(57)【要約】【課題】環境光検出専用の受光素子を設けなくても、環境光の強度を検出することのできる位置検出装置、位置検出機能付き表示装置、および電子機器を提供すること。【解決手段】位置検出機能付き表示装置１００では、照明装置４０から出射された照明光を液晶パネル２０によって光変調して画像を表示する。また、画像と重なる領域に設定された検出領域１０Ｒ内に赤外光からなる位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄの強度分布を形成し、対象物体Ｏｂの位置を検出する。かかる位置検出については、１フレーム周期内において画像表示期間に続いて実行されるブランキング期間で行なうとともに、かかるブランキング期間では、バックライト用の照明装置４０の照明用光源４１を消灯状態とする。【選択図】図３
2011086220.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶パネル、該液晶パネルで光変調される照明光を出射する照明用光源、および１フレーム期間中に画像表示期間と画像表示を休止するブランキング期間とをもって前記液晶パネルを駆動するためのタイミング制御部を備えた液晶装置と、
該液晶装置により表示された画像と重なる領域に設定された検出領域内の対象物体の位置を検出する位置検出装置と、
を有する位置検出機能付き表示装置であって、
前記位置検出装置は、前記検出領域に赤外光からなる位置検出光の強度分布を形成するための位置検出用光源と、前記検出領域内の前記対象物体で反射した位置検出光を検出する光検出器と、前記光検出器での検出結果に基づいて前記対象物体の位置を検出する位置検出部と、を備え、
前記タイミング制御部は、前記ブランキング期間中、前記照明用光源を消灯状態とするとともに、前記位置検出用光源を点灯状態とし、
前記位置検出部は、前記ブランキング期間における前記光検出器での検出結果に基づいて前記対象物体の位置を検出することを特徴とする位置検出機能付き表示装置。
【請求項２】
前記照明装置は、環境光の強度または画像の輝度に応じて、前記照明用光源から出射される照明光の強度を変化させることを特徴とする請求項１に記載の位置検出機能付き表示装置。
【請求項３】
前記照明用光源および前記位置検出用光源は、発光ダイオードであることを特徴とする請求項１または２に記載の位置検出機能付き表示装置。
【請求項４】
前記照明用光源および前記位置検出用光源は、共通の駆動用ＩＣによって駆動されることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の位置検出機能付き表示装置。
【請求項５】
前記駆動用ＩＣは、前記照明用光源および前記位置検出用光源に供給する駆動信号を生成する駆動回路と、前記タイミング制御部による制御に基づいて、前記表示期間中は前記照明用光源に前記駆動信号を供給し、前記ブランキング期間中は前記照明用光源に対する前記駆動信号の供給を休止して前記位置検出用光源に前記駆動信号を供給するスイッチ回路と、を備えていることを特徴とする請求項４に記載の位置検出機能付き表示装置。
【請求項６】
前記照明用光源と前記位置検出用光源とは、アノードおよびカソードのうちの一方の電極同士が電気的に接続され、他方の電極は互いに独立して前記駆動用ＩＣに電気的に接続されており、
前記駆動用ＩＣは、前記照明用光源および前記位置検出用光源の双方の前記一方の電極と電気的に接続された第１端子と、前記照明用光源の前記他方の電極と電気的に接続された第２端子と、前記位置検出用光源の前記他方の電極と電気的に接続された第３端子と、を備え、
前記スイッチ回路は、前記駆動回路と前記第２端子とを電気的に接続した状態と、前記駆動回路と前記第３端子とが電気的に接続された状態とに切り換わることを特徴とする請求項５に記載の位置検出機能付き表示装置。
【請求項７】
前記位置検出装置は、１回の前記ブランキング期間中に、前記強度分布として、第１方向の第１強度分布と当該第１方向と交差する第２方向の第２強度分布とを時間をずらして形成して、前記第１方向における前記対象物体の位置および前記第２方向における前記対象物体の位置を検出することを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の位置検出機能付き表示装置。
【請求項８】
前記位置検出装置は、１回の前記ブランキング期間中に、前記強度分布として第１方向の第１強度分布を形成して当該第１方向の前記対象物体の位置を検出し、今回とは別の前記ブランキング期間中に、前記強度分布として前記第１方向に交差する第２方向の第２強度分布を形成して当該第２方向の前記対象物体の位置を検出することを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の位置検出機能付き表示装置。
【請求項９】
前記液晶装置は、前記液晶パネル上に画像を表示する直視型の表示装置であることを特徴とする請求項１乃至８の何れか一項に記載の位置検出機能付き表示装置。
【請求項１０】
前記画像表示装置は、前記液晶パネルにより変調された光を投射して画像を表示する投射型の表示装置であることを特徴とする請求項１乃至８の何れか一項に記載の位置検出機能付き表示装置。
【請求項１１】
照明装置から出射された照明光を液晶パネルによって光変調して出射する画像表示期間、および画像表示を休止するブランキング期間を１フレーム期間中に実行するとともに、前記画像と重なる領域に設定された検出領域内の対象物体の位置を検出する位置検出機能付き表示装置の駆動方法であって、
前記ブランキング期間では、前記照明装置の照明用光源を消灯状態とするとともに、前記検出領域に赤外光からなる位置検出光の強度分布を形成し、当該検出領域内の前記対象物体で反射した位置検出光の検出結果に基づいて前記対象物体の位置を検出することを特徴とする位置検出機能付き表示装置の駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位置検出装置を備えた位置検出機能付き表示装置、および当該位置検出機能付き表示装置の駆動方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話、カーナビゲーション、パーソナルコンピューター、券売機、銀行の端末などの電子機器では、近年、液晶装置の前面にタッチパネルが配置された位置検出機能付き表示装置が用いられ、かかる位置検出機能付き表示装置では、液晶装置に表示された画像を参照しながら、情報の入力を行なう。このようなタッチパネルは、検出領域内において対象物体の位置を検出する位置検出装置として構成されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に記載の位置検出装置は光学式であり、液晶パネルを備えた直視型の液晶装置に対して入力操作側に透光板が設けられ、透光板に対して入力操作側とは反対側に位置検出用光源および受光素子などが設けられている。かかる位置検出装置では、位置検出用光源から出射された赤外光を透光板を介して入力操作側に出射し、対象物体で反射した位置検出光を受光素子で受光する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】ＵＳＰａｔｅｎｔ  Ｎｏ．６９２７３８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、液晶装置では、照明装置から出射された照明光を液晶パネルで光変調して画像を表示するため、赤外光を利用して検出領域内の対象物体の位置を光学的に検出しようとすると、光検出器が照明光に含まれている赤外成分も検出してしまい、位置検出精度が低下するという問題点がある。特に、環境光の強度に応じて照明装置から出射される照明光の強度を制御する場合や、表示される画像の輝度に応じて照明装置から出射される照明光の強度を制御する場合には、照明装置から出射される赤外成分の強度が変化するため、位置検出精度が著しく低下するという問題点がある。また、照明光は輝度が高いため、発熱が大である。このため、位置検出の際、照明用光源や照明光による熱が位置検出精度を低下させるという問題点もある。
【０００６】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、照明光の影響を受けずに検出領域内の対象物体の位置を光学的に検出することのできる位置検出機能付き表示装置および位置検出機能付き表示装置の駆動方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は、液晶パネル、該液晶パネルで光変調される照明光を出射する照明用光源、および１フレーム期間中に画像表示期間と画像表示を休止するブランキング期間とをもって前記液晶パネルを駆動するためのタイミング制御部を備えた液晶装置と、該液晶装置により表示された画像と重なる領域に設定された検出領域内の対象物体の位置を検出する位置検出装置と、を有する位置検出機能付き表示装置であって、前記位置検出装置は、前記検出領域に赤外光からなる位置検出光の強度分布を形成するための位置検出用光源と、前記検出領域内の前記対象物体で反射した位置検出光を検出する光検出器と、前記光検出器での検出結果に基づいて前記対象物体の位置を検出する位置検出部と、を備え、前記タイミング制御部は、前記ブランキング期間中、前記照明用光源を消灯状態とするとともに、前記位置検出用光源を点灯状態とし、前記位置検出部は、前記ブランキング期間における前記光検出器での検出結果に基づいて前記対象物体の位置を検出することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明は、照明装置から出射された照明光を液晶パネルによって光変調して出射する画像表示期間、および画像表示を休止するブランキング期間を１フレーム期間中に実行するとともに、前記画像と重なる領域に設定された検出領域内の対象物体の位置を検出する位置検出機能付き表示装置の駆動方法であって、前記ブランキング期間では、前記照明装置の照明用光源を消灯状態とするとともに、前記検出領域に赤外光からなる位置検出光の強度分布を形成し、当該検出領域内の前記対象物体で反射した位置検出光の検出結果に基づいて前記対象物体の位置を検出することを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る位置検出機能付き表示装置では、照明装置から出射された照明光を液晶パネルによって光変調して画像を表示するとともに、画像と重なる領域に設定された検出領域内の対象物体の位置を検出する。また、位置検出については、１フレーム期間において画像表示期間に続いて実行されるブランキング期間で行なうとともに、かかるブランキング期間では、照明装置の照明用光源を消灯状態とする。このため、照明光に赤外成分が含まれる場合でも、かかる赤外成分が位置検出に影響を及ぼさない。また、位置検出の際、照明用光源が消灯状態にあるため、照明用光源や照明光による熱が位置検出に影響を及ぼすことを抑制することができる。従って、本発明によれば、高い精度で位置検出精度を行なうことができる。また、照明用光源が消灯状態となるのは、ブランキング期間であるため、表示される画像の品位を低下することがない。
【００１０】
本発明は、前記照明装置が、環境光の強度または画像の輝度に応じて、前記照明用光源から出射される照明光の強度を変化させる場合に適用すると特に効果的である。すなわち、照明用光源から出射される照明光の強度が変化する場合、照明光に含まれる赤外成分の強度も変化するため、照明用光源が点灯状態で位置検出を行なうと、位置検出精度が著しく低下することになる。しかるに本発明では、照明用光源が消灯状態で位置検出を行なうので、照明光に含まれる赤外成分の強度変化が位置検出に影響を及ぼさない。それ故、照明光の強度が変化する場合でも、高い精度で位置検出精度を行なうことができる。
【００１１】
本発明において、前記照明用光源および前記位置検出用光源は、発光ダイオードであることが好ましい。照明用光源および位置検出用光源が発光ダイオードであれば、ランプなどを用いた場合と違って、点灯および消灯を行なう際の応答性に優れているため、画像表示期間とブランキング期間とにおいて、照明用光源の点灯および消灯の切り替えを行なうことができる。また、位置検出用光源については、画像表示期間中は消灯状態にして、ブランキング期間のみ点灯させることもできるので、低消費電力化を図ることもできる。
【００１２】
本発明において、前記照明用光源および前記位置検出用光源は、共通の駆動用ＩＣによって駆動されることが好ましい。このように構成すると、位置検出機能付き表示装置の構成を簡素化することができる。
【００１３】
本発明において、前記駆動用ＩＣは、前記照明用光源および前記位置検出用光源に供給する駆動信号を生成する駆動回路と、前記タイミング制御部による制御に基づいて、前記表示期間中は前記照明用光源に前記駆動信号を供給し、前記ブランキング期間中は前記照明用光源に対する前記駆動信号の供給を休止して前記位置検出用光源に前記駆動信号を供給するスイッチ回路と、を備えていることが好ましい。このように構成すると、照明用光源および位置検出用光源に対して駆動回路を共通化することができるので、駆動用ＩＣでの回路構成を簡素化することができる。
【００１４】
本発明において、前記照明用光源と前記位置検出用光源とは、アノードおよびカソードのうちの一方の電極同士が電気的に接続され、他方の電極は互いに独立して前記駆動用ＩＣに電気的に接続されており、前記駆動用ＩＣは、前記照明用光源および前記位置検出用光源の双方の前記一方の電極と電気的に接続された第１端子と、前記照明用光源の前記他方の電極と電気的に接続された第２端子と、前記位置検出用光源の前記他方の電極と電気的に接続された第３端子と、を備え、前記スイッチ回路は、前記駆動回路と前記第２端子とを電気的に接続した状態と、前記駆動回路と前記第３端子とが電気的に接続された状態とに切り換わることが好ましい。このように構成すると、駆動用ＩＣの端子数を減らすことができるので、駆動用ＩＣの小型化および低コスト化を図ることができる。
【００１５】
本発明において、前記位置検出装置は、１回の前記ブランキング期間中に、前記強度分布として、第１方向の第１強度分布と当該第１方向と交差する第２方向の第２強度分布とを時間をずらして形成して、前記第１方向における前記対象物体の位置および前記第２方向における前記対象物体の位置を検出することが好ましい。
【００１６】
本発明において、前記位置検出装置は、１回の前記ブランキング期間中に、前記強度分布として第１方向の第１強度分布を形成して当該第１方向の前記対象物体の位置を検出し、今回とは別の前記ブランキング期間中に、前記強度分布として前記第１方向に交差する第２方向の第２強度分布を形成して当該第２方向の前記対象物体の位置を検出する構成を採用してもよい。
【００１７】
本発明は、前記液晶装置は、前記液晶パネル上に画像を表示する直視型の表示装置である場合に適用することができる。
【００１８】
本発明は、前記画像表示装置が、前記液晶パネルにより変調された光を投射して画像を表示する投射型の表示装置である場合に適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態１に係る位置検出機能付き表示装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る位置検出機能付き表示装置の具体的構成を模式的に示す斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る位置検出機能付き表示装置の具体的構成を模式的に示す分解斜視図である。
【図４】（ａ）、（ｂ）は各々、本発明の実施の形態１に係る位置検出機能付き表示装置の断面構成を模式的に示す断面図、および位置検出光の強度分布を示す説明図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る位置検出機能付き表示装置で行う駆動方法を示すタイミンングチャートである。
【図６】本発明の実施の形態１に係る位置検出機能付き表示装置の光源駆動部の構成を示す説明図である。
【図７】本発明に係る位置検出機能付き表示装置を用いた電子機器の説明図である。
【図８】本発明の実施の形態２に係る位置検出機能付き表示装置の具体的構成を模式的に示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に、図面を参照して本発明について説明する。以下の実施形態は、代表的な電気光学装置であるＴＦＴアクティブマトリクス駆動形式の液晶装置に本発明に係る光検出装置を構成したものである。なお、以下の説明で参照する図においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならしめてある。また、以下の説明においては、検出領域内における面内方向をＸＹＺ直交座標におけるＸＹ面とし、検出領域内における面内方向に直交する方向をＺ軸方向として説明する。
【００２１】
［実施の形態１］
（電気的構成）
図１は、本発明の実施の形態１に係る位置検出機能付き表示装置の電気的構成を示すブロック図である。図１に示す位置検出機能付き表示装置１００は、全透過型の液晶装置２００を備えており、かかる液晶装置２００は、液晶パネル２０、画像処理回路２０２、タイミング制御部２０３、電源回路２０１、照明装置４０、および光源駆動部５０などを備えている。画像処理回路２０２、タイミング制御部２０３および電源回路２０１は、液晶パネル２０に接続されたフレキシブル基板（図示せず）に実装されたＩＣなどにより構成され、照明装置４０は、液晶パネル２０の外部に構成されている。ここで、照明装置４０は照明用光源４１を備えており、光源駆動部５０は、照明用光源４１を駆動して点灯させる。
【００２２】
タイミング制御部２０３では、液晶パネル２０の各画素２０ａを駆動するためのドットクロックが生成され、このドットクロックに基づいて、クロック信号ＶＣＫ、ＨＣＫ、反転クロック信号ＶＣＫＢ、ＨＣＫＢ、転送開始パルスＨＳＰ、ＶＳＰが生成される。画像処理回路２０２は、外部から入力画像データが入力されると、この入力画像データに基づいて各色（赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ））に対応する画像信号を生成し、液晶パネル２０に供給する。電源回路２０１は、複数の電源ＶＤＤ、ＶＳＳ、ＶＨＨ、ＶＬＬを生成して液晶パネル２０に供給する。
【００２３】
かかる構成の液晶装置２００では、後述するように、タイミング制御部２０３は、入力画像データから垂直同期信号Ｖｓｙｎｃを抽出し、かかる垂直同期信号Ｖｓｙｎｃに基づいて、液晶パネル２０で１フレーム分の画像を表示させた後、次の垂直同期信号Ｖｓｙｎｃに同期して、次の１フレーム分の画像を表示させる。
【００２４】
図１に示す液晶パネル２０は、その中央領域に複数の画素２０ａがマトリクス状に配列された画素領域２０ｂ（画像表示領域２０Ｒ）を備えている。かかる液晶パネル２０において、後述する素子基板には、画素領域２０ｂの内側で複数本のデータ線２０ｇおよび複数本の走査線２０ｈが縦横に延びており、それらの交点に対応する位置に画素２０ａが構成されている。複数の画素２０ａの各々には、画素スイッチング素子としての薄膜トランジスター２０ｃおよび画素電極２０ｆが形成されている。薄膜トランジスター２０ｃのソースにはデータ線２０ｇが電気的に接続され、薄膜トランジスター２０ｃのゲートには走査線２０ｈが電気的に接続され、薄膜トランジスター２０ｃのドレインには画素電極２０ｆが電気的に接続されている。
【００２５】
画素領域２０ｂの外側領域には走査線駆動回路１０４およびデータ線駆動回路１０１が設けられている。データ線駆動回路１０１はデータ線２０ｇに電気的に接続しており、画像信号を各データ線２０ｇに順次供給する。走査線駆動回路１０４は走査線２０ｈに電気的に接続しており、走査信号を各走査線２０ｈに順次供給する。
【００２６】
各画素２０ａにおいて、画素電極２０ｆは、後述する対向基板に形成された共通電極と液晶を介して対向し、液晶容量２０ｄを構成している。また、各画素２０ａには、液晶容量２０ｄで保持される画像信号がリークするのを防ぐために、液晶容量２０ｄと並列に保持容量２０ｅが付加されている。本形態では、保持容量２０ｅを構成するために、走査線２０ｈと並列するように容量線２０ｉが形成されており、かかる容量線２０ｉは共通電位線（図示せず）に接続され、所定の電位に保持されている。なお、保持容量２０ｅは前段の走査線２０ｈとの間に形成される場合もある。
【００２７】
（照明装置４０での環境光対策）
液晶装置２００において、表示画像の見え易さは環境の明るさによって左右される。例えば、日中の自然光の下では、照明装置４０に用いた照明用光源４１の発光輝度を高く設定し、明るい画面を表示する必要がある。一方、夜間の暗い環境の下では、照明装置４０の発光輝度が日中ほど高くなくても鮮明な画像を表示することができる。従って、照明装置４０の発光輝度は、環境光の照度に応じて調整することが望ましい。そこで、本形態の液晶装置２００には、光センサー２５０を備えた環境光検出装置２６０が構成されており、かかる環境光検出装置２６０は、環境光の照度を計測する。また、光源駆動部５０は、環境光検出装置２６０により得られた照度データに応じた輝度で発光するように照明装置４０の照明用光源４１を制御する。
【００２８】
このように構成した液晶装置２００に対して、本形態では、後述する位置検出装置１０が付加されており、液晶装置２００および位置検出装置１０によって、位置検出機能付き表示装置１００が構成されている。
【００２９】
位置検出装置１０は、液晶装置２００が形成する画像と重なる領域を検出領域１０Ｒとし、検出領域１０Ｒ内の対象物体Ｏｂの位置を検出する。ここで、位置検出装置１０は、光学式であり、位置検出光を出射する位置検出用光源１２と、光検出器１５と、光検出器１５での検出結果に基づいて、検出領域１０Ｒ内の対象物体Ｏｂの位置を検出する位置検出部６０とを備えている。本形態において、位置検出用光源１２は、照明用光源４１と同様、光源駆動部５０によって駆動される。かかる光源駆動部５０および位置検出装置１０などの詳細な構成は、後述する。
【００３０】
［位置検出機能付き表示装置１００の具体的構成］
（全体構成）
図２は、本発明の実施の形態１に係る位置検出機能付き表示装置１００の具体的構成を模式的に示す斜視図である。図３は、本発明の実施の形態１に係る位置検出機能付き表示装置１００の具体的構成を模式的に示す分解斜視図である。図４（ａ）、（ｂ）は各々、本発明の実施の形態１に係る位置検出機能付き表示装置１００の断面構成を模式的に示す断面図、および位置検出光の強度分布を示す説明図である。
【００３１】
図２、図３、および図４（ａ）において、本形態の位置検出機能付き表示装置１００は、位置検出装置１０と液晶装置２００とを備えている。本形態で用いた液晶装置２００は直視型の表示装置であり、液晶パネル２０の画素領域２０ｂ（図１参照）と重なる領域に画像表示領域２０Ｒを備えている。また、位置検出装置１０は、画像表示領域２０Ｒと重なる領域に検出領域１０Ｒが設定されている。位置検出装置１０は、例えば、液晶装置２００によって表示された画像に基づいて、指などの対象物体Ｏｂを検出領域１０Ｒに接近させた際、対象物体Ｏｂの平面的な位置を光学的に検出する。
【００３２】
（位置検出装置１０の構成）
図３および図４（ａ）に示すように、位置検出装置１０は、位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄを放出する位置検出用光源１２（位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄ）と、位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄが入射する光入射部１３ａ〜１３ｄを周囲の端面部に備えた導光板１３と、検出領域１０Ｒに受光部１５ａを向けた光検出器１５とを備えている。導光板１３は、内部を伝播した位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄを出射する光出射面１３ｓを一方の表面（図示上面）に備えている。位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄは、導光板１３の光入射部１３ａ〜１３ｄと対向するように配置され、好ましくは光入射部１３ａ〜１３ｄと密接するように配置されている。本形態では、光検出器１５に加えて、補償用光検出器１５ｘも用いられている。かかる補償用光検出器１５ｘは、光検出器１５の検出結果に対する温度などの影響を補償するためのものであり、位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄを検出するものではない。
【００３３】
導光板１３は、ポリカーボネートやアクリル樹脂などの透明な樹脂板で構成されている。導光板１３において、光出射面１３ｓ、または光出射面１３ｓの反対側の背面１３ｔには、表面凹凸構造、プリズム構造、散乱層（図示せず）などが設けられており、このような光散乱構造によって、光入射部１３ａ〜１３ｄから入射して内部を伝播する光は、その伝播方向に進むに従って徐々に偏向されて光出射面１３ｓより出射される。導光板１３の背後には反射シートなどで構成される反射板１４が配置され、反射板１４は、導光板１３の背面１３ｔから出射される位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄを導光板１３の内部に戻すように機能する。
【００３４】
本形態において、導光板１３は、４つの辺部分１３ｉ〜１３ｌを備えた略四角形の平面形状を備えており、四角形の４つの角部分１３ｅ〜１３ｈが各々、光入射部１３ａ〜１３ｄになっている。ここで、光入射部１３ａ〜１３ｄは、例えば、導光板１３の角部分１３ｅ〜１３ｈを除去してなる端面により構成されている。
【００３５】
位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄは、例えばＬＥＤ（発光ダイオード）などの発光素子で構成され、光源駆動部５０（図１参照）から出力される駆動信号に応じて、赤外光からなる位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄを放出する。すなわち、位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄの種類は、特に限定されないが、外光と区別して検出可能なものが好ましく、可視光とは波長分布が異なるか、点滅などの変調が加えられることで発光態様が異なる必要がある。従って、本形態では、位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄは、指やタッチペンなどの対象物体Ｏｂにより効率的に反射される波長域光である。より具体的には、本形態では、対象物体Ｏｂが指などの人体であるため、位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄは、人体の表面で反射率の高い赤外線（特に可視光領域に近い近赤外線、例えば波長で８５０ｎｍ付近）である。
【００３６】
このように構成した位置検出機能付き表示装置１００において、位置検出光Ｌ２ａと位置検出光Ｌ２ｂは、導光板１３の内部では、矢印Ａで示す方向において互いに逆向きに伝播しながら、光出射面１３ｓから出射される。また、位置検出光Ｌ２ｃと位置検出光Ｌ２ｄは、矢印Ａで示す方向に対して交差する方向（矢印Ｂで示す方向）において互いに逆向きに伝播しながら光出射面１３ｓから出射される。従って、導光板１３から検出領域１０Ｒに出射される位置検出光Ｌ２ａの光量は、図４（ｂ）に実線で示すように、位置検出用光源１２Ａからの距離に伴って直線的に減衰する強度分布を有することになる。また、検出領域１０Ｒに出射される位置検出光Ｌ２ｂの光量は、図４（ｂ）に点線で示すように、位置検出用光源１２Ｂからの距離に伴って直線的に減衰する強度分布を有することになる。
【００３７】
本形態の位置検出機能付き表示装置１００において、導光板１３の光出射側には、必要に応じて、位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄの均―化を図るための光学シート１６が配置されている。本形態においては、光学シート１６として、導光板１３の光出射面１３ｓに対向する第１プリズムシート１６１と、第１プリズムシート１６１に対して導光板１３が位置する側とは反対側で対向する第２プリズムシート１６２と、第２プリズムシート１６２に対して導光板１３が位置する側とは反対側で対向する光散乱板１６３とが用いられている。なお、光学シート１６に対して導光板１３が位置する側とは反対側には矩形枠状の遮光シート１７が光学シート１６の周囲に配置されている。かかる遮光シート１７は、位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄから出射された位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄが漏れるのを防止する。
【００３８】
（液晶装置２００の構成）
液晶装置２００は、光学シート１６（第１プリズムシート１６１、第２プリズムシート１６２および光散乱板１６３）に対して導光板１３が位置する側とは反対側に液晶パネル２０を備えている。本形態において、液晶パネル２０は透過型であり、２枚の透光性基板２１、２２をシール材２３で貼り合わせ、基板間に液晶２４を充填した構造を有している。本形態において、液晶パネル２０は、アクティブマトリクス型液晶パネルであり、図１を参照して説明したように、２枚の透光性基板２１、２２の一方側は、透光性の画素電極２０ｆ、データ線２０ｇ、走査線２０ｈ、画素スイッチング用の薄膜トランジスター２０ｃ（図１参照）などが形成された素子基板であり、他方側は透光性の共通電極（図示せず）が形成された対向基板である。なお、画素電極２０ｆおよび共通電極が同一の基板に形成されることもある。かかる液晶パネル２０では、各画素２０ａに対して走査線２０ｈを介して走査信号が出力され、データ線２０ｇを介して画像信号が出力されると、複数の画素２０ａの各々で液晶２４の配向が制御される結果、画像表示領域２０Ｒに画像が形成される。
【００３９】
液晶パネル２０において、一方の透光性基板２１には、他方の透光性基板２２の外形より周囲に張り出した基板張出部２１ｔが設けられている。この基板張出部２１ｔの表面上には駆動回路などを構成する電子部品２５が実装されている。また、基板張出部２１ｔには、フレキシブル配線基板（ＦＰＣ）などの配線部材２６が接続されている。なお、基板張出部２１ｔ上には配線部材２６のみが実装されていてもよい。なお、必要に応じて透光性基板２１、２２の外面側には偏光板（図示せず）が配置される。
【００４０】
ここで、対象物体Ｏｂの位置を検出するためには、位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄを対象物体Ｏｂによる操作が行われる視認側へ出射させる必要がある。本形態において、液晶パネル２０は、導光板１３および光学シート１６よりも視認側（操作側）に配置されているため、液晶パネル２０において、画像表示領域２０Ｒは、位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄを透過可能に構成される。なお、液晶パネル２０が導光板１３の視認側とは反対側に配置される場合には、画像表示領域２０Ｒが位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄを透過するように構成されている必要はないが、その代りに、画像表示領域２０Ｒが導光板１３を通して視認側より透視可能に構成される必要がある。
【００４１】
液晶装置２００は、液晶パネル２０を照明するための照明装置４０を備えている。本形態において、照明装置４０は、導光板１３に対して液晶パネル２０が位置する側とは反対側において導光板１３と反射板１４との間に配置されている。
【００４２】
照明装置４０は、照明用光源４１と、この照明用光源４１から放出される照明光を伝播させながら出射する照明用導光板４３とを備えており、照明用導光板４３は、矩形の平面形状を備えている。照明用光源４１は、例えば、発光ダイオードなどの発光素子で構成され、光源駆動部５０（図１参照）から出力される駆動信号に応じて、例えば白色の照明光Ｌ４を放出する。本形態において、照明用光源４１は、照明用導光板４３の辺部分４３ａに沿って複数、配列されている。
【００４３】
図４（ａ）に示すように、照明用導光板４３は、辺部分４３ａに隣接する光出射側の表面部分（光出射面４３ｓの辺部分４３ａ側の外周部）に傾斜面４３ｇが設けられ、照明用導光板４３は、辺部分４３ａに向けて厚みが徐々に増加している。かかる傾斜面４３ｇを有する入光構造によって、光出射面４３ｓが設けられる部分の厚みの増加を抑制しつつ、辺部分４３ａの高さを照明用光源４１の光放出面の高さに対応させてある。
【００４４】
かかる照明装置４０において、照明用光源４１から出射された照明光は、照明用導光板４３の辺部分４３ａから照明用導光板４３の内部に入射した後、照明用導光板４３の内部を反対側の外縁部４３ｂに向けて伝播し、一方の表面である光出射面４３ｓから出射される。ここで、照明用導光板４３は、辺部分４３ａ側から反対側の外縁部４３ｂに向けて内部伝播光に対する光出射面４３ｓからの出射光の光量比率が単調に増加する導光構造を有している。かかる導光構造は、例えば、照明用導光板４３の光出射面４３ｓ、または背面４３ｔに形成された光偏向用あるいは光散乱用の微細な凹凸形状の屈折面の面積、印刷された散乱層の形成密度などを上記内部伝播方向に向けて徐々に高めることで実現される。このような導光構造を設けることで、辺部分４３ａから入射した照明光Ｌ４は光出射面４３ｓからほぼ均一に出射される。
【００４５】
本形態において、照明用導光板４３は、液晶パネル２０の視認側とは反対側で液晶パネル２０の画像表示領域２０Ｒと平面的に重なるように配置されており、照明装置４０はバックライトとして用いられる。但し、照明用導光板４３を液晶パネル２０の視認側に配置して、いわゆるフロントライトとして機能するように構成してもよい。また、本形態において、照明用導光板４３は導光板１３と反射板１４との間に配置されているが、照明用導光板４３を光学シート１６と導光板１３との間に配置してもよい。また、照明用導光板４３と導光板１３とは共通の導光板として構成してもよい。また、本形態では、光学シート１６を位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄと照明光Ｌ４との間で共用としている。但し、照明用導光板４３の光出射側に、上記の光学シート１６とは別の専用の光学シートを配置してもよい。これは、照明用導光板４３においては光出射面４３ｓから出射される照明光Ｌ４の平面輝度を均―化することを目的に、十分な光散乱作用を呈する光散乱板を用いることが多いが、位置検出用の導光板１３においては光出射面１３ｓから出射される位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄを大きく散乱させてしまうと位置検出の妨げとなる。このため、光散乱板を設けないか、あるいは比較的軽度の光散乱作用を呈する光散乱板を用いる必要があることから、光散乱板については照明用導光板４３の専用品とすることが好ましい。但し、プリズムシート（第１プリズムシート１６１や第２プリズムシート１６２）などの集光作用のある光学シートについては共用としても構わない。
【００４６】
（検出領域１０Ｒの構成）
図４（ａ）に示すように、本形態では、液晶パネル２０の視認側（操作側）には光透過性を有する表装板３０が配置され、この表装板３０の外面（液晶パネル２０とは反対側の面）上に光検出器１５が配置されている。光検出器１５は、位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄの強度を検出可能となるように構成される。本形態では、位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄが赤外光であるため、光検出器１５は、赤外域に感度ピークを有するフォトダイオードやフォトトランジスターなどの受光素子で構成される。
【００４７】
表装板３０の光検出器１５側には、位置検出機能付き表示装置１００を保持固定するための枠体や、位置検出機能付き表示装置１００を搭載する電子機器の筐体などで構成される表面板３１（図４（ａ）に二点鎖線で示す。）が配置され、この表面板３１には、表装板３０のうちの位置検出装置１０の検出領域１０Ｒ、および液晶パネル２０の画像表示領域２０Ｒを露出させる開口部３１ａが形成されている。
【００４８】
検出領域１０Ｒは、位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄが視認側（操作側）に出射される領域であり、対象物体Ｏｂによる反射光が生じうる領域である。本形態において、検出領域１０Ｒは、表面板３１の開口部３１ａによって規定されており、検出領域１０Ｒの平面形状は、矩形状である。なお、検出領域１０Ｒについては、導光板１３の光出射面１３ｓ自身によって規定された構成、液晶パネル２０の位置検出光の透過領域によって規定された構成、その他の遮光部材によって規定された構成など、結果として位置検出光が視認側（操作側）に出射される範囲であれば、その態様は特に問わない。また、表装板３０や表面板３１は設けられていなくても構わない。例えば、表装板３０が設けられずに液晶パネル２０が直接、露出した構造としてもよい。
【００４９】
本形態において、液晶パネル２０の画像表示領域２０Ｒは、液晶パネル２０において表示画像が表示される平面範囲である。本形態において、画像表示領域２０Ｒは四つの辺を備えた矩形状であり、検出領域１０Ｒと合同形状を有し、その位置は検出領域１０Ｒと平面的に完全にー致している。但し、検出領域１０Ｒと画像表示領域２０Ｒとは少なくとも一部が平面的に重なっていればよい。
【００５０】
光検出器１５は、表面板３１の開口縁部３１ｂに取り付けられ、その受光部１５ａが検出領域１０Ｒに向かう姿勢で固定されている。受光部１５ａは開口縁部３１ｂにおける検出領域１０Ｒ側の開口部３１ａに臨む縁部端面に露出している。本形態において、光検出器１５は、開口縁部３１ｂと平面的に重ねられ、視認側（操作側）から被覆された状態とされている。これにより、外装デザインヘの制約を低減することができる。
【００５１】
（ＸＹ座標を検出するための基本原理）
本形態の位置検出機能付き表示装置１００に構成した位置検出装置１０において、図１に示す位置検出部６０では、以下に説明する原理に基づいて、対象物体ＯｂのＸＹ座標を取得する。さらに、位置検出部６０は、対象物体ＯｂのＺ座標も取得する。かかる位置情報の取得方法は種々のものが考えられるが、例えば、その一例として、二つの位置検出光の検出光量の比率に基づいてそれらの減衰係数の比率を求め、この減衰係数の比率から両位置検出光の伝播距離を求めることにより、対応する二つの光源を結ぶ方向の位置座標を求める方法などが挙げられる。また、二つの位置検出光の検出光量の差や比を求め、かかる差や比から、対応する二つの光源を結ぶ方向の位置座標を求める方法が挙げられる。これらいずれの方法においても、光検出器１５からの出力値をそのまま演算に用いる方法、光検出器１５を介してキャパシタに蓄電あるいは放電させてキャパシタの端子間電圧が所定の電圧になるまでの時間を演算に用いる方法などを挙げることができる。いずれの場合も、以下に説明する性質を利用したものである。
【００５２】
まず、位置検出機能付き表示装置１００においては、位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄから放出された位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄは各々、光入射部１３ａ〜１３ｄから導光板１３の内部に入射し、導光板１３の内部を伝播しながら徐々に光出射面１３ｓから出射される。その結果、位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄは、光出射面１３ｓから面状に放出される。
【００５３】
例えば、位置検出光Ｌ２ａは光入射部１３ａから光入射部１３ｂに向けて導光板１３の内部を伝播しながら徐々に光出射面１３ｓから放出されていく。同様に、位置検出光Ｌ２ｃ、Ｌ２ｄも導光板１３の内部を伝播しながら徐々に光出射面１３ｓから放出されていく。従って、検出領域１０Ｒに指などの対象物体Ｏｂが配置されると、対象物体Ｏｂにより位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄが反射され、その反射光の一部が光検出器１５により検出される。
【００５４】
ここで、検出領域１０Ｒに出射される位置検出光Ｌ２ａの光量は、図４（ｂ）に実線で示すように、位置検出用光源１２Ａからの距離に伴って直線的に減衰する強度分布を形成し、検出領域１０Ｒに出射される位置検出光Ｌ２ｂの光量は、図４（ｂ）に点線で示すように、位置検出用光源１２Ｂからの距離に伴って直線的に減衰する強度分布を形成する。
【００５５】
また、位置検出用光源１２Ａの制御量（例えば電流量）、変換係数、および放出光量をＩａ、ｋ、およびＥａとし、位置検出用光源１２Ｂの制御量（電流量）、変換係数、および放出光量をＩｂ、ｋ、およびＥｂとすれば、
Ｅａ＝ｋ・Ｉａ
Ｅｂ＝ｋ・Ｉｂ
となる。また、位置検出光Ｌ２ａの減衰係数、および検出光量をｆａ、およびＧａとし、位置検出光Ｌ２ｂの減衰係数、および検出光量をｆｂ、およびＧｂとすれば、
Ｇａ＝ｆａ・Ｅａ＝ｆａ・ｋ・Ｉａ
Ｇｂ＝ｆｂ・Ｅｂ＝ｆｂ・ｋ・Ｉｂ
となる。
【００５６】
従って、光検出器１５において両位置検出光の検出光量の比であるＧａ／Ｇｂが検出できるとすれば、
Ｇａ／Ｇｂ＝（ｆａ・Ｅａ）／（ｆｂ・Ｅｂ）＝（ｆａ／ｆｂ）・（Ｉａ／Ｉｂ）
となるから、放出光量の比Ｅａ／Ｅｂ、および制御量の比Ｉａ／Ｉｂに相当する値が分かれば、減衰係数の比ｆａ／ｆｂが分る。この減衰係数の比と両位置検出光の伝播距離の比との間に直線関係があれば、この直線関係を予め設定しておくことで、対象物体Ｏｂの位置情報を得ることができる。
【００５７】
上記減衰係数の比ｆａ／ｆｂを求める方法としては、例えば、位置検出用光源１２Ａと位置検出用光源１２Ｂを逆相で点滅（例えば、矩形波状若しくは正弦波状の駆動信号を伝播距離の差に起因する位相差が無視できる周波数で相互に１８０度の位相差を持つように動作）させた上で、検出光量の波形を解析する。より現実的には、例えば、一方の制御量Ｉａを固定し（Ｉａ＝Ｉｍ）、検出波形が観測できなくなるように、すなわち、検出光量の比Ｇａ／Ｇｂが１となるように他方の制御量ｌｂを制御し、このときの制御量Ｉｂ＝Ｉｍ・（ｆａ／ｆｂ）から上記減衰係数の比ｆａ／ｆｂを導出する。
【００５８】
また、両制御量の和が常に一定、すなわち、下式
Ｉｍ＝Ｉａ＋Ｉｂ
を満たすように制御してもよい。この場合には、下式
Ｉｂ＝Ｉｍ・ｆｂ／（ｆａ十ｆｂ）
となるので、
ｆｂ／（ｆａ十ｆｂ）＝α
とすると、下式
ｆａ／ｆｂ＝（１−α）／α
により、減衰係数の比が求まる。
【００５９】
従って、対象物体Ｏｂの矢印Ａ方向の位置情報は、位置検出用光源１２Ａと位置検出用光源１２Ｂを相互に逆相で駆動することで取得することができる。また、対象物体Ｏｂの矢印Ｂ方向の位置情報は、位置検出用光源１２Ｃと位置検出用光源１２Ｄを相互に逆相で駆動することで取得することができる。それ故、制御系において上記Ａ方向とＢ方向の検出動作を順次行って対象物体ＯｂのＸＹ平面上の位置座標を取得できる。
【００６０】
上記のように、光検出器１５により検出される位置検出光の光量比に基づいて対象物体Ｏｂの検出領域１０Ｒ内の平面位置情報を取得するにあたって、例えば、位置検出部６０としてマイクロプロセッサーユニット（ＭＰＵ）を用い、これにより所定のソフトウェア（動作プログラム）を実行することに従って処理を行う構成を採用することができる。また、論理回路などのハードウェアを用いた位置検出部６０で処理を行う構成を採用することもできる。かかる位置検出部６０は、位置検出機能付き表示装置１００の一部として組み込まれていても良く、位置検出機能付き表示装置１００が搭載される電子機器の内部において構成されていてもよい。
【００６１】
（本形態の検出方法）
本形態の位置検出装置１０において、検出領域１０Ｒにおける対象物体ＯｂのＸ座標位置を検出するには、位置検出装置１０において、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｄを同相で駆動し、位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｃを同相で駆動し、かつ、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｄと位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｃとを逆相で駆動する。すなわち、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｄを点灯させ、位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｃを消灯させてＸ軸方向の一方方向が高い第１強度分布を形成する第１期間と、位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｃを点灯させ、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｄを消灯させてＸ軸方向の他方方向の出射強度が高い第１強度分布を形成する第２期間とを交互に設定する。従って、位置検出部６０において、第１期間と第２期間とにおける光検出器１５の検出値の比や差を用いれば、検出領域１０Ｒでの対象物体ＯｂのＸ座標を検出することができる。
【００６２】
また、検出領域１０Ｒにおける対象物体ＯｂのＹ座標位置を検出するには、位置検出装置１０において、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｃを同相で駆動し、位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｄを同相で駆動し、かつ、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｃと位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｄとを逆相で駆動する。すなわち、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｃを点灯させ、位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｄを消灯させてＹ軸方向の一方方向が高い第２強度分布を形成する第１期間と、位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｄを点灯させ、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｃを消灯させてＹ軸方向の他方方向の出射強度が高い第２強度分布を形成する第２期間とを交互に設定する。従って、位置検出部６０において、第１期間と第２期間とにおける光検出器１５の検出値の比や差を用いれば、検出領域１０Ｒでの対象物体ＯｂのＹ座標を検出することができる。
【００６３】
さらに、４つの位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄを同時に点灯させてＺ軸方向に位置検出光の第３強度分布を形成し、Ｚ座標の検出を行なう。
【００６４】
（照明光の赤外成分対策）
図５は、本発明の実施の形態１に係る位置検出機能付き表示装置１００で行う駆動方法を示すタイミンングチャートである。図６は、本発明の実施の形態１に係る位置検出機能付き表示装置１００の光源駆動部５０の構成を示す説明図である。
【００６５】
図１および図５に示すように、本形態の位置検出機能付き表示装置１００において、液晶装置２００では、タイミング制御部２０３によって抽出された垂直同期信号Ｖｓｙｎｃに基づいて、液晶パネル２０で１フレーム分の画像を表示した後、次の垂直同期信号Ｖｓｙｎｃに同期して、次の１フレーム分の画像を表示する。その際、フレーム周期Ｔ０には、画像を表示する画像表示期間Ｔ１と、画像表示を休止するブランキング期間Ｔ２（垂直帰線期間）とが設定されており、ブランキング期間Ｔ２を利用して、次に表示する画像データの作成、書き込み準備などの処理が行なわれる。
【００６６】
また、本形態では、図５を参照して以下に詳述するように、ブランキング期間Ｔ２を利用して、図３および図４を参照して説明した位置検出を行ない、ブランキング期間Ｔ２では、照明装置４０に用いた照明用光源４１は消灯状態にある。
【００６７】
かかる駆動方法を実現するにあたって、本形態では、光源駆動部５０は、図６に示すように構成されている。まず、光源駆動部５０は、駆動用ＩＣによって構成されており、４つの照明用光源４１、および４つの位置検出用光源１２（位置検出用光源１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄ）はいずれも、共通の光源駆動部５０（駆動用ＩＣ）によって駆動される。また、光源駆動部５０は、照明用光源４１および位置検出用光源１２に供給する駆動信号を生成する駆動回路５１と、スイッチ回路５３とを備えている。スイッチ回路５３は、タイミング制御部２０３による制御に基づいて、画像表示期間Ｔ１中は照明用光源４１に駆動信号を供給し、ブランキング期間Ｔ２中は照明用光源４１に対する駆動信号の供給を休止して位置検出用光源１２に駆動信号を供給する。また、光源駆動部５０は、タイミング制御部２０３から出力されたタイミング制御信号Ｓによる制御に基づいてスイッチ回路５３を制御する点灯制御部５２を備えている。かかる点灯制御部５２は、画像表示期間Ｔ１とブランキング期間Ｔ２とにおいて照明用光源４１および位置検出用光源１２の点灯パターンを制御するとともに、検出領域１０Ｒにおける対象物体ＯｂのＸＹＺ座標位置を検出するために位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄを所定のパターンで点灯させる制御も行なう。
【００６８】
ここで、照明用光源４１と位置検出用光源１２とは、アノードおよびカソードのうちの一方の電極同士が電気的に接続され、他方の電極は互いに独立して光源駆動部５０に電気的に接続されている。本形態では、照明用光源４１と位置検出用光源１２とは、アノード同士が電気的に接続され、カソードは互いに独立して光源駆動部５０に電気的に接続されている。このため、光源駆動部５０は、照明用光源４１および位置検出用光源１２の双方のアノードと電気的に接続された第１端子５５１と、４つの照明用光源４１のカソードの各々と電気的に接続された第２端子５５２ａ〜５５２ｄと、４つの位置検出用光源１２(
位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄ）と電気的に接続された第３端子５５３ａ〜５５３ｄとを備えている。従って、スイッチ回路５３は、画像表示期間Ｔ１において駆動回路５１と第２端子５５２ａ〜５５２ｄとを電気的に接続した状態と、ブランキング期間Ｔ２において駆動回路と第３端子５５３ａ〜５５３ｄとが電気的に接続された状態とに切り換える。また、スイッチ回路５３は、ブランキング期間Ｔ２において位置検出する際、駆動回路５１と接続される第３端子５５３ａ〜５５３ｄの組み合わせを切り換える。
【００６９】
また、駆動回路５１は、第１端子５５１に接続された昇圧出力部５１１と、計４つの電流制御部５１２と、４つの電流制御部５１２の各々に１対１で設けられたＰＷＭ（パルス幅変調／Pulse Width Modulation）変調発生部５１３とを備えており、４つの電流制御部５１２は、スイッチ回路５３を介して第２端子５５２ａ〜５５２ｄまたは第３端子５５３ａ〜５５３ｄに１対１で接続される。ここで、点灯制御部５２は、画像表示期間Ｔ１とブランキング期間Ｔ２とにおいて照明用光源４１および位置検出用光源１２の点灯条件に対応する条件で駆動回路５１を制御する。より具体的には、点灯制御部５２は、照明用光源４１を駆動する画像表示期間Ｔ１と、位置検出用光源１２を駆動するブランキング期間Ｔ２とでは生成する駆動信号のデューティ比やアノード電圧を変化させる。また、点灯制御部５２は、画像表示期間Ｔ１においては、環境光検出装置２６０での検出結果に基づいて駆動回路５１を制御し、駆動信号のデューティ比を変化させる。
【００７０】
このように構成した位置検出機能付き表示装置１００の光源駆動部５０では、まず、図５に示す画像表示期間Ｔ１において、垂直同期信号Ｖｓｙｎｃおよび制御信号Ｓの立ち上がりエッジに同期して、点灯制御部５２は、スイッチ回路５３を制御し、駆動回路５１から第２端子５５２ａ〜５５２ｄを介して照明用光源４１に駆動信号を供給する。その結果、照明用光源４１は点灯状態となる。本形態において、光源駆動部５０は、照明用光源４１をＰＷＭ制御しながら照明用光源４１を点灯させる。その際、光源駆動部５０は、環境光検出装置２６０により得られた照度データに応じた輝度で発光するように照明用光源４１をＰＷＭ制御する。より具体的には、光源駆動部５０は、光センサー２５０を備えた環境光検出装置２６０での検出結果において、液晶装置２００が配置された環境が明るい場合、照明用光源４１に供給する駆動信号のデューティ比を高めて照明用光源４１の発光輝度を高める。これに対して、光源駆動部５０は、光センサー２５０を備えた環境光検出装置２６０での検出結果において、液晶装置２００が配置された環境が暗い場合、照明用光源４１に供給する駆動信号のデューティ比を低下させて照明用光源４１の発光輝度を低下させる。
【００７１】
かかる画像表示期間Ｔ１では、位置検出用光源１２に対する駆動信号の供給が休止しているため、位置検出用光源１２は消灯状態にある。また、位置検出装置１０では、光検出器１５をオフ状態とし、位置検出を行なわない。
【００７２】
次に、光源駆動部５０は、図５に示すブランキング期間Ｔ２では、照明用光源４１に対する駆動信号の供給を休止して照明用光源４１を消灯状態とする。
【００７３】
かかるブランキング期間Ｔ２において、点灯制御部５２は、スイッチ回路５３を制御し、駆動回路５１から第３端子５５３ａ〜５５３ｄを介して位置検出用光源１２に駆動信号を供給する。その結果、位置検出用光源１２は点灯状態となる。その間、位置検出装置１０では、光検出器１５をオン状態とし、位置検出を行なう。ここで、点灯制御部５２は、検出領域１０Ｒにおける対象物体ＯｂのＸ座標位置（第１方向の位置）を検出する際、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｄと位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｃとを交互に点灯させてＸ軸方向の第１強度分布を形成する制御を行なう。次に、点灯制御部５２は、検出領域１０Ｒにおける対象物体ＯｂのＹ座標位置（第２方向の位置）を検出する際、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｃと位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｄとを交互に点灯させてＹ軸方向の第２強度分布を形成する制御を行なう。次に、点灯制御部５２は、検出領域１０Ｒにおける対象物体ＯｂのＺ座標位置（第３方向の位置）を検出する際、位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄを同時に点灯させてＺ軸方向の第３強度分布を形成する制御を行なう。従って、位置検出装置１０では、１回のブランキング期間Ｔ２中に、対象物体ＯｂのＸＹＺ座標を検出することができる。
【００７４】
かかる動作は、次のフレーム周期Ｔ０においても同様に行なわれる。ここで、液晶装置２００が６０Ｈｚ駆動であれば、フレーム周期Ｔ０は１６．８ｍｓｅｃであり、ブランキング期間Ｔ２は２８０μｓｅｃであり、ブランキング期間Ｔ２においてＸＹＺ座標を十分検出することができる。
【００７５】
（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態の位置検出機能付き表示装置１００およびその駆動方法では、照明装置４０から出射された照明光を液晶パネル２０によって光変調して画像を表示するとともに、画像と重なる領域に設定された検出領域１０Ｒ内の対象物体Ｏｂの位置を検出する。また、位置検出については、フレーム周期Ｔ０内において画像表示期間Ｔ１に続いて実行されるブランキング期間Ｔ２で行なうとともに、かかるブランキング期間Ｔ２では、照明装置４０の照明用光源４１を消灯状態とする。このため、照明光に赤外成分が含まれる場合でも、かかる赤外成分が位置検出に影響を及ぼさない。また、位置検出の際、照明用光源４１が消灯状態にあるため、照明用光源４１や照明光による熱が位置検出に影響を及ぼすことを抑制することができる。従って、本形態によれば、高い精度で位置検出精度を行なうことができる。また、照明用光源４１が消灯状態となるのは、ブランキング期間であるため、表示される画像の品位を低下することがない。
【００７６】
特に本形態では、照明装置４０が、環境光の強度または画像の輝度に応じて、照明用光源４１から出射される照明光の強度を変化させる。このため、照明光に含まれる赤外成分の強度も変化するが、本形態では、照明用光源４１が消灯状態で位置検出を行なうので、照明光に含まれる赤外成分の強度変化が位置検出に影響を及ぼさない。それ故、照明光の強度が変化する場合でも、高い精度で位置検出精度を行なうことができる。
【００７７】
また、本形態において、照明用光源４１および位置検出用光源１２は、発光ダイオードであるため、ランプなどを用いた場合と違って、点灯および消灯を行なう際の応答性に優れているため、画像表示期間Ｔ１とブランキング期間Ｔ２とにおいて、照明用光源４１の点灯および消灯の切り替えを行なうことができる。また、位置検出用光源１２が発光ダイオードであるため、ランプなどを用いた場合と違って、点灯および消灯を行なう際の応答性に優れているため、位置検出用光源１２については、画像表示期間Ｔ１中は消灯状態にして、ブランキング期間のみ点灯させることもできるので、低消費電力化を図ることもできる。
【００７８】
さらに、照明用光源４１および位置検出用光源１２は、共通の駆動用ＩＣからなる光源駆動部５０によって駆動される。このため、位置検出機能付き表示装置１００の構成を簡素化することができる。また、光源駆動部５０（駆動用ＩＣ）は、照明用光源４１および位置検出用光源１２に対して共通の駆動回路５１を備えているので、光源駆動部５０での回路構成を簡素化することができる。さらに、照明用光源４１と位置検出用光源１２とは、アノード同士が電気的に接続されている。このため、光源駆動部５０を構成する駆動用ＩＣの端子数を減らすことができるので、駆動用ＩＣの小型化および低コスト化を図ることができる。
【００７９】
（電子機器への搭載例）
図７を参照しながら、本発明の実施の形態１に係る位置検出機能付き表示装置１００を適用した電子機器について説明する。図７は、本発明に係る位置検出機能付き表示装置を用いた電子機器の説明図である。図７（ａ）に、位置検出機能付き表示装置１００を備えたモバイル型のパーソナルコンピューターの構成を示す。パーソナルコンピューター２０００は、表示ユニットとしての位置検出機能付き表示装置１００と本体部２０１０を備える。本体部２０１０には、電源スイッチ２００１、およびキーボード２００２が設けられている。図７（ｂ）に、位置検出機能付き表示装置１００を備えた携帯電話機の構成を示す。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、並びに表示ユニットとしての位置検出機能付き表示装置１００を備える。スクロールボタン３００２を操作することによって、位置検出機能付き表示装置１００に表示される画面がスクロールされる。図７（ｃ）に、位置検出機能付き表示装置１００を適用した情報携帯端末（ＰＤＡ：Personal Digital Assistants）の構成を示す。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、並びに表示ユニットとしての位置検出機能付き表示装置１００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各種の情報が位置検出機能付き表示装置１００に表示される。なお、位置検出機能付き表示装置１００が適用される電子機器としては、図７に示すものの他、デジタルスチールカメラ、液晶テレビ、ビューファインダー型、モニター直視型のビデオテープレコーダー、カーナビゲーション装置、ページャー、電子手帳、電卓、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、銀行端末などの電子機器などが挙げられる。そして、これらの各種電子機器の表示部として、前述した位置検出機能付き表示装置１００が適用可能である。
【００８０】
［実施の形態２］
図８は、本発明の実施の形態２に係る位置検出機能付き表示装置の具体的構成を模式的に示す説明図であり、図８（ａ）、（ｂ）は、位置検出機能付き表示装置の要部を斜め上からみた様子を模式的に示す説明図、および横方向からみた様子を模式的に示す説明図である。なお、本形態の基本的な構成は、実施の形態１と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。
【００８１】
図８（ａ）、（ｂ）に示す位置検出機能付き表示装置１００も、実施の形態１と同様、位置検出装置１０と液晶装置２００とを備えており、位置検出装置１０は、液晶装置２００によって表示された画像に基づいて指などの対象物体を検出領域１０Ｒに接近させた際、対象物体Ｏｂの位置を検出する。
【００８２】
位置検出装置１０は、実施の形態１と同様、赤外光からなる位置検出光を放出する複数の位置検出用光源１２（位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄ）と、検出領域１０Ｒに受光部１５ａを向けた光検出器１５とを有している。本形態において、位置検出装置１０は、ＸＹ平面に平行に配置された導光板１３も備えている。光検出器１５は、フォトダイオードやフォトトランジスターなどの受光素子からなる。
【００８３】
本形態において、位置検出機能付き表示装置１００は、投射型の表示装置であり、スクリーン部材２２０と、スクリーン部材２２０の一方面２２０ｓ側に表示光を拡大投射する画像投射装置２１０とを有しており、画像投射装置２１０は、スクリーン部材２２０上に画像表示領域２０Ｒを有している。かかるスクリーン部材２２０に対して画像投射装置２１０が位置する一方面２２０ｓ側には、位置検出装置１０の検出領域１０Ｒが位置し、スクリーン部材２２０の他方面２２０ｔ側には、導光板１３および位置検出用光源１２が配置されている。本形態において、画像表示領域２０Ｒは検出領域１０Ｒと略重なる領域である。
【００８４】
このように構成した位置検出機能付き表示装置１００において、画像投射装置２１０は、図示を省略するが、実施の形態１を参照して説明した液晶パネル２０（液晶装置２００）からなるライトバルブと、液晶パネル２０に向けて照明光を供給する照明装置４０と、液晶パネル２０で変調した光をスクリーン部材２２０に向けて投射する投射光学系とを備えている。ここで、ライトバルブは、例えば、各色（赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）に対応して３枚用いられる。
【００８５】
このように構成した位置検出機能付き表示装置１００においても、実施の形態１と同様、照明装置４０から出射された照明光を液晶パネル２０によって光変調して画像を表示するとともに、画像と重なる領域に設定された検出領域１０Ｒ内の対象物体Ｏｂの位置を検出する。また、位置検出については、図５を参照して説明したように、フレーム周期Ｔ０内において画像表示期間Ｔ１に続いて実行されるブランキング期間Ｔ２で行なうとともに、かかるブランキング期間Ｔ２では、照明装置４０の照明用光源４１を消灯状態とする。このため、照明光に赤外成分が含まれる場合でも、かかる赤外成分が位置検出に影響を及ぼさない。また、位置検出の際、照明用光源４１が消灯状態にあるため、照明用光源４１や照明光による熱が位置検出に影響を及ぼすことを抑制することができるなど、実施の形態１と同様な効果を奏する。
【００８６】
［実施の形態３］
上記実施の形態１、２では、フレーム周期Ｔ０内のブランキング期間Ｔ２で、対象物体ＯｂのＸ座標、Ｙ座標、Ｚ座標を検出したが、液晶装置２００での装置駆動周波数が１２０Ｈｚである場合や、投射型の表示装置でフィールドシーケンシャル方式を採用した場合には、ブランキング期間Ｔ２が短い。このような場合には、１回のブランキング期間Ｔ２において１つの座標を検出するように構成してもよい。すなわち、今回のフレーム周期Ｔ０のブランキング期間Ｔ２では、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｄと位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｃとを交互に点灯させてＸ軸方向の第１強度分布を形成し、対象物体ＯｂのＸ座標位置（第１方向の位置）を検出する。次のフレーム周期Ｔ０のブランキング期間Ｔ２では、位置検出用光源１２Ａ、１２Ｃと位置検出用光源１２Ｂ、１２Ｄとを交互に点灯させてＹ軸方向の第２強度分布を形成し、対象物体ＯｂのＹ座標位置（第１方向の位置）を検出する。次のフレーム周期Ｔ０のブランキング期間Ｔ２では、位置検出用光源１２Ａ〜１２Ｄを点灯させてＺ軸方向の第３強度分布を形成し、対象物体ＯｂのＺ座標位置（第３方向の位置）を検出する。
【００８７】
［実施の形態４］
上記実施の形態では、環境光の強度に基づいて照明用光源４１の輝度を変化させる構成であったが、画像の輝度に基づいて照明用光源４１の輝度を変化させる方式を採用した位置検出機能付き表示装置１００に本発明を適用してもよい。すなわち、画像の輝度が明るい場合には照明用光源４１の輝度を高め、画像の輝度が低い場合には照明用光源４１の輝度を低下させて画像のコントラストを高めることがある。かかる場合にも、照明光に含まれる赤外成分の強度も変化するが、本形態では、照明用光源４１が消灯状態で位置検出を行なうので、照明光に含まれる赤外成分の強度変化が位置検出に影響を及ぼさない。それ故、照明光の強度が変化する場合でも、高い精度で位置検出精度を行なうことができる。なお、画像の輝度に基づいて照明用光源４１の輝度を変化させる方式としては、液晶パネル２０の全面において照明用光源４１の輝度を均一に変化させる方式の他、直視型の場合には、液晶パネル２０のうち、輝度が高い領域に対応する照明用光源４１の輝度を高め、輝度が低い領域に対応する照明用光源４１の輝度を低くする方式が採用される。
【００８８】
［他の実施の形態］
上記実施の形態は、照明用光源４１の輝度が変化する方式の位置検出機能付き表示装置１００に本発明を適用した例であったが、照明用光源４１の輝度が一定で変化しない方式を採用した位置検出機能付き表示装置１００に本発明を適用してもよい。
【００８９】
また、上記実施の形態は、導光板を介して検出領域１０Ｒに位置検出光を出射する方式の位置検出機能付き表示装置１００であったが、導光板を介さずに検出領域１０Ｒに位置検出光を出射する方式の位置検出機能付き表示装置１００に本発明を適用してもよい。
【００９０】
さらに、図８に示す投射型の位置検出機能付き表示装置１００の場合には、画像投射装置２１０から検出領域１０Ｒに向けて位置検出光を出射する方式を採用してもよい。
【符号の説明】
【００９１】
１０・・位置検出装置、１０Ｒ・・検出領域、１２、１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄ・・位置検出用光源、１３・・導光板、１５・・光検出器、２０・・液晶パネル、４０・・照明装置、４１・・照明用光源、４３・・照明用導光板、５０・・光源駆動部、５１・・駆動回路、５３・・スイッチ部、６０・・位置検出部、２００・・液晶装置、２０３・・タイミング制御部、Ｌ２ａ、Ｌ２ｂ、Ｌ２ｃ、Ｌ２ｄ・・位置検出光、Ｌ４・・照明光、Ｔ０・・フレーム周期、Ｔ１・・画像表示期間、Ｔ２・・ブランキング期間
【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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