注目領域が拡がり、走査対象物の読み取り解像度が低下し、注目領域に含まれる画素の数が少なければ、注目領域が狭まり、走査対象物の読み取り解像度が向上する。

　しかしながら、読み取り解像度は、液晶表示素子の表示解像度を越えることはできない。

　以上のことから、上記画像情報生成部は、上記注目領域を１画素からなる注目画素としたとき、上記注目画素を光透過表示、当該注目画素の周辺画素を光非透過表示とした状態で、取り込んだフォトセンサの出力信号のうち、上記注目画素に対応するフォトセンサの出力信号のみを画像情報生成のための信号とすることを特徴としている。

　上記の構成によれば、注目領域＝１画素となるので、液晶表示素子の最大表示解像度で走査対象物を読み取ることが可能となる。

　ところで、上記のように注目領域＝１画素とした場合、一つ一つの画素を光透過表示として走査対象物を点順次走査することになるが、画素数が多ければ、画像読取の時間がそれだけ長くなる。

　そこで、上記点順次走査において、液晶表示素子に設けられたフォトセンサを、ボケの影響の及ばない最小限のブロックに分割し、各分割ブロックで並列駆動する事により、ブロック分割しない場合に比べて、比較的短時間で走査対象物の走査を完了することが可能となる。

　例えば、以下のような構成が好ましい。

　上記表示制御部は、上記液晶表示素子の表示画面の表示領域を上記注目領域のサイズよりも大きなサイズで複数に分割したとき、分割領域内の注目領域に対して順次光透過表示に切り替える表示制御を、各分割領域で並列に行うことを特徴としている。

　上記の構成によれば、分割領域内の注目領域に対して順次光透過表示に切り替える表示制御を、各分割領域で並列に行うことで、表示画面の表示領域を分割しない場合に比べて、分割数分の１という比較的短時間で走査対象物の走査を完了することが可能となる。

　本発明の液晶表示装置は、透過型の液晶表示素子と、当該液晶表示素子を背面側から光照射するバックライトとを備え、上記液晶表示素子の表示画面上に載置された走査対象物を、上記バックライトによる照射光により走査して、当該走査対象物の画像情報を読み取る画像読取機能を有する液晶表示装置において、上記液晶表示素子の各画素それぞれに対応して配置され、上記走査対象物に照射された光の反射光を受光し、受光強度に応じた値の信号を出力するフォトセンサと、上記フォトセンサの出力信号を取り込んで、走査対象物の画像情報を生成する画像情報生成部とを備え、上記画像情報生成部は、上記表示画面の表示領域において、上記走査対象物が載置された領域内の任意領域を注目領域としたとき、上記注目領域を光透過表示、当該注目領域の周辺領域を光非透過表示とした状態で、取り込んだフォトセンサの出力信号のうち、上記注目領域に含まれる画素に対応するフォトセンサの出力信号のみを画像情報生成のための信号とする構成である。

　上記の構成によれば、タッチパネル機能を有する液晶表示装置において、輪郭がボケていない高品位の読取画像を得ることができるので、タッチパネル機能とスキャナ機能との両立を図った液晶表示装置を提供できるという効果を奏する。

本発明の液晶表示装置の概略構成図である。エリアセンサ内蔵システムＬＣＤにおける１画素の概略構成図である。図２に示す１画素における液晶、センサの駆動タイミングチャートである。図１に示す液晶表示装置の液晶表示素子であるエリアセンサ内蔵システムＬＣＤの概略構成図である。スキャン対象の反射光分布を示す図である。（ａ）～（ｃ）は、図５に示す反射光分布におけるスキャン画像のイメージとセンサ出力との関係を説明する図である。（ａ）は本発明の液晶表示装置によるスキャン手順を示す図であり、（ｂ）は（ａ）に示す手順のスキャンによって得られたスキャン画像を示す図である。液晶表示装置による通常スキャンによるスキャン画像と点順次スキャンによるスキャン画像の一例を示す図である。エリアセンサ内蔵システムの点順次駆動する際のセンサピッチを導く式を求めるための説明図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）はＡＡ線矢視断面図である。従来のスキャナの概略斜視図である。

　本発明の一実施形態について説明すれば、以下の通りである。

　本実施の形態に係る液晶表示装置は、エリアセンサ（詳細は後述）を搭載しており、通常の液晶表示装置としての機能の他に、エリアセンサを用いたタッチパネルとしての機能と、エリアセンサを用いた画像読取機（スキャナ）としての機能とを有している。

　すなわち、上記液晶表示装置は、図１に示すように、エリアセンサ内蔵システムＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ　Ｃｒｙｓｔａｌ　Ｄｉｓｐｌａｙ）（以下、単にＬＣＤ（液晶表示素子）と称する）１と、当該ＬＣＤ１の駆動制御を行うための液晶駆動回路（表示制御部）１０５と、当該ＬＣＤ１のエリアセンサの駆動制御を行うためのセンサ駆動回路（画像情報生成部）１０６とを有している。

　上記ＬＣＤ１は、対向基板１０１とＴＦＴ基板１０２との間に液晶層１０３が、ＴＦＴ基板１０２の液晶層１０３とは反対側の面にバックライト（光源）１０４が設けられた光透過型の液晶表示素子を構成している。すなわち、バックライト１０４は、透過型のＬＣＤ１を背面側から光照射するようになっている。

　上記ＬＣＤ１において、対向基板１０１の液晶層１０３に接する側の面とは反対側の面、すなわち表示画面上に原稿等のスキャン対象（走査対象物）Ｓを載置した状態で、バックライト１０４からの光を液晶層１０３を介して当該スキャン対象Ｓに照射するようになっている。このとき、スキャン対象Ｓからの反射光は、液晶層１０３を介してＴＦＴ基板１０２上に設けられたエリアセンサ（後述する）に入射される。エリアセンサは、受光量（受光強度）に応じた値の電気信号に変換するフォトセンサを用いたセンサデバイス（後述）を構成している。つまり、ＬＣＤ１では、上記バックライト１０４による照射光によりスキャン対象Ｓを走査して、当該スキャン対象Ｓの画像情報を読み取るようになっている。すなわち、ＬＣＤ１は、画像読取機能を有していることになる。

　上記センサ駆動回路１０６は、タイミング発生回路１０７、エリアセンサ駆動回路１０８、エリアセンサ読出回路１０９、画素情報抽出回路１１０、画像合成回路１１１、インターフェース回路１１２、スキャン画像発生回路１１３を含んでいる。

　上記タイミング発生回路１０７は、スキャン時に所望するエリアに対して適切にスキャンするためのタイミング信号を発生し、このタイミング信号を、上記エリアセンサ駆動回路１０８、上記スキャン画像発生回路１１３、エリアセンサ読出回路１０９、画素情報抽出回路１１０とに送るようになっている。

　上記エリアセンサ駆動回路１０８は、タイミング発生回路１０７からのタイミング信号の入力でエリアセンサを駆動させる。具体的には、上記エリアセンサ駆動回路１０８は、エリアセンサをリセットしたり、エリアセンサを構成するフォトダイオードに電源を供給したり、読出しのためのトランジスタのオン・オフを制御するための信号を当該トランジスタに与えることを行う。ここでは、エリアセンサを構成するフォトセンサの受光量に応じた電荷がキャパシタにチャージされる。

　上記エリアセンサ読出回路１０９は、上記タイミング発生回路１０７からのタイミング信号に基づいてエリアセンサを構成しているキャパシタにチャージされた電荷をセンサ出力として読み取る。そして、読み取った電荷を、タイミング信号がハイレベルの期間積分し、この積分値を読出信号として、後段の画素情報抽出回路１１０に出力する。

　上記画素情報抽出回路１１０は、タイミング発生回路１０７からのタイミング信号に基づいて、エリアセンサ読出回路１０９から読出信号が入力され、この読出信号の電圧レベルに対応付けられた階調に変換され、この階調を画素情報として抽出する。この画素情報は、スキャン画像発生回路１１３からのスキャン対象となる画像のスキャン箇所を指示する信号に基づいて、スキャン画像に含まれる画素毎に抽出される。

　上記画像合成回路１１１は、スキャン画像発生回路１１３からのスキャン対象となる画像を指示する信号に基づいて、上記画素情報抽出回路１１０が抽出した画像情報を合成する。合成した画像情報を、スキャン画像としてインターフェース回路１１２を介して外部機器（ＰＣ、プリンタ等）に出力する。

　上記スキャン画像発生回路１１３は、スキャン対象Ｓが載置されている表示画面を、ＬＣＤ１におけるスキャン画像であることを液晶駆動回路１０５に指示するようになっている。この指示には、後述するＬＣＤ１における各画素をどのように駆動するのかを指示する信号が含まれている。

　すなわち、上記センサ駆動回路１０６は、上記エリアセンサの出力信号を取り込んで、スキャン対象Ｓの画像情報を生成する回路であって、上記ＬＣＤ１の表示画面の表示領域において、上記スキャン対象Ｓが載置された領域内の任意領域を注目領域としたとき、上記注目領域を光透過表示、当該注目領域の周辺領域を光非透過表示とした状態で、取り込んだエリアセンサの出力信号のうち、上記注目領域に含まれる画素に対応するエリアセンサの出力信号のみを画像情報生成のための信号として、インターフェース回路１１２を解して外部に出力する。

　ここで、ＬＣＤ１における１画素の構成の一例について、図２を参照しながら以下に説明する。

　画素１０は、図２に示すように、ＲＧＢの３つのサブ画素からなり、液晶容量ＲＧＢとスイッチング素子１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂと、一つのセンサーデバイス１１とスイッチング素子１３とで構成されている。

　上記センサーデバイス１１は、上記スイッチング素子１３のソース電極に接続されたキャパシタ（図示せず）と、キャパシタに接続されたフォトセンサ（図示せず）とを少なくとも含んでいる。

　上記スイッチング素子１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂのゲート電極それぞれは、同じゲート配線Ｇ１に接続され、同じタイミングでそれぞれのスイッチング素子１２のオン・オフが制御されている。

　また、上記スイッチング素子１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂのソース電極は、それぞれソース配線Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３に接続されており、上記ゲート配線Ｇ１からのゲート信号のハイレベル時に各ソース配線からの映像ソースに応じた電荷を取り込んで液晶容量に蓄積する。

　上記スイッチング素子１３のゲート電極は、上記ゲート配線Ｇ１とは別のゲート配線Ｇ２に接続され、ドレイン電極は、上記ソース配線Ｓ１に接続されており、当該スイッチング素子１３のオン・オフによりセンサーデバイス１１のキャパシタにチャージされた電荷がソース配線Ｓ１からセンサ出力として読み出される。

　また、センサーデバイス１１は、リセット配線ＲＥＳがフォトダイオードに接続されている。これにより、フォトダイオードは、スキャン開始時に、リセット配線ＲＥＳから送られるリセット信号によりリセットされる。

　なお、スイッチング素子１３のドレイン電極とスイッチング素子１２ａのソース電極と同じソース配線Ｓ１に接続されている。

　上記構成の１画素では、ゲート配線Ｇ１がハイレベルのとき、スイッチング素子１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂがオン状態となり、ソース配線Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３からの映像信号Ｒ，Ｇ，Ｂがそれぞれの液晶容量に取り込まれる。一方、ゲート配線Ｇ２がハイレベルのとき、スイッチング素子１３がオン状態となり、センサーデバイス１１のキャパシタにチャージされた電荷がセンサ出力としてソース配線Ｓ１から取り出される。このように、ソース配線Ｓ１が共通化されているので、スイッチング素子１２ａとスイッチング素子１３とが同時にオン状態にならないように、各トランジスタの駆動タイミングを適切に制御する必要がある。

　例えば、図３に示すような駆動タイミングで、各トランジスタをオン・オフ制御すればよい。つまり、ゲート配線Ｇ２がハイレベルのときには、ゲート配線Ｇ１がハイレベルとならないようにし、逆に、ゲート配線Ｇ１がハイレベルのときには、ゲート配線Ｇ２がハイレベルとならないように駆動タイミングを制御すればよい。

　次に、上記ＬＣＤ１の詳細について図４を参照しながら以下に説明する。

　上記ＬＣＤ１は、カラー表示を行うことが可能なＬＣＤであり、前述のように、１画素がＲＧＢの３つのサブ画素で構成されている（図２）。従って、スキャン対象Ｓに対して、モノクロスキャンモードとカラースキャンモードの２種類のスキャンモードを実行することが可能となっている。

　また、ＬＣＤ１は、スキャンモードを実行する際に、液晶シャッタとして機能するので、液晶シャッタが開となるときを光透過状態とし、光透過表示を行い、液晶シャッタが閉となるときを光非透過状態とし、光非透過表示を行うようになっている。

　上記光透過表示とは、上記ＬＣＤ１に対して背面側から照射されるバックライト１０４からの光が透過する表示状態を示し、上記光非透過表示とは、上記ＬＣＤ１に対して背面側から照射される光が透過しない表示状態を示す。

　なお、本実施形態では、モノクロスキャンを行う場合を想定して説明しているので、便宜上、光透過表示を白表示、光非透過状態を黒表示として説明している。モノクロスキャンを実施する際には、白表示では注目画素に含まれる各色対応の画素（サブ画素）は、全て光透過状態（Ｒ画素：Ｏｎ、Ｇ画素：Ｏｎ、Ｂ画素：Ｏｎ)となり、黒表示では周辺画素に含まれる各色対応の画素（サブ画素）は、全て光非透過状態（Ｒ画素：Ｏｆｆ、Ｇ画素：Ｏｆｆ、Ｂ画素：Ｏｆｆ)となる。

　上記ＬＣＤ１は、図４に示すように、エリアセンサとして機能するセンサーデバイス１１をＴＦＴ基板１０２上に設けている。このセンサーデバイス１１は、各画素に対応して設けられている。図４中の符号（ａ～ｄ）は、注目画素に対応するセンサーデバイス１１ａと他のセンサーデバイス１１とを区別するために便宜上付記したものであり、各センサーデバイス１１の機能及び構造は同じとする。

　図４では、白表示している画素（注目画素）に対応するセンサーデバイスに１１ａを付記し、黒表示している画素（周辺画素）に対応するセンサーデバイスに１１ｂ～１１ｄを付記している。

　上記センサーデバイス１１は、上述したとおり、受光素子としてのフォトセンサと、電荷チャージのためのキャパシタとを含んでおり、フォトセンサの受光量に応じた電荷がキャパシタにチャージされ、チャージされた電荷がセンサ出力として読み出される。この読出しには、上述のスイッチング素子１３（図２）をオンさせることで行われる。

　図５は、図４に示すように、注目画素を白表示、周辺画素を黒表示にした状態でのスキャン対象の反射光分布を示す。

　ＬＣＤ１では、スキャン対象Ｓからの反射光は、液晶層１０３内で拡がるので、図５に示すように、注目画素に対応するセンサーデバイス１１ａに隣接するセンサーデバイス１１ｂにも、センサーデバイス１１ａに入射される光量よりも少ない光量の反射光が入射される。

　例えば、スキャン画像のイメージを、図６の（ａ）に示すような場合、センサーデバイス１１から得られる理想のセンサ出力（得たいセンサ出力）は、図６の（ｂ）に示すグラフのような形状となるが、実際は、当該センサーデバイス１１に隣接するセンサーデバイス１１からのセンサ出力にも影響を受けるので、図６の（ｃ）に示すグラフのような形状となる。

　ここで、図６の（ｂ）に示す形状のセンサ出力のグラフが得られれば、ボケの無い解像度の高いスキャン画像となる。

　これに対して、図６の（ｃ）に示す形状のセンサ出力のグラフであれば、ボケが発生した解像度の低いスキャン画像となる。

　図６の（ｂ）に示す形状のセンサ出力のグラフを得るには、図５に示す注目画素に対応するセンサーデバイス１１ａのみのセンサ出力を採用し、周辺画素に対応するセンサーデバイス１１ｂ、１１ｂのセンサ出力を採用しないようにすればよい。このセンサ出力の取捨選択は、図１に示す画素情報抽出回路１１０で行われる。具体的には、スキャン画像発生回路１１３からのスキャン対象の領域を指示する信号に基づいて、抽出すべき画素に対応する画素情報（センサ出力）を取捨選択するようになっている。

　以上のように、液晶の一部を白表示とし、スキャンしたい個所のみスポット照射することで、センサーデバイス１１に入る情報はスキャンしたい個所のみのものとなるが、上述のように、反射光は拡がるので、センサーデバイス１１に入る情報のうち、スキャンしたい個所、すなわち注目画素に対応するセンサーデバイス１１に入る情報のみを抽出し、他の領域、すなわち注目画素の周辺画素に対応するセンサーデバイス１１に入る情報を捨てるようにする。

　これにより、スキャン対象Ｓからの反射光をフォトセンサに結像するための光学システムの追加、及びパネルの構造を変化させる事なく、輪郭がボケていない鮮明な読取画像を得るための画素情報を抽出する事ができる。

　上記の処理を各センサーデバイス１１毎に実施して、抽出した画素情報を合成することにより、鮮明なスキャン画像を得ることが可能となる。

　例えば、スキャン対象に対応する表示画面の画素数がｎ（ｎ：自然数）×ｍ（ｍ：自然数）であるとき、図７の（ａ）に示すように、１周期目では１×１の位置に対応する画素を抽出画素として白表示を行ってエリアセンサ（センサーデバイス１１）を駆動し、２周期目では１×２の位置に対応する画素を抽出画素として白表示を行ってエリアセンサを駆動し、この動作を順次行い、最後に、ｎ×ｍ周期目ではｎ×ｍの位置に対応する画素を抽出画素として白表示を行ってエリアセンサを駆動する。

　このようにして、点順次に抽出画素を白表示させることで、各エリアセンサから出力される画素情報を合成して得られたスキャン画像は、図７の（ｂ）に示すようになる。

　図８は、同一構成のＬＣＤ１において、図７の（ａ）に示すような点順次スキャンを行った場合のスキャン画像と、通常スキャンを行った場合のスキャン画像との比較を示す図である。ここで、通常スキャンとは、スキャン対象を２次元的に一括してスキャンすることである。

　図８に示す結果から明らかなように、通常スキャンの場合は、ボケた不鮮明なスキャン画像となるのに対して、点順次スキャンの場合は、ボケの無い鮮明なスキャン画像となる。

　尚、この点順次のスキャンは、点の数、すなわち画素の数だけスキャン動作を行う必要があるので、スキャン対象となる領域が大きくなればなるほどスキャン完了までの時間が長くなる。

　そこで、スキャン対象となる領域を、所定サイズのブロック（分割領域）、すなわちボケの影響の及ばない最小限のブロックに分割、駆動する事により比較的短時間でスキャンを完了する事ができる。

　例えば、ボケの影響の及ぶエリアセンサの範囲が周囲均等に５だとした場合、ｎ、ｍの設定は５となる。スキャン周波数を６０Ｈｚとした場合、
　１／６０×５×５＝４１．７ｍｓ
となる。

　ここで、「ボケの影響の及ぶエリアセンサの範囲が周囲均等に５」とは、注目するセンサーデバイス１１を含んで配置されちるセンサーデバイス１１が５個である。具体的には、図５に示すように、センサーデバイス１１ａ,１１ｂ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｃの５つのセンサーデバイス１１がボケの影響の及ぶ範囲を示している。

　また、「ｎ、ｍの設定は５」とは、図７の（ａ）(ｂ）に記載のｎ、ｍがそれぞれ５であることを示している。

　そして、最小のブロックとは、ｎ×ｍ＝５×５となり、このブロック複数個でスキャン対象のスキャン領域を示す。

　上記のようにスキャン領域を所定サイズの複数のブロック（分割領域）に分けた場合、それぞれのブロックで並列にスキャン処理を行うことになるので、１ブロックのスキャン時間が、スキャン領域全体のスキャン時間となる。上記の例では、１ブロックのスキャン時間が４１．７ｍｓであるので、スキャン領域全体のスキャン時間は４１．７ｍｓとなる。

　図９の（ａ）（ｂ）は、ボケの影響の及ぶエリアセンサの範囲求めるための説明図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）はＡＡ線矢視断面図である。

　ここで、図５に示すように、注目画素に対応するセンサーデバイス１１ａの周囲に配置されているセンサーデバイス１１ｂ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｃは、スキャン対象の反射光分布からも分かるように、センサーデバイス１１ａに入射すべき光がこれらセンサーデバイス１１ｂ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｃにも光量が少ないものの入射されており、これがボケの影響となる。従って、センサーデバイス１１ａを中心にしてセンサーデバイス１１ｂ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｃを含めた範囲が上述したボケの影響の及ぶエリアセンサの範囲となる。

　以上のことから、ボケの影響の及ぶ範囲に存在するエリアセンサには、少なからずとも注目画素に対応したセンサーデバイス１１ａに入射されるべき光が入射されるので、この光が入射される位置で最も遠い位置にあるセンサーデバイス１１（図５ではセンサーデバイス１１ｃ）と、注目画素に対応するセンサーデバイス１１ａとの距離を求めて一つのブロックを設定することで上記のボケの影響の及ぶ範囲を規定することができる。

　以下にボケの影響の及ぶ範囲を規定することで、範囲（分割領域）内の注目画素（注目領域）を順番に駆動する、所謂点順次駆動（点順次光するセンサーデバイス１１におけるピッチ（センサピッチ）を求める処理について説明する。

　図９の（ｂ）に示すように、センサーデバイス１１は、ＴＦＴ基板１０２の液晶層１０３側に設けられており、対向基板１０１の液晶層１０３とは反対側の面には偏光板１０１ａが設けられている。なお、図示しないが、ＴＦＴ基板１０２の液晶層１０３とは反対側の面にも偏光板が設けられている。

　図９の（ａ）（ｂ）に示すように、点灯箇所αにおいて、スキャン対象Ｓからの反射光βは、偏光板１０１ａを透過するものの、図９の（ｂ）に示すように拡がる。そして、点灯箇所αに対応するセンサーデバイス１１ａのみではなく、隣接するセンサーデバイス１１ｂ・１１ｂ、１１ｃ・１１ｃにも反射光βは入射される。ここで、反射光βは、センシング対象の反射光の影響を受ける領域を示している。

　ここで、図９の（ｂ）において、
　Ｐ：画素サイズ
　Ｌ：点順次駆動するセンサピッチ（センサーデバイス１１ａと一番近いセンサーデバイス１１ａとの距離）
　Ｄ：偏光板表面からセンサまでの距離
　ｋ：散乱光の到達する範囲
　ｎ：偏光板、ＣＦ基板の屈折率
としたとき、センシング対象からの反射光の拡散範囲ｋは、
　ｋ＝Ｄ×ｔａｎ((ａｒｃｓｉｎ（１／ｎ））で与えられる。

　通常、偏光板、及びガラスの屈折率は１．４～１．５程度であるので、上記ｋの範囲は０．８９４～１．０２となる。

　従って、センサーデバイス１１ａが、画素点灯部の中央に配置する様に設計する場合、
センサピッチＬは、
Ｌ＞ｋ＋１／２×Ｐ
で示されが、実際には、設計の自由度を考慮して、センサーデバイス１１ａが、画素点灯部に配置（中央でなく何処でもよい）の場合を想定してセンサピッチＬを求める。

　このような場合のセンサピッチＬは、
Ｌ≧ｋ＋Ｐ
すなわち、
Ｌ≧Ｄ×ｔａｎ（（ａｒｃｓｉｎ（１／ｎ））＋Ｐ・・・・・・・・・・（１）
となる。

　以上のことから、上記の式（１）を満たすセンサピッチＬにより、点順次駆動するセンサーデバイス１１の間隔が決まる。この場合のＬの最大値は、上記式（１）において＝のときである。

　従って、上記式（１）を満たすセンサピッチＬにより点順次駆動を行うことにより、駆動対象となっているセンサーデバイス１１ａの周辺に存在するセンサーデバイス１１ｂ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｃなどからのセンサ出力を画素情報として抽出しなようにできるので、ボケの無い鮮明な読取画像を得ることができる。

　なお、本実施形態では、モノクロスキャンを想定して説明していたが、カラースキャンであっても同様の説明で、同様の効果を奏することが可能である。カラースキャンを行う場合、上述したモノクロスキャンを実施する際には、光透過表示は白表示（Ｒ画素：Ｏｎ、Ｇ画素：Ｏｎ、Ｂ画素：Ｏｎ)を示しているのに対して、カラースキャンを実施する際には、光透過表示はＲ表示（Ｒ画素：Ｏｎ、Ｇ画素：Ｏｆｆ、Ｂ画素：Ｏｆｆ)、Ｇ表示（Ｒ画素：Ｏｆｆ、Ｇ画素：Ｏｎ、Ｂ画素：Ｏｆｆ)、Ｂ表示（Ｒ画素：Ｏｆｆ、Ｇ画素：Ｏｆｆ、Ｂ画素：Ｏｎ)の３色の表示を示す。そして、各色のスキャンを行い、得られた色毎のスキャンデータを合成して、スキャン画像を得る。

　また、本実施の形態では、注目画素を１画素とした例について説明したがこれに限定されることなく、注目画素は複数画素からなる場合であっても同様の考えて上記発明は成り立つ。つまり、注目画素ではなく注目領域として考えればよい。

　具体的には、ＬＣＤ１における表示画面の表示領域において、スキャン対象物Ｄが載置された領域内の任意領域を注目領域（画素は一つでも、複数でもよい）としたとき、上記注目領域を白表示、当該注目領域の周辺領域を黒表示とした状態で、取り込んだフォトセンサの出力信号のうち、上記注目領域に含まれる画素に対応するフォトセンサの出力信号のみを画像情報生成のための信号とするようにすればよい。

　また、上記構成の液晶表示装置において、上記のセンサ駆動回路１０６による各回路については、ハードウエアで実現してもよく、また、ソフトウエアで実現してもよい。

　さらに、上記構成の液晶表示装置は、タッチパネル機能とスキャナ機能との両機能を有していることを前提としたが、これに限定されるものではなく、上記のタッチパネル機能はなくてもよい。つまり、上記構成の液晶表示装置を画像読取装置として用いてもよい。

　本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

　本発明は、フォトセンサなどのエリアセンサを搭載した液晶表示装置が適用可能な電子機器であればどのような機器であっても好適に利用することができる。

１　ＬＣＤ（液晶表示素子）
１０　画素
１１　センサーデバイス
１２　スイッチング素子
１３　スイッチング素子
１０１　対向基板
１０１ａ　偏光板
１０２　ＴＦＴ基板
１０３　液晶層
１０４　バックライト
１０５　液晶駆動回路
１０６　センサ駆動回路
１０７　タイミング発生回路
１０８　エリアセンサ駆動回路
１０９　エリアセンサ読出回路
１１０　画素情報抽出回路
１１１　画像合成回路
１１２　インターフェース回路
１１３　スキャン画像発生回路
Ｓ　スキャン対象（走査対象物）
Ｇ１　ゲート配線
Ｇ２　ゲート配線
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３　ソース配線

Claims

　透過型の液晶表示素子と、当該液晶表示素子を背面側から光照射するバックライトとを備え、上記液晶表示素子の表示画面上に載置された走査対象物を、上記バックライトによる照射光により走査して、当該走査対象物の画像情報を読み取る画像読取機能を有する液晶表示装置において、
　上記液晶表示素子の各画素それぞれに対応して配置され、上記走査対象物に照射された光の反射光を受光し、受光強度に応じた値の信号を出力するフォトセンサと、
　上記フォトセンサの出力信号を取り込んで、走査対象物の画像情報を生成する画像情報生成部とを備え、
　上記画像情報生成部は、
　上記表示画面の表示領域において、上記走査対象物が載置された領域内の任意領域を注目領域としたとき、上記注目領域を光透過表示、当該注目領域の周辺領域を光非透過表示とした状態で、取り込んだフォトセンサの出力信号のうち、上記注目領域に含まれる画素に対応するフォトセンサの出力信号のみを画像情報生成のための信号とすることを特徴とする液晶表示装置。
　上記液晶表示装置の表示領域に走査対象物が載置された状態で、上記走査対象物が載置された領域に含まれる所定サイズの領域を順番に注目領域として光透過表示にする表示制御部をさらに備え、
　上記画像情報生成部は、
　上記表示制御部により順番に光透過表示された注目領域に含まれる画素に対応するフォトセンサの出力信号を合成して走査対象物の読み取り画像を示す画像情報を生成することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
　上記画像情報生成部は、
　上記注目領域を１画素からなる注目画素としたとき、上記注目画素を光透過表示、当該注目画素の周辺画素を光非透過表示とした状態で、取り込んだフォトセンサの出力信号のうち、上記注目画素に対応するフォトセンサの出力信号のみを画像情報生成のための信号とすることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
　上記表示制御部は、
　上記液晶表示素子の表示画面の表示領域を上記注目領域のサイズよりも大きなサイズで複数に分割したとき、分割領域内の注目領域に対して順次光透過表示に切り替える表示制御を、各分割領域で並列に行うことを特徴とする請求項２または３の何れかに記載の液晶表示装置。
　透過型の液晶表示素子と、当該液晶表示素子を背面側から光照射するバックライトとを備え、上記液晶表示素子の表示画面上に載置された走査対象物を、上記バックライトによる照射光により走査して、当該走査対象物の画像情報を読み取る画像読取装置において、
　上記液晶表示素子の各画素それぞれに対応して配置され、上記走査対象物に照射された光の反射光を受光し、受光強度に応じた値の信号を出力するフォトセンサと、上記フォトセンサの出力信号を取り込んで、走査対象物の画像情報を生成する画像情報生成部とを備え、上記画像情報生成部は、上記表示画面の表示領域において、上記走査対象物が載置された領域内の任意領域を注目領域としたとき、上記注目領域を光透過表示、当該注目領域の周辺領域を光非透過表示とした状態で、取り込んだフォトセンサの出力信号のうち、上記注目領域に含まれる画素に対応するフォトセンサの出力信号のみを画像情報生成のための信号とすることを特徴とする画像読取装置。