(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１または複数のセンサ素子と、
前記センサ素子を駆動するセンサ駆動手段と、
を備え、
前記センサ素子は、
受光量に応じた電荷を発生する光電変換素子と、
前記光電変換素子によって変換された電荷が蓄積され、その蓄積電荷に応じて電圧変動する蓄積ノードと、
一端が前記光電変換素子と前記蓄積ノードとに接続され、前記蓄積ノードの電圧値をリセット電圧にリセットするリセット用トランジスタと、
前記蓄積ノードの蓄積電荷に応じた電圧値を読み出してセンサ検出信号として出力する読み出し手段と、
前記センサ素子と同一構造の光電変換素子、蓄積ノード、リセット用トランジスタ、および読み出し手段を有すると共に、外光に対して遮光されたモニタ用センサと、
を備えるセンサ装置であって、
前記センサ駆動手段は、温度による前記光電変換素子の特性変化に応じて前記リセット電圧の値を可変制御するリセット電圧制御手段を有し、
前記リセット電圧制御手段は、前記光電変換素子で発生する暗電流による蓄積ノードの充電電圧に相当する電圧値を前記モニタ用センサから取得し、その電圧値に応じて前記センサ素子と前記モニタ用センサとにおける前記リセット電圧の値を可変制御し、
前記リセット電圧制御手段は、前記モニタ用センサにおいて、前記蓄積ノードの電圧値を所定の基準リセット電圧によってリセットしている期間中に読み出されたセンサ検出信号の基準電圧値をＶｓｉｇ０とし、前記蓄積ノードの電圧値が前記リセット用トランジスタによってリセットされた後、所定の露光期間経過後に読み出されたセンサ検出信号の電圧値をＶｓｉｇとしたとき、
Ｖｓｉｇ０−Ｖｓｉｇ＝α
で表される差分αを、前記暗電流による蓄積ノードの充電電圧に相当する電圧値として求め、
前記差分αに所定のオフセット値βを重畳し、１以下の所定の係数ｋを掛けた値
ｋ（α＋β）
を前記センサ素子と前記モニタ用センサとにおける前記リセット電圧に反映させるフィードバック制御を行い、前記モニタ用センサにおける前記センサ検出信号の電圧値Ｖｓｉｇが所定のオフセット値βの範囲内に収まるようにするセンサ装置。
【請求項２】
複数の前記センサ素子が所定のセンサエリアにマトリクス状に配置されると共に、前記
所定のセンサエリアとは異なる領域に前記モニタ用センサが配置されたセンサパネルと、
前記センサパネルの背面側から前記センサパネル表面に向けて周期的に照明光を照射す
るバックライトと、
前記バックライトによる照明光が照射されている状態で得られた前記センサ素子からの
センサ検出信号と、前記バックライトによる照明光が照射されていない状態で得られた前記センサ素子からのセンサ検出信号との差分に基づいて前記センサパネル表面に近接する物体の検出を行う信号処理手段と、
をさらに備え、
前記リセット電圧制御手段は、前記バックライトによる照明光が照射されていない状態
において、前記蓄積ノードの電圧値が前記リセット用トランジスタによってリセットされ
た後、所定の露光期間経過後に読み出されたセンサ検出信号の電圧値をＶｓｉｇとするようになされている請求項１に記載のセンサ装置。
【請求項３】
前記光電変換素子は、アノード電極に接続されたｐ型半導体領域と、カソード電極に接
続されたｎ型半導体領域と、前記ｐ型半導体領域と前記ｎ型半導体領域との間に形成され
た真性半導体領域とを有するＰＩＮ型のフォトダイオードである請求項１又は２に記載のセンサ装置。
【請求項４】
受光量に応じた電荷を発生する光電変換素子と、
前記光電変換素子によって変換された電荷が蓄積され、その蓄積電荷に応じて電圧変動
する蓄積ノードと、
一端が前記光電変換素子と前記蓄積ノードとに接続され、前記蓄積ノードの電圧値をリ
セット電圧にリセットするリセット用トランジスタと、
前記蓄積ノードの蓄積電荷に応じた電圧値を読み出してセンサ検出信号として出力する
読み出し手段と、
前記センサ素子と同一構造の光電変換素子、蓄積ノード、リセット用トランジスタ、および読み出し手段を有すると共に、外光に対して遮光されたモニタ用センサと、
を備える１または複数のセンサ素子を駆動する際に、
リセット電圧制御手段によって、温度による前記光電変換素子の特性変化に応じて前記リセット電圧の値を可変制御するようにしたセンサ素子の駆動方法であって、
前記リセット電圧制御手段は、前記光電変換素子で発生する暗電流による蓄積ノードの充電電圧に相当する電圧値を前記モニタ用センサから取得し、その電圧値に応じて前記センサ素子と前記モニタ用センサとにおける前記リセット電圧の値を可変制御し、
前記リセット電圧制御手段は、前記モニタ用センサにおいて、前記蓄積ノードの電圧値を所定の基準リセット電圧によってリセットしている期間中に読み出されたセンサ検出信号の基準電圧値をＶｓｉｇ０とし、前記蓄積ノードの電圧値が前記リセット用トランジスタによってリセットされた後、所定の露光期間経過後に読み出されたセンサ検出信号の電圧値をＶｓｉｇとしたとき、
Ｖｓｉｇ０−Ｖｓｉｇ＝α
で表される差分αを、前記暗電流による蓄積ノードの充電電圧に相当する電圧値として求め、
前記差分αに所定のオフセット値βを重畳し、１以下の所定の係数ｋを掛けた値
ｋ（α＋β）
を前記センサ素子と前記モニタ用センサとにおける前記リセット電圧に反映させるフィードバック制御を行い、前記モニタ用センサにおける前記センサ検出信号の電圧値Ｖｓｉｇが所定のオフセット値βの範囲内に収まるようにするセンサ素子の駆動方法。
【請求項５】
複数の表示画素と複数のセンサ素子とが配置された表示パネルと、
複数の前記表示画素を駆動する表示駆動手段と、
複数の前記センサ素子を駆動するセンサ駆動手段と、
を備え、
前記複数のセンサ素子はそれぞれ、
受光量に応じた電荷を発生する光電変換素子と、
前記光電変換素子によって変換された電荷が蓄積され、その蓄積電荷に応じて電圧変動
する蓄積ノードと、
一端が前記光電変換素子と前記蓄積ノードとに接続され、前記蓄積ノードの電圧値をリ
セット電圧にリセットするリセット用トランジスタと、
前記蓄積ノードの蓄積電荷に応じた電圧値を読み出してセンサ検出信号として出力する
読み出し手段と、
前記センサ素子と同一構造の光電変換素子、蓄積ノード、リセット用トランジスタ、および読み出し手段を有すると共に、外光に対して遮光されたモニタ用センサと、
を備える入力機能付き表示装置であって、
前記センサ駆動手段は、温度による前記光電変換素子の特性変化に応じて前記リセット電圧の値を可変制御するリセット電圧制御手段を有し、
前記リセット電圧制御手段は、前記光電変換素子で発生する暗電流による蓄積ノードの充電電圧に相当する電圧値を前記モニタ用センサから取得し、その電圧値に応じて前記センサ素子と前記モニタ用センサとにおける前記リセット電圧の値を可変制御し、
前記リセット電圧制御手段は、前記モニタ用センサにおいて、前記蓄積ノードの電圧値を所定の基準リセット電圧によってリセットしている期間中に読み出されたセンサ検出信号の基準電圧値をＶｓｉｇ０とし、前記蓄積ノードの電圧値が前記リセット用トランジスタによってリセットされた後、所定の露光期間経過後に読み出されたセンサ検出信号の電圧値をＶｓｉｇとしたとき、
Ｖｓｉｇ０−Ｖｓｉｇ＝α
で表される差分αを、前記暗電流による蓄積ノードの充電電圧に相当する電圧値として求め、
前記差分αに所定のオフセット値βを重畳し、１以下の所定の係数ｋを掛けた値
ｋ（α＋β）
を前記センサ素子と前記モニタ用センサとにおける前記リセット電圧に反映させるフィードバック制御を行い、前記モニタ用センサにおける前記センサ検出信号の電圧値Ｖｓｉｇが所定のオフセット値βの範囲内に収まるようにする入力機能付き表示装置。
【請求項６】
請求項５に記載の入力機能付き表示装置を備えた電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、近接する物体の位置などをセンサ素子によって検出するセンサ装置、そのようなセンサ装置に適用されるセンサ素子の駆動方法、センサ機能（入力機能）と表示機能とを有する入力機能付き表示装置、ならびに、そのような表示装置を備えた電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、表示装置の表示面に接触あるいは近接する物体の位置などを検出する技術が知られている。例えば、表示パネル上に透明なフィルム状のタッチパネルを重ねて設置した構造のものが知られている。このようなタッチパネルの方式としては、感圧式や静電容量式のものが従来より知られている。
【０００３】
また、表示パネル内に表示画素と共に受光素子をマトリクス状に配置することで、表示パネルそのものに光学式のセンサ機能を持たせた表示装置が開発されている（特許文献１，２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２７６２２３号公報
【特許文献２】特開２００８−２３３２５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のような光学式のセンサ機能を持つ表示装置では、受光素子として例えばＰＩＮ型のフォトダイオードなどの光電変換素子を用いている。そして、受光量に応じて発生した光電変換素子からの電荷を蓄積ノードに蓄積し、その蓄積ノードの蓄積電荷に応じた電圧値を読み出してセンサ検出信号として出力する。パネル表面に近接した物体の位置、距離、および大きさ等に応じて光電変換素子に入射する光量が変化し、センサ検出信号も変化するので、マトリクス状に配置された複数の受光素子からの各センサ検出信号を適切に信号処理することで、パネル上に近接した物体の位置等を検出することができる。このような装置では、光電変換素子による所定の受光（露光）期間後に、読み出し動作をし、その後、蓄積ノードの電圧値を所定のリセット電圧にリセットした後、再び受光、読み出しをするといった動作を繰り返す。
【０００６】
ところで、光電変換素子は、入射光がない状態であっても暗電流（熱励起電流）が流れることが知られている。この暗電流は、温度によって変化し、高温になるほど多くの電流が流れる特性がある。このため、入射光量が同じであっても、温度が違うと蓄積ノードの電圧に変化が生じ、検出結果に悪影響を及ぼしてしまうことがある。特に高温になった場合には、暗電流の影響が大きくなり、蓄積ノードの電圧が上昇して蓄積ノードが飽和状態になってしまうおそれがある。従って、この温度変化に伴う暗電流の影響を軽減する何らかの対策が必要であるが、従来ではその対策が不十分であった。
【０００７】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、温度変化に伴う暗電流の影響を軽減して、安定した検出動作を行うことができるようにしたセンサ装置、センサ素子の駆動方法、入力機能付き表示装置および電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によるセンサ装置は、１または複数のセンサ素子と、センサ素子を駆動するセンサ駆動手段とを備え、センサ素子が、受光量に応じた電荷を発生する光電変換素子と、光電変換素子によって変換された電荷が蓄積され、その蓄積電荷に応じて電圧変動する蓄積ノードと、一端が光電変換素子と蓄積ノードとに接続され、蓄積ノードの電圧値をリセット電圧にリセットするリセット用トランジスタと、蓄積ノードの蓄積電荷に応じた電圧値を読み出してセンサ検出信号として出力する読み出し手段とを有するものである。そして、センサ駆動手段が、温度による光電変換素子の特性変化に応じてリセット電圧の値を可変制御するリセット電圧制御手段を有するものである。
具体的には例えば、リセット電圧制御手段が、光電変換素子で発生する暗電流による蓄積ノードの充電電圧に相当する電圧値を取得し、その電圧値に応じてリセット電圧の値を可変制御するようにしたものである。
【０００９】
本発明によるセンサ素子の駆動方法は、受光量に応じた電荷を発生する光電変換素子と、光電変換素子によって変換された電荷が蓄積され、その蓄積電荷に応じて電圧変動する蓄積ノードと、一端が光電変換素子と蓄積ノードとに接続され、蓄積ノードの電圧値をリセット電圧にリセットするリセット用トランジスタと、蓄積ノードの蓄積電荷に応じた電圧値を読み出してセンサ検出信号として出力する読み出し手段とを有する１または複数のセンサ素子を駆動する際に、温度による光電変換素子の特性変化に応じてリセット電圧の値を可変制御するようにしたものである。
【００１０】
本発明による入力機能付き表示装置は、複数の表示画素と複数のセンサ素子とが配置された表示パネルと、複数の前記表示画素を駆動する表示駆動手段と、複数の前記センサ素子を駆動するセンサ駆動手段とを備えたものである。そして、複数のセンサ素子のそれぞれに対して、上記本発明によるセンサ装置のセンサ駆動手段と同様の制御を行うようにしたものである。
【００１１】
本発明による電子機器は、本発明による入力機能付き表示装置を備えたものである。
【００１２】
本発明によるセンサ装置、センサ素子の駆動方法、入力機能付き表示装置または電子機器では、センサ素子において、受光量に応じた電荷が光電変換素子で発生する。そして、光電変換素子によって変換された電荷が蓄積ノードに蓄積され、蓄積ノードの蓄積電荷に応じた電圧値がセンサ検出信号として出力される。蓄積ノードの電圧値は、リセット用トランジスタによってリセット電圧にリセットされる。リセット電圧の値は、温度による光電変換素子の特性変化に応じて可変制御される。
具体的には例えば、光電変換素子で発生する暗電流による蓄積ノードの充電電圧に相当する電圧値が取得され、その電圧値に応じてリセット電圧の値が可変制御される。これにより、温度変化に伴う暗電流の悪影響が軽減される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のセンサ装置、センサ素子の駆動方法、入力機能付き表示装置または電子機器によれば、センサ素子における蓄積ノードの電圧値をリセットするためのリセット電圧を、温度による光電変換素子の特性変化に応じて可変制御するようにしたので、温度変化に伴う暗電流の影響を軽減して、安定した検出動作を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施の形態に係る入力機能付き表示装置の構成例を表すブロック図である。
【図２】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。
【図３】図２に示した表示エリア（センサエリア）内の画素配置例を表す平面図である。
【図４】図３に示した画素配置におけるセンサ素子（撮像画素）と信号線との接続関係の一例を表す平面模式図である。
【図５】図１に示した表示装置におけるセンサ素子の構成例を表す回路図である。
【図６】モニタ用センサの配置位置についての説明図である。
【図７】モニタ用センサの配置部分の構造を示す断面図である。
【図８】リセット電圧の可変制御に関わる回路を機能的に示したブロック図である。
【図９】リセット電圧制御部の具体的な回路構成例を示す回路図である。
【図１０】図１に示した表示装置におけるセンサ動作（撮像動作）の一例を表すタイミング波形図である。
【図１１】（Ａ）は図１に示した表示装置において、強い外光がある場合にセンサエリアに近接物体がある状態を示し、（Ｂ）はその状態におけるセンサ出力電圧の例を示す説明図である。
【図１２】（Ａ）は図１に示した表示装置において、外光が弱い場合にセンサエリアに近接物体がある状態を示し、（Ｂ）はその状態におけるセンサ出力電圧の例を示す説明図である。
【図１３】差分画像を用いた近接物体の検出方法について説明するための写真図である。
【図１４】センサ素子における温度上昇による蓄積ノードの電圧変化を示す特性図である。
【図１５】光電変換素子単独での温度特性を示す特性図である。
【図１６】リセット電圧の可変制御の流れを示す説明図である。
【図１７】図１６に示すリセット電圧の可変制御を、基準温度よりも低温にある場合に実行した例を示す説明図である。
【図１８】図１６に示すリセット電圧の可変制御を、基準温度よりも低温にある場合に実行した場合に、センサ出力電圧の差分値αが所定オフセット値−βに収束する様子を示す説明図である。
【図１９】図１６に示すリセット電圧の可変制御を、基準温度よりも高温にある場合に実行した例を示す説明図である。
【図２０】図１６に示すリセット電圧の可変制御を、基準温度よりも高温にある場合に実行した場合に、センサ出力電圧の差分値αが所定オフセット値−βに収束する様子を示す説明図である。
【図２１】（Ａ）は図１に示した表示装置において近接物体の検出処理の結果を利用したアプリケーションプログラムの第１の実行例を示し、（Ｂ）は第２の実行例を示す説明図である。
【図２２】近接物体の検出処理の結果を利用したアプリケーションプログラムの第３の実行例を示す説明図である。
【図２３】近接物体の検出処理の結果を利用したアプリケーションプログラムの第４の実行例を示す説明図である。
【図２４】近接物体の検出処理の結果を利用したアプリケーションプログラムの第５の実行例を示す説明図である。
【図２５】図１に示した表示装置の第１の適用例の外観を表す斜視図である。
【図２６】（Ａ）は第２の適用例の表側から見た外観を表す斜視図であり、（Ｂ）は裏側から見た外観を表す斜視図である。
【図２７】第３の適用例の外観を表す斜視図である。
【図２８】第４の適用例の外観を表す斜視図である。
【図２９】（Ａ）は第５の適用例の開いた状態の正面図、（Ｂ）はその側面図、（Ｃ）は閉じた状態の正面図、（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。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための最良の形態（以下、単に実施の形態という）について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１６】
［入力機能付き表示装置の全体構成］
図１は、本発明の一実施の形態に係る入力機能付き表示装置（表示撮像装置）の全体構成の一例を表すものである。この表示装置は、Ｉ／Ｏディスプレイパネル２０と、バックライト１５と、表示ドライブ回路１２と、受光ドライブ回路１３と、画像処理部１４と、アプリケーションプログラム実行部１１とを備えている。
【００１７】
Ｉ／Ｏディスプレイパネル２０は、例えば液晶パネル（ＬＣＤ（Liquid Crystal Display））からなる。Ｉ／Ｏディスプレイパネル２０は、後述する図３に示すように複数の表示画素３１ＲＧＢが行列状にマトリクス配置され、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表示パネルとしての機能（表示機能）を有している。Ｉ／Ｏディスプレイパネル２０にはまた、後述する図３に示すように複数のセンサ素子３３が撮像画素として行列状にマトリクス配置され、パネル表面に接触または近接する物体（近接物体）を検出、撮像するセンサパネルとしての機能（検出機能、撮像機能）を有している。
Ｉ／Ｏディスプレイパネル２０にはさらに、後述するモニタ用センサ３３Ｍ（図６、図７）が、センサ素子３３とは異なる領域に少なくとも１つ配置されている。
【００１８】
バックライト１５は、Ｉ／Ｏディスプレイパネル２０の表示および検出用の光源であり、例えば複数の発光ダイオードが配置されたものである。バックライト１５は、表示ドライブ回路１２によって駆動制御され、後述するようにＩ／Ｏディスプレイパネル２０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（点灯・消灯）動作が可能となっている。バックライト１５は、Ｉ／Ｏディスプレイパネル２０の背面側からパネル表面に向けて周期的に照明光Ｌｏｎを照射するようになっている。
【００１９】
表示ドライブ回路１２は、Ｉ／Ｏディスプレイパネル２０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２０の表示画素３１ＲＧＢの駆動を行う（線順次表示動作の駆動を行う）回路である。表示ドライブ回路１２はまた、バックライト１５のオン・オフ（点灯・消灯）制御を行うようになっている。
【００２０】
受光ドライブ回路１３は、Ｉ／Ｏディスプレイパネル２０の各センサ素子（撮像画素）３３からセンサ検出信号（撮像信号）が得られるように（物体を検出、撮像するように）、このＩ／Ｏディスプレイパネル２０の駆動を行う（線順次撮像動作の駆動を行う）回路である。なお、各センサ素子３３からのセンサ検出信号（撮像信号）は、例えばフレーム単位でフレームメモリ１３Ａに蓄積され、検出画像（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。
受光ドライブ回路１３は、後述するリセット電圧制御部１６（図８）を有している。
【００２１】
画像処理部１４は、受光ドライブ回路１３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）を行うものである。画像処理部１４は、画像処理を行った結果として、例えばＩ／Ｏディスプレイパネル２０に近接等する物体に関する物体情報（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、取得するようになっている。
【００２２】
アプリケーションプログラム実行部１１は、画像処理部１４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る。この処理としては例えば、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２０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１１で生成される表示データは、表示ドライブ回路１２へ供給されるようになっている。
【００２３】
［Ｉ／Ｏディスプレイパネル２０の構成例］
図２は、Ｉ／Ｏディスプレイパネル２０の構成例を示している。Ｉ／Ｏディスプレイパネル２０は、表示エリア（センサエリア）２１と、表示用Ｈドライバ２２と、表示用Ｖドライバ２３と、センサ読み出し用Ｈドライバ２５と、センサ用Ｖドライバ２４とを有している。
【００２４】
図１および図２において、受光ドライブ回路１３、センサ用Ｖドライバ２４およびセンサ読み出し用Ｈドライバ２５は、本発明における「センサ駆動手段」の一具体例に対応している。表示ドライブ回路１２、表示用Ｈドライバ２２および表示用Ｖドライバ２３は、「表示駆動手段」の一具体例に対応している。Ｉ／Ｏディスプレイパネル２０は、「表示パネル」および「センサパネル」の一具体例に対応している。受光ドライブ回路１３および画像処理部１４は、「信号処理手段」の一具体例に対応している。
【００２５】
表示エリア（センサエリア）２１は、バックライト１５からの光を変調して照射光（表示光と、例えば赤外光源等（図示せず）による検出用の照射光とを含むもの。以下同様。）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検出（撮像）する領域である。表示エリア（センサエリア）２１には、表示素子３１ＲＧＢとして例えば液晶素子と、後述するセンサ素子３３とが、それぞれマトリクス状に配置されている。
【００２６】
表示用Ｈドライバ２２は、表示ドライブ回路１２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２３と共に表示エリア２１内の表示素子３１ＲＧＢを線順次駆動するものである。
【００２７】
センサ読み出し用Ｈドライバ２５は、受光ドライブ回路１３による駆動制御に従って、センサ用Ｖドライバ２４と共にセンサエリア２１内の撮像画素としてのセンサ素子３３を線順次駆動し、検出信号（撮像信号）を取得するものである。受光ドライブ回路１３は、近接物体に対してバックライト１５からの照射光が照射されているときに、照射光による反射光と環境光（外光）との合算光量に応じてセンサ素子３３に充電電荷が蓄積されるような駆動制御を行うようになっている。また、バックライト１５からの照射光が照射されていないときに、環境光の光量に応じてセンサ素子３３に充電電荷が蓄積されるような駆動制御を行うようになっている。センサ読み出し用Ｈドライバ２５は、これらの駆動制御によりセンサ素子３３から取得された、バックライト１５がオン時とオフ時とにおける各センサ検出信号（撮像信号）を受光ドライブ回路１３に出力するようになっている。
【００２８】
図３は、表示エリア（センサエリア）２１における各画素の詳細構成例を示している。例えば図３に示したように、表示エリア２１の画素３１は、表示画素３１ＲＧＢと、撮像画素としてのセンサ素子３３と、センサ素子３３用の配線が形成された配線部３２とから構成されている。表示画素３１ＲＧＢは、赤（Ｒ）用の表示画素３１Ｒと、緑（Ｇ）用の表示画素３１Ｇと、青（Ｂ）用の表示画素３１Ｂとから構成されている。これら表示画素３１ＲＧＢ、センサ素子３３および配線部３２はそれぞれ、表示エリア（センサエリア）２１上でマトリクス状に並んで配置されている。また、センサ素子３３と、このセンサ素子３３を駆動するための配線部３２とが、一定周期で互いに分離配置されている。このような配置により、センサ素子３２および配線部３３からなるセンサリアを表示画素３１ＲＧＢに対して極めて認識しづらくなると共に、表示画素３１ＲＧＢにおける開口率低減が最小限に抑えられるようになっている。また、配線部３２を、表示画素３１ＲＧＢの開口に寄与しない領域(例えば、ブラックマトリクスで遮光された領域や反射領域など)に配置するようにすれば、表示品位を落とすことなく受光回路を配置することが可能となる。なお、各センサ素子３３には、例えば図４に示したように、リセット制御信号線Ｒｅｓｅｔ＿１〜Ｒｅｓｅｔ＿ｎおよびリード制御信号線Ｒｅａｄ＿１〜Ｒｅａｄ＿ｎが、水平ライン方向に沿って接続されるようになっている。
【００２９】
［センサ素子３３の構成例］
センサ素子３３は、例えば図５に示したように、光電変換素子ＰＤ１と、リセット用トランジスタＴｒ１と、蓄積ノードＰ１と、増幅用トランジスタＴｒ２と、選択・読み出し用トランジスタＴｒ３とを有している。
【００３０】
光電変換素子ＰＤ１は、入射光量に応じた電荷を発生させるものであり、例えばＰＩＮ型のフォトダイオードにより構成されている。ＰＩＮ型のフォトダイオードは、ｐ型半導体領域と、ｎ型半導体領域と、ｐ型半導体領域とｎ型半導体領域との間に形成された真性半導体領域（ｉ領域）とを有するものである。光電変換素子ＰＤ１は、アノード電極、カソード電極およびゲート電極を有している。光電変換素子ＰＤ１をＰＩＮ型のフォトダイオードで構成する場合、ｐ型半導体領域にアノード電極を接続し、ｎ型半導体領域にカソード電極を接続する。光電変換素子ＰＤ１のカソード電極は、電源電圧ＶＤＤを供給する電源線に接続されている。光電変換素子ＰＤ１のアノード電極は、リセット用トランジスタＴｒ１の一端（ドレイン）に接続されている。
【００３１】
蓄積ノードＰ１は、光電変換素子ＰＤ１のアノード電極とリセット用トランジスタＴｒ１のドレインとに接続されている。蓄積ノードＰ１は、光電変換素子ＰＤ１によって変換された電荷が蓄積され、その蓄積電荷に応じて電圧変動するようになっている。蓄積ノードＰ１には、配線による寄生容量などにより等価的に蓄積容量Ｃ０が形成されている。この蓄積容量Ｃ０により電荷が蓄積されるようになっている。
【００３２】
リセット用トランジスタＴｒ１、増幅用トランジスタＴｒ２および選択・読み出し用トランジスタＴｒ３はそれぞれ、例えば薄膜トランジスタ（ＴＦＴ；ThinFilm Transistor）などにより構成されている。
【００３３】
リセット用トランジスタＴｒ１のゲートはリセット制御信号線Ｒｅｓｅｔ（図４参照）に接続され、ソースはリセット電圧Ｖｒｓｔ１の供給線に接続されている。リセット用トランジスタＴｒ１のドレインおよび増幅用トランジスタＴｒ２のゲートは、蓄積ノードＰ１に接続されている。増幅用トランジスタＴｒ２のソースは、電源電圧ＶＤＤを供給する電源線に接続されている。増幅用トランジスタＴｒ２のドレインは、選択・読み出し用トランジスタＴｒ３のドレインに接続されている。選択・読み出し用トランジスタＴｒ３のゲートは、リード制御信号を供給するリード制御信号線Ｒｅａｄに接続され、ソースは読み出し線４１に接続されている。
【００３４】
リセット用トランジスタＴｒ１は、蓄積ノードＰ１の電圧値をリセット電圧Ｖｒｓｔ１にリセットする（蓄積ノードＰ１の蓄積電荷を放出させる）ためのものである。リセット用トランジスタＴｒ１に供給されるリセット電圧Ｖｒｓｔ１は、後述するリセット電圧制御部（図８）により、可変制御されるようになっている。
【００３５】
増幅用トランジスタＴｒ２と選択・読み出し用トランジスタＴｒ３は、ソースフォロワを形成し、蓄積ノードＰ１の蓄積電荷に応じた電圧値を読み出してセンサ検出信号として出力するようになっている。センサ検出信号は、選択・読み出し用トランジスタＴｒ３がゲートに印加されたリード制御信号に応じてオンされたタイミングで、読み出し線４１に出力されるようになっている。
増幅用トランジスタＴｒ２と選択・読み出し用トランジスタＴｒ３は、本発明における「読み出し手段」の一具体例に対応している。
【００３６】
［モニタ用センサ３３Ｍの構成例］
図６は、モニタ用センサ３３Ｍの配置位置および回路構成を示している。モニタ用センサ３３Ｍは、後述するリセット電圧制御部１６において、温度に応じてセンサ素子３３のリセット電圧Ｖｒｓｔ１の値を可変制御するための温度モニタ用に設けられている。モニタ用センサ３３Ｍは、Ｉ／Ｏディスプレイパネル２０において、センサ素子３３が配置された表示エリア（センサエリア）２１とは異なる領域に、少なくとも１つ配置されている。例えばパネル上部２０Ａまたはパネル下部２０Ｂの少なくとも一方に配置されている。
【００３７】
モニタ用センサ３３Ｍは、回路構成としては図５に示したセンサ素子３３と同一構造である。すなわち、モニタ用センサ３３Ｍは、センサ素子３３と同様に、光電変換素子ＰＤ１、蓄積ノードＰ１、リセット用トランジスタＴｒ１、増幅用トランジスタＴｒ２および選択・読み出し用トランジスタＴｒ３を有している。ただし、モニタ用センサ３３Ｍは、温度による光電変換素子ＰＤ１の特性変化（暗電流の変化）の影響をモニタするために、遮光体３７によって、外光Ｌ０に対して遮光された構造となっている。
【００３８】
図７は、モニタ用センサ３３Ｍの配置部分の断面構造を示している。Ｉ／Ｏディスプレイパネル２０は、バックライト１５側から順に、画素基板３４と、対向基板３５とを有している。画素基板３４には、センサ素子３３およびモニタ用センサ３３Ｍ等が形成されている。例えば、画素基板３４上において、光電変換素子ＰＤ１が配置され、光電変換素子ＰＤ１に対して上層側にセンサ素子３３およびモニタ用センサ３３Ｍを駆動制御するための配線部３６が形成されている。遮光体３７は、例えば対向基板３５の内面側に形成され、光電変換素子ＰＤ１を外部から遮光するようになっている。図７から分かるように、モニタ用センサ３３Ｍは外光Ｌ０に対して遮光されているが、バックライト１５による照明光Ｌｏｎは入射するようになっている。これにより、モニタ用センサ３３Ｍは、入射光に関して、外光Ｌ０以外の条件はセンサ素子３３と同等とされている。
【００３９】
［リセット電圧制御部１６の構成例］
図８は、リセット電圧Ｖｒｓｔ１の可変制御に関わる回路を機能的に示している。リセット電圧制御部１６は、フィードバック演算部１７と、リセット電圧生成部１８とを有している。リセット電圧制御部１６は、光電変換素子ＰＤ１で発生する暗電流による蓄積ノードＰ１の充電電圧に相当する電圧値を、モニタ用センサ３３Ｍから取得するようになっている。そして、その電圧値に応じてセンサ素子３３とモニタ用センサ３３Ｍとにおけるリセット電圧Ｖｒｓｔ１の値を可変制御するようになっている。
【００４０】
図９は、リセット電圧制御部１６の具体的な回路構成例を示している。図９に示した回路は、後述する図１６の流れ図に示すリセット電圧の可変制御を実現するための具体的な回路構成例である。リセット電圧制御部１６は、増幅器５０と、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換器５１と、ＲＡＭ（Random Access Memory）５２と、増幅器５３と、Ａ／Ｄ変換器５４とを有している。リセット電圧制御部１６はまた、差分器５５と、加算器５６と、乗算器５７と、ＲＡＭ５８と、加算器５９と、Ｄ／Ａ変換器６０とを有している。
【００４１】
［表示装置の動作］
まず、この表示装置による画像の表示動作および物体の検出動作（撮像動作）の概要について説明する。
【００４２】
この表示装置では、アプリケーションプログラム実行部１１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１２において表示用の駆動信号が生成される。この駆動信号により、Ｉ／Ｏディスプレイパネル２０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１５も表示ドライブ回路１２によって駆動され、Ｉ／Ｏディスプレイパネル２０と同期した周期的な点灯・消灯動作がなされる。
【００４３】
Ｉ／Ｏディスプレイパネル２０に接触または近接する物体（指先等の近接物体）がある場合、受光ドライブ回路１３による線順次撮像駆動により、Ｉ／Ｏディスプレイパネル２０における各センサ素子（撮像画素）３３においてその物体が検出（撮像）される。各センサ素子３３からの検出信号（撮像信号）は、Ｉ／Ｏディスプレイパネル２０から受光ドライブ回路１３へ供給される。受光ドライブ回路１３では、センサ素子３３の検出信号を１フレーム分、蓄積し、撮像画像として画像処理部１４へ出力する。ここで、画像処理部１４へ出力されるのは、バックライト１５をオン状態にして得られたセンサ素子３３からのセンサ検出信号に基づく画像と、バックライト１５をオフ状態にして得られたセンサ素子３３からのセンサ検出信号に基づく画像との２フレームの画像である。
【００４４】
画像処理部１４では、この撮像画像に基づいて、所定の画像処理（演算処理）を行うことにより、Ｉ／Ｏディスプレイパネル２０に接触または近接する物体に関する物体情報（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）を取得する。例えば受光ドライブ回路１３において生成された差分画像の重心を判定する演算処理がなされ、接触（近接）中心の特定が行われる。そして、近接物体の検出結果が画像処理部１４からアプリケーションプログラム実行部１１へ出力される。アプリケーションプログラム実行部１１では、後述するようなアプリケーションプログラムを実行する。
【００４５】
［センサ動作の詳細］
図１０は、この表示装置におけるセンサ動作（撮像動作）の一例を示している。図１０の上部に示した上方から下方に延びる矢印は、Ｉ／Ｏディスプレイパネル２０におけるセンサ素子３３およびモニタ用センサ３３Ｍの駆動タイミングを模式的に示している。横方向は時間、縦方向はＩ／Ｏディスプレイパネル２０の走査ラインに相当する。この駆動タイミングチャートの下部には、バックライト１５のオン・オフ状態を模式的に示している。バックライト１５のオン・オフ状態を示す部分において、黒くなっている部分はバックライト１５がオフしていることを示す。図１０の下部には、後述のリセット電圧Ｖｒｓｔ１の可変制御で用いる信号取得のタイミングを模式的に示している。なお、図１０において、「Ｈ」は、１水平ラインの撮像（検出）期間に相当する。この例では、センサ素子３３およびモニタ用センサ３３Ｍを垂直方向に６０ライン設けている場合の例を示している。従って、例えば６０Ｈは、線順次で１画面分の撮像（検出）を行っている期間に相当する。
【００４６】
まず、初期状態として、センサ素子３３およびモニタ用センサ３３Ｍにおける蓄積ノードＰ１の電圧値を所定の基準リセット電圧（Ｖｒｓｔ１＝０（Ｖ））によってリセットししつつ、蓄積ノードＰ１の電圧値をセンサ検出信号として読み出す処理を行う（Ｒｅｓｅｔ＆Ｒｅａｄ期間）。この処理は、Ｉ／Ｏディスプレイパネル２０の上ラインから下ラインに向かって順次、行われる。
【００４７】
次に、上ラインから下ラインに向かって順次、センサ素子３３およびモニタ用センサ３３Ｍにおける蓄積ノードＰ１の電圧値をリセット電圧Ｖｒｓｔ１でリセットする処理を行う（Ｒｅｓｅｔ期間）。次に、バックライト１５がオンしている状態で露光（光電変換素子ＰＤ１によって変換された電荷を蓄積ノードＰ１に蓄積）を行う（露光期間（明））。次に、上ラインから下ラインに向かって順次、センサ素子３３およびモニタ用センサ３３Ｍにおける蓄積ノードＰ１の電圧値をセンサ検出信号として読み出す処理を行う（Ｒｅａｄ期間）。
【００４８】
次に、再び、上ラインから下ラインに向かって順次、センサ素子３３およびモニタ用センサ３３Ｍにおける蓄積ノードＰ１の電圧値をリセット電圧Ｖｒｓｔ１でリセットする処理を行う（Ｒｅｓｅｔ期間）。次に、バックライト１５がオフしている状態で露光（光電変換素子ＰＤ１によって変換された電荷を蓄積ノードＰ１に蓄積）を行う（露光期間（滅））。次に、上ラインから下ラインに向かって順次、センサ素子３３およびモニタ用センサ３３Ｍにおける蓄積ノードＰ１の電圧値をセンサ検出信号として読み出す処理を行う（Ｒｅａｄ期間）。
【００４９】
以上のように、Ｒｅｓｅｔ期間を挟みつつ、バックライト１５がオンしている状態での露光とオフしている状態での露光を行い、各状態でのセンサ検出信号を読み出す処理を行う。以降、この一連の処理を順次繰り返す。なお、（Ｒｅｓｅｔ＆Ｒｅａｄ期間）は、一連の（Ｒｅｓｅｔ期間）、（露光期間）、および（Ｒｅａｄ期間）を所定数繰り返すごとに行われる。
【００５０】
［近接物体の検出の具体例］
図１１（Ａ）は、この表示装置において、強い外光Ｌ０がある場合にＩ／Ｏディスプレイパネル２０のセンサエリア２１に近接物体（指ｆ）がある状態を示し、図１１（Ｂ）はその状態におけるセンサ出力電圧（受光出力電圧）の例を示している。例えば図１１（Ａ）に示したように、入射する外光（環境光）Ｌ０が強い場合には、バックライト１５を点灯させた状態での受光出力電圧Ｖon101は、図１１（Ｂ）に示したようになる。すなわち、パネル上のセンサエリア２１内において指ｆが近接する個所以外では、ほとんど外光Ｌ０の明るさのみに対応した電圧値Ｖａとなる。また、指ｆが近接する個所では、指ｆの表面で反射したバックライト１５からの照明光Ｌｏｎの明るさに対応した電圧値Ｖｂに低下する。これに対して、バックライト１５を消灯させた状態での受光出力電圧Ｖoff101は、指ｆが近接する個所以外では、外光Ｌ０の明るさに対応した電圧値Ｖａとなる点は同じであるが、指ｆが近接する個所では、ほとんど外光Ｌ０が遮断された状態であり、非常にレベルの低い電圧値Ｖｃとなる。
【００５１】
図１２（Ａ）は、この表示装置において、外光Ｌ０が弱い場合にＩ／Ｏディスプレイパネル２０のセンサエリア２１に近接物体（指ｆ）がある状態を示し、図１２（Ｂ）はその状態におけるセンサ出力電圧（受光出力電圧）の例を示している。例えば図１２（Ａ）に示したように、入射する外光Ｌ０が弱い（ほとんどない）状態では、バックライト１０５を点灯させた状態での受光出力電圧Ｖon201は、図１２（Ｂ）に示したようになる。すなわち、センサエリア２１内において指ｆが近接する個所以外では、外光Ｌ０が少ないために非常にレベルの低い電圧値Ｖｃとなる。また、センサエリア２１内において指ｆが近接する個所では、指ｆの表面で反射したバックライト１５からの照明光Ｌｏｎの明るさに対応した電圧値Ｖｂに上昇する。これに対して、バックライト１５を消灯させた状態での受光出力電圧Ｖoff２は、指ｆが近接する個所とそれ以外の個所のいずれでも、非常にレベルの低い電圧値Ｖｃのままで変化がない。
【００５２】
このようにして、センサエリア２１のうちの指ｆが近接していない個所では、外光Ｌ０がある場合とない場合とで、受光出力電圧が大きく異なっている。一方、表示エリア２１のうちの指ｆが近接している個所では、外光Ｌ０の有無に関係なく、バックライト１５の点灯時の電圧Ｖｂと、バックライト１５の消灯時の電圧Ｖｃとが、ほぼ同じような状態となっている。よって、バックライト１０の点灯時の電圧と消灯時の電圧との差分を検出することにより、電圧Ｖｂと電圧Ｖｃとの差のように、一定以上の差がある個所が、物体が近接等した個所であると判断することができる。
【００５３】
画像処理部１４（図１）では、例えば図１３に示したような差分画像Ｃを求める。画像Ｂは、バックライト１５による照明光Ｌｏｎが照射されている状態で得られたセンサ素子３３からのセンサ検出信号に基づく画像の例を示している。画像Ａは、バックライト１５による照明光Ｌｏｎが照射されていない状態で得られたセンサ素子３３からのセンサ検出信号に基づく画像の例を示している。これら画像Ａと画像Ｂとの差分画像Ｃから、物体の位置などを検出することができる。
【００５４】
［温度による特性変化］
図１４は、センサ素子３３における温度上昇による蓄積ノードＰ１の電圧変化を示している。なお、図１４は、センサ素子３３に入射光がない状態（暗状態）での特性である。横軸は温度、縦軸は蓄積ノードＰ１の電圧を示している。図１４には、光電変換素子ＰＤ１が温度上昇した場合の蓄積ノードＰ１の電圧変化と、リセット用トランジスタＴｒ１が温度上昇した場合の蓄積ノードＰ１の電圧変化とを示している。図１４から分かるように、光電変換素子ＰＤ１の温度変化が、蓄積ノードＰ１の電圧に影響を与えている。一方、リセット用トランジスタＴｒ１の温度変化は、蓄積ノードＰ１の電圧にほとんど影響を与えない、
【００５５】
図１５は、光電変換素子ＰＤ１の単独での温度特性を示している。なお、図１５は、光電変換素子ＰＤ１に入射光がない状態（暗状態）での特性である。すなわち、光電変換素子ＰＤ１の暗電流の温度特性を示している。図１５に示したように、光電変換素子ＰＤ１は、入射光がない状態であっても暗電流（熱励起電流）が流れるが、この暗電流は、温度によって変化し、高温になるほど多くの電流が流れる特性がある。この暗電流があることにより、図１４に示したような、温度による蓄積ノードＰ１の電圧変化を生じさせる。特に高温になった場合には、暗電流の影響が大きくなり、蓄積ノードＰ１の電圧が上昇して蓄積ノードＰ１が飽和状態になってしまい、センサとしての検出動作に悪影響を与えるおそれがある。
本実施の形態では、この温度変化に伴う暗電流の影響を軽減するために、モニタ用センサ３３Ｍを用いて、暗電流による蓄積ノードＰ１の充電電圧に相当する電圧値を取得し、それに基づいて以下で説明するような、リセット電圧Ｖｒｓｔ１の可変制御を行う。
【００５６】
［リセット電圧制御部１６による制御動作の具体例］
図１６は、図８および図９の回路によって実現されるリセット電圧Ｖｒｓｔ１の可変制御の流れを示している。リセット電圧制御部１６は、モニタ用センサ３３Ｍにおいて、蓄積ノードＰ１の電圧値を所定の基準リセット電圧（Ｖｒｓｔ１＝０（Ｖ））によってリセットしている期間中に読み出されたセンサ検出信号の基準電圧値をＶｓｉｇ０とする（ステップＳ１，Ｓ２）。図９の回路では、増幅器５０、Ａ／Ｄ変換器５１およびＲＡＭ５２による処理に対応する。
【００５７】
また、蓄積ノードＰ１の電圧値がリセット用トランジスタＴｒ１によってリセットされた後、所定の露光期間経過後に読み出されたセンサ検出信号の電圧値をＶｓｉｇとする（ステップＳ３）。図９の回路では、増幅器５３、およびＡ／Ｄ変換器５４による処理に対応する。この電圧値Ｖｓｉｇは、バックライト１５による照明光が照射されていない状態での露光期間（図１０の（露光期間（滅）））の経過後に読み出されたものであることが好ましい。
【００５８】
そして、次に、
Ｖｓｉｇ０−Ｖｓｉｇ＝α
で表される差分αを、暗電流による蓄積ノードＰ１の充電電圧に相当する電圧値として求める（ステップＳ４）。図９の回路では、差分器５５による処理に対応する。なお、モニタ用センサ３３Ｍが複数ある場合には、例えば、複数のモニタ用センサ３３Ｍのそれぞれから求められた差分αの値を平均し、その平均値を差分αとして後の処理で用いるなどすれば良い。
【００５９】
次に、リセット電圧制御部１６は、差分αに所定のオフセット値βを重畳し、１以下の所定の係数ｋを掛けた値、
ｋ（α＋β）
を求める（ステップＳ５，Ｓ６）。図９の回路では、加算器５６および乗算器５７による処理に対応する。係数ｋは、変化に対する応答が小さくなるように（リセット電圧Ｖｒｓｔ１の急激な変化が起こらないように）するための係数である。係数ｋは、例えば０．２５程度に設定される。βは例えば−１．５〜０程度の値に設定される。
【００６０】
次に、１つ前のリセット電圧Ｖｒｓｔ１を（Ｖｒｓｔ１＿ｏｌｄ）とし、ｋ（α＋β）に加算した値、
Ｖｒｓｔ１＝Ｖｒｓｔ１＿ｏｌｄ＋ｋ（α＋β）
を求め、これをあらたなリセット電圧Ｖｒｓｔ１として出力する（ステップＳ７）。図９の回路では、ＲＡＭ５８、加算器５９、およびＤ／Ａ変換器６０による処理に対応する。
【００６１】
その後、あらたなリセット電圧Ｖｒｓｔ１でリセットした後のセンサ検出信号の電圧値Ｖｓｉｇを求め、差分αを再度求める処理を行う（ステップＳ８，Ｓ９）。そして、ステップＳ５〜Ｓ７の処理を繰り返すループを行う。このループを繰り返すことにより、差分αが所定のオフセット値−βの範囲内に収まるように制御される。すなわち、蓄積ノード電圧が−βになるよう、制御される。また、所定数のループを繰り返すごとに、ステップＳ１と同様にして、基準電圧値Ｖｓｉｇ０を求める処理を再度行う（ステップＳ１０）。これにより、温度変化による基準電圧値Ｖｓｉｇ０の変化にも対応することができる。
【００６２】
このようにして、リセット電圧制御部１６は、差分αに所定のオフセット値βを重畳し、１以下の所定の係数ｋを掛けた値、
ｋ（α＋β）
をセンサ素子３３とモニタ用センサ３３Ｍとにおけるリセット電圧Ｖｒｓｔ１に反映させるフィードバック制御を行う。これにより、モニタ用センサ３３Ｍにおけるセンサ検出信号の電圧値Ｖｓｉｇが所定のオフセット値βの範囲内に収まるように制御される。
【００６３】
図１７は、図１６に示したリセット電圧Ｖｒｓｔ１の可変制御を、基準温度よりも低温にある場合に実行した例を示している。図１８は、図１６に示すリセット電圧の可変制御を、基準温度よりも低温にある状態で実行した場合に、センサ出力電圧の差分値αが所定オフセット値−βに収束する様子を示している。なお、図１７および図１８において、横軸はフレーム数を単位とした時間経過を表している。ここでいうフレーム数とは、図１６に示したフローにおいて、１回目の露光期間を経て得られた検出信号（撮像フレーム）をｆｒａｍｅ１とし、Ｎ回目（Ｎ＝２以上の整数）の露光期間を経て得られた検出信号をｆｒａｍｅＮとしたものであることを意味している。
【００６４】
図１９は、図１６に示すリセット電圧の可変制御を、基準温度よりも高温にある場合に実行した例を示している。図２０は、図１６に示すリセット電圧の可変制御を、基準温度よりも高温にある状態で実行した場合に、センサ出力電圧の差分値αが所定オフセット値−βに収束する様子を示している。図１９および図２０において、横軸は図１７および図１８と同様、フレーム数を単位とした時間経過を表している。
【００６５】
このように本実施の形態に係る入力機能付き表示装置によれば、センサ素子３３における蓄積ノードＰ１の電圧値をリセットするためのリセット電圧Ｖｒｓｔ１を、温度による光電変換素子の特性変化に応じて可変制御するようにしたので、温度変化に伴う暗電流の影響を軽減して、安定した検出動作を行うことができる。
【００６６】
ところで、光電変換素子ＰＤ１が受光するバックライト１５からの照明光Ｌｏｎには、近接物体からの反射光だけでなく、直接的に光電変換素子ＰＤ１に入射したり、さらにはパネル内での内部反射により入射する成分がある。このバックライト１５からの直接光または内部反射光の成分が、蓄積ノードＰ１に蓄積されてしまう問題がある。リセット電圧Ｖｒｓｔ１の可変制御を行うことにより、この直接光または内部反射光による充電電圧の影響も軽減することができる。また、センサ素子３３において、リセット電圧Ｖｒｓｔ１を与えた場合に、素子や配線間の容量カップリングによって、蓄積ノードＰ１に電圧降下が生じる問題がある。リセット電圧Ｖｒｓｔ１の可変制御を行うことにより、この電圧降下による充電電圧の影響も軽減することができる。
【００６７】
［アプリケーションプログラムの実行例］
次に、図２１〜図２４を参照して、上述した近接物体の検出処理によって検出された物体の位置情報等を利用した、アプリケーションプログラム実行部１１によるアプリケーションプログラム実行例について、いくつか説明する。
【００６８】
図２１（Ａ）に示した第１の例は、Ｉ／Ｏディスプレイパネル２０の表面を指先６１で触れて、その触れた個所の軌跡を描画ライン６１１として画面に表示させるようにした例である。
【００６９】
図２１（Ｂ）に示した第２の例は、手の形を用いたジェスチャ認識のものである。具体的には、Ｉ／Ｏディスプレイパネル２０に触れた（または近接した）手６２の形状を認識して、その認識した手の形を画像として表示させ、その表示オブジェクトの移動６２１で、何らかの処理を行うようにしたものである。
【００７０】
図２２に示した第３の例は、閉じた状態の手６３Ａから、開いた状態の手６３Ｂに変化させて、それぞれの状態の手の接触または近接をＩ／Ｏディスプレイパネル２０で画像認識させて、その画像認識に基づいた処理を実行させるようにしたものである。これらの認識に基づいて処理を行うことで、例えばズームインなどの指示を行うことができる。また、このような指示ができることで、例えばＩ／Ｏディスプレイパネル２０をパーソナルコンピュータ装置に接続して、そのコンピュータ装置上でコマンドを切り替えている操作などを、これらの画像認識で、より自然な形で入力することができる。
【００７１】
図２３に示した第４の例は、Ｉ／Ｏディスプレイパネル２０を２台用意して、２台のＩ／Ｏディスプレイパネル２０を何らかの伝送手段で接続するようにしたものである。このような構成で、一方のＩ／Ｏディスプレイパネル２０において接触または近接を検出した画像を、他方のＩ／Ｏディスプレイパネル２０に伝送して表示させて、両ディスプレイパネルを操作するユーザ間でコミュニケーションをとるようにしてもよい。例えば図２３に示したように、一方のＩ／Ｏディスプレイパネル２０で画像認識した手６５の手形の画像を送信して、他方のＩ／Ｏディスプレイパネル２０に同一の手形６４２を表示させる処理が可能になる。また例えば、他方のＩ／Ｏディスプレイパネル２０を手６４で触れて表示された軌跡６４１を、一方のＩ／Ｏディスプレイパネル２０に送って表示させる等の処理が可能になる。このようにして、描画している状態を動画で伝達し、手書きの文字や図形などを相手に送ることで、新しいコミュニケーションツールとなる可能性がある。このような例としては、例えば、Ｉ／Ｏディスプレイパネル２０を携帯電話端末の表示パネルに適用すること等が想定される。なお、図２３ではＩ／Ｏディスプレイパネル２０を２台用意した例を示したが、３台以上のＩ／Ｏディスプレイパネル２０を伝送手段で接続して同様の処理を行うことも可能である。
【００７２】
また、図２４の第５の例に示したように、筆６６を使用してＩ／Ｏディスプレイパネル２０の表面で文字を書くように触れさせて、その筆６６が触れた個所をＩ／Ｏディスプレイパネル２０に画像６６１として表示させることで、毛筆による手書きの入力が可能になる。この場合には、毛筆の細かいタッチまで認識して実現することが可能である。従来の手書き認識の場合には、例えば一部のデジタイザにおいて、特殊なペンの傾きを電界検出で実現していたが、本例では、本物の毛筆の接触面そのものを検知することにより、より現実的な感覚で情報入力を行える。
【００７３】
＜モジュールおよび適用例＞
次に、図２５〜図２９を参照して、以上で説明した入力機能付き表示装置の適用例について説明する。この表示装置は、外部から入力された映像信号あるいは内部で生成した映像信号を、画像あるいは映像として表示するあらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。例えば以下で説明するようなテレビジョン装置，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あるいはビデオカメラなどの電子機器に適用することが可能である。
【００７４】
（適用例１）
図２５は、電子機器の第１の例としてのテレビジョン装置の外観を表したものである。このテレビジョン装置は、例えば、フロントパネル５１１およびフィルターガラス５１２を含む映像表示画面部５１０を有している。このようなテレビジョン装置における映像表示画面部５１０に、上述の入力機能付き表示装置を適用することが可能である。
【００７５】
（適用例２）
図２６（Ａ），（Ｂ）は、電子機器の第２の例としてのデジタルカメラの外観を表したものである。このデジタルカメラは、例えば、フラッシュ用の発光部５２１、表示部５２２、メニュースイッチ５２３およびシャッターボタン５２４を有している。このようなデジタルカメラにおける表示部５２２に、上述の入力機能付き表示装置を適用することが可能である。
【００７６】
（適用例３）
図２７は、電子機器の第３の例としてのノート型パーソナルコンピュータの外観を表したものである。このノート型パーソナルコンピュータは、例えば、本体５３１，文字等の入力操作のためのキーボード５３２および画像を表示する表示部５３３を有している。このようなノート型パーソナルコンピュータにおける表示部５３３に、上述の入力機能付き表示装置を適用することが可能である。
【００７７】
（適用例４）
図２８は、電子機器の第４の例としてのビデオカメラの外観を表したものである。このビデオカメラは、例えば、本体部５４１，この本体部５４１の前方側面に設けられた被写体撮影用のレンズ５４２，撮影時のスタート／ストップスイッチ５４３および表示部５４４を有している。このようなビデオカメラにおける表示部５４４に、上述の入力機能付き表示装置を適用することが可能である。
【００７８】
（適用例５）
図２９（Ａ）〜（Ｇ）は、電子機器の第５の例としての携帯電話機の外観を表したものである。この携帯電話機は、例えば、上側筐体７１０と下側筐体７２０とを連結部（ヒンジ部）７３０で連結したものであり、ディスプレイ７４０，サブディスプレイ７５０，ピクチャーライト７６０およびカメラ７７０を有している。このような携帯電話機におけるディスプレイ７４０またはサブディスプレイ７５０に、上述の入力機能付き表示装置を適用することが可能である。
【００７９】
＜他の実施の形態＞
本発明は、上記実施の形態、およびその適用例に限定されず種々の変形実施が可能である。
例えば、上記実施の形態等では、バックライト１５を備えた液晶パネルからなるＩ／Ｏディスプレイパネル２０の場合で説明したが、表示用のバックライトが検出用照明を兼ねてもよいし、検出専用の照明を設けてもよい。また、検出用照明を設ける場合には、可視光領域以外の波長領域の光（例えば、赤外光）を用いるのがより好ましい。
【００８０】
さらに、上記実施の形態等では、複数の表示画素３１ＲＧＢと複数のセンサ素子３３とを含む表示パネル（Ｉ／Ｏディスプレイパネル２０）を有する入力機能付き表示装置について説明したが、本発明は表示装置以外にも適用可能である。例えば表示機能のない単なるセンサ装置としても適用可能である。この場合、例えばＩ／Ｏディスプレイパネル２０に代えて、表示画素３１ＲＧＢを設けずに複数のセンサ素子３３のみを１つの面内にマトリクス状に配置することにより構成されたセンサパネルを備えるようにすれば良い。
【符号の説明】
【００８１】
１１…アプリケーションプログラム実行部、１２…表示ドライブ回路、１３…受光ドライブ回路、１３Ａ…フレームメモリ、１４…画像処理部、１５…バックライト、１６…リセット電圧制御部、１７…フィードバック演算部、１８…リセット電圧生成部、２０…Ｉ／Ｏディスプレイパネル、２０Ａ…パネル上部、２０Ｂ…パネル下部、２１…表示エリア（センサエリア）、２２…表示用Ｈドライバ、２３…表示用Ｖドライバ、２４…センサ用Ｖドライバ、２５…センサ読み出し用Ｈドライバ、３１…画素、３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂ，３１ＲＧＢ…表示画素、３２…配線部、３３…センサ素子（撮像画素）、３３Ｍ…モニタ用センサ、３４…画素基板、３５…対向基板、３６…配線部、３７…遮光体、４１…読み出し線、５０…増幅器、５１…Ａ／Ｄ変換器、５２…ＲＡＭ、５３…増幅器、５４…Ａ／Ｄ変換器、５５…差分器、５６…加算器、５７…乗算器、５８…ＲＡＭ、５９…加算器、６０…Ｄ／Ａ変換器、５１０…映像表示画面部、５１１…フロントパネル、５１２…フィルターガラス、５２１…発光部、５２２…表示部、５２３…メニュースイッチ、５２４…シャッターボタン、５３１…本体、５３２…キーボード、５３３…表示部、５４１…本体部、５４２…レンズ、５４３…スタート／ストップスイッチ、５４４…表示部、７１０…上部筐体、７２０…下部筐体、７３０…連結部、７４０…ディスプレイ、７５０…サブディスプレイ、７６０…ピクチャーライト、７７０…カメラ、６１…指先、６１１…描画ライン、６２…手、６２１…オブジェクトの移動（手のひらツール）、６３Ａ，６３Ｂ，６４，６５…手、６４１…軌跡、６４２…手形、６６…筆、６６１…画像、Ｒｅｓｅｔ…リセット制御信号線、Ｒｅａｄ…リード制御信号線、ＰＤ１…光電変換素子、Ｔｒ１…リセット用トランジスタ、Ｔｒ２…増幅用トランジスタ、Ｔｒ３…選択・読み出し用トランジスタ、Ｃ０…蓄積容量、Ｐ１…蓄積ノード、Ｖｓｉｇ…モニタ出力値、Ｖｓｉｇ０…初期モニタ出力値、ＶＤＤ…電源電圧、Ｖｒｓｔ１…リセット電圧、Ｌ０…外光（環境光）、Ｌｏｎ…バックライトによる照明光、ｆ…物体（指）、ｏｂ１…物体（ペン）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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