(57)【要約】【課題】安定した検出動作を行うことができようにする。【解決手段】センサ素子３３における第１のダイオード素子ＰＤ１と第２のダイオード素子ＰＤ２とを、それぞれ異なる電圧で別々に駆動制御する。第１のダイオード素子ＰＤ１については、カソード電圧Ｖｎ１を固定電圧にした状態でゲート電圧Ｖｇ１を変化させることによりオン・オフ状態を制御する。第２のダイオード素子ＰＤ２については、アノード電圧Ｖｐ２を固定電圧にした状態でゲート電圧Ｖｇ２を変化させることによりオン・オフ状態を制御する。そして２つのダイオード素子ＰＤ１，ＰＤ２の応答特性の違いを抑えるような所定の電圧条件で、適切にゲート電圧Ｖｇ１，Ｖｇ２を制御する。【選択図】図５
2011043893.tif 000002
【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、
アノード電極、カソード電極およびゲート電極を含む第１のダイオード素子と、
アノード電極、カソード電極およびゲート電極を含み、自身の前記カソード電極が前記第１のダイオード素子のアノード電極に接続されることにより前記第１のダイオード素子に対して直列接続された第２のダイオード素子と
を有し、
前記センサ駆動手段は、
前記第１のダイオード素子については、カソード電圧を固定電圧にした状態でゲート電圧を変化させることによりオン・オフ状態を制御し、前記第２のダイオード素子については、アノード電圧を固定電圧にした状態でゲート電圧を変化させることによりオン・オフ状態を制御するようになされ、
前記第２のダイオード素子のアノード電圧をＶｐ２、オン時のゲート電圧をＶｇ２（ｏｎ）、オフ時のゲート電圧をＶｇ２（ｏｆｆ）としたとき、以下の条件（１）を満たすような電位関係で前記第２のダイオード素子を駆動し、
かつ、前記第２のダイオード素子をオフ状態からオン状態へと移行させる際に、以下の条件（１Ａ）を満たすような電位関係となるゲート電圧Ｖｇ２（ｏｄ）をゲート電極に一時的に印加して前記第２のダイオード素子のオーバドライブ駆動を行う
ようになされているセンサ装置。
Ｖｇ２（ｏｆｆ）＜Ｖｐ２＜Ｖｇ２（ｏｎ）  ……（１）
Ｖｇ２（ｏｎ）＜Ｖｇ２（ｏｄ）  ……（１Ａ）
【請求項２】
さらに、前記第１のダイオード素子のカソード電圧をＶｎ１、オン時のゲート電圧をＶｇ１（ｏｎ）、オフ時のゲート電圧をＶｇ１（ｏｆｆ）としたとき、以下の条件（２）を満たすような電位関係で前記第１のダイオード素子を駆動し、
かつ、前記第１のダイオード素子をオフ状態からオン状態へと移行させる際に、以下の条件（２Ａ）を満たすような電位関係となるゲート電圧Ｖｇ１（ｏｄ）をゲート電極に一時的に印加して前記第１のダイオード素子のオーバドライブ駆動を行う
ようになされている請求項１に記載のセンサ装置。
Ｖｇ１（ｏｎ）＜Ｖｎ１＜Ｖｇ１（ｏｆｆ）  ……（２）
Ｖｇ１（ｏｄ）＜Ｖｇ１（ｏｎ）  ……（２Ａ）
【請求項３】
前記センサ素子は、前記第１のダイオード素子と前記第２のダイオード素子との接続部分に接続された容量素子をさらに有し、
前記第１のダイオード素子は、入射光量に応じた充電電荷を発生するものであり、
前記第２のダイオード素子は、入射光量に応じた放電電荷を発生するものであり、
前記センサ駆動手段は、前記第１のダイオード素子で発生した充電電荷が、前記第１のダイオード素子がオン状態となると共に前記第２のダイオード素子がオフ状態になることにより前記容量素子へ蓄積される一方、前記第２のダイオード素子で発生した放電電荷が、前記第２のダイオード素子がオン状態となると共に前記第１のダイオード素子がオフ状態になることにより前記容量素子から放出されるように、前記第１のダイオード素子と第２のダイオード素子とを個別にオン・オフ制御する
ようになされている請求項１または２に記載のセンサ装置。
【請求項４】
前記第１のダイオード素子および前記第２のダイオード素子のオン・オフ状態に同期して点灯・消灯状態が制御され、前記センサ素子に近接する近接物体に対して検出用の照射光を発する照射光源と、
前記センサ素子から得られる検出信号に基づいて、前記近接物体の位置、形状または大きさの少なくとも１つを含む物体情報を取得する信号処理手段と
をさらに備え、
前記センサ駆動手段は、前記照射光源から照射光が照射されているときに、この照射光による反射光と外光との合算光量に応じて前記容量素子に充電電荷が蓄積されると共に、前記照射光源から照射光が照射されていないときに、外光の光量に応じて前記容量素子から放電電荷が放出されるように前記第１のダイオード素子および前記第２のダイオード素子のオン・オフ状態を制御する
ようになされている請求項３に記載のセンサ装置。
【請求項５】
前記第１のダイオード素子と前記第２のダイオード素子はそれぞれ、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または２に記載のセンサ装置。
【請求項６】
アノード電極、カソード電極およびゲート電極を含む第１のダイオード素子と、アノード電極、カソード電極およびゲート電極を含み、自身の前記カソード電極が前記第１のダイオード素子のアノード電極に接続されることにより前記第１のダイオード素子に対して直列接続された第２のダイオード素子とを有する１または複数のセンサ素子を駆動する際に、
前記第１のダイオード素子については、カソード電圧を固定電圧にした状態でゲート電圧を変化させることによりオン・オフ状態を制御し、前記第２のダイオード素子については、アノード電圧を固定電圧にした状態でゲート電圧を変化させることによりオン・オフ状態を制御し、
前記第２のダイオード素子のアノード電圧をＶｐ２、オン時のゲート電圧をＶｇ２（ｏｎ）、オフ時のゲート電圧をＶｇ２（ｏｆｆ）としたとき、以下の条件（１）を満たすような電位関係で前記第２のダイオード素子を駆動し、
前記第２のダイオード素子をオフ状態からオン状態へと移行させる際に、以下の条件（１Ａ）を満たすような電位関係となるゲート電圧Ｖｇ２（ｏｄ）をゲート電極に一時的に印加して前記第２のダイオード素子のオーバドライブ駆動を行う
ようにしたセンサ素子の駆動方法。
Ｖｇ２（ｏｆｆ）＜Ｖｐ２＜Ｖｇ２（ｏｎ）  ……（１）
Ｖｇ２（ｏｎ）＜Ｖｇ２（ｏｄ）  ……（１Ａ）
【請求項７】
さらに、前記第１のダイオード素子のカソード電圧をＶｎ１、オン時のゲート電圧をＶｇ１（ｏｎ）、オフ時のゲート電圧をＶｇ１（ｏｆｆ）としたとき、以下の条件（２）を満たすような電位関係で前記第１のダイオード素子を駆動し、
かつ、前記第１のダイオード素子をオフ状態からオン状態へと移行させる際に、以下の条件（２Ａ）を満たすような電位関係となるゲート電圧Ｖｇ１（ｏｄ）をゲート電極に一時的に印加して前記第１のダイオード素子のオーバドライブ駆動を行う
ようにした請求項６に記載のセンサ素子の駆動方法。
Ｖｇ１（ｏｎ）＜Ｖｎ１＜Ｖｇ１（ｏｆｆ）  ……（２）
Ｖｇ１（ｏｄ）＜Ｖｇ１（ｏｎ）  ……（２Ａ）
【請求項８】
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、
前記表示画素を駆動する表示駆動手段と、
前記センサ素子を駆動するセンサ駆動手段と
を備え、
前記複数のセンサ素子はそれぞれ、
アノード電極、カソード電極およびゲート電極を含む第１のダイオード素子と、
アノード電極、カソード電極およびゲート電極を含み、自身の前記カソード電極が前記第１のダイオード素子のアノード電極に接続されることにより前記第１のダイオード素子に対して直列接続された第２のダイオード素子と
を有し、
前記センサ駆動手段は、
前記第１のダイオード素子については、カソード電圧を固定電圧にした状態でゲート電圧を変化させることによりオン・オフ状態を制御し、前記第２のダイオード素子については、アノード電圧を固定電圧にした状態でゲート電圧を変化させることによりオン・オフ状態を制御するようになされ、
前記第２のダイオード素子のアノード電圧をＶｐ２、オン時のゲート電圧をＶｇ２（ｏｎ）、オフ時のゲート電圧をＶｇ２（ｏｆｆ）としたとき、以下の条件（１）を満たすような電位関係で前記第２のダイオード素子を駆動し、
かつ、前記第２のダイオード素子をオフ状態からオン状態へと移行させる際に、以下の条件（１Ａ）を満たすような電位関係となるゲート電圧Ｖｇ２（ｏｄ）をゲート電極に一時的に印加して前記第２のダイオード素子のオーバドライブ駆動を行う
ようになされている入力機能付き表示装置。
Ｖｇ２（ｏｆｆ）＜Ｖｐ２＜Ｖｇ２（ｏｎ）  ……（１）
Ｖｇ２（ｏｎ）＜Ｖｇ２（ｏｄ）  ……（１Ａ）
【請求項９】
請求項８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。その中でも代表的で一般に広く普及している技術として、タッチパネルを備えた表示装置が挙げられる。
【０００３】
このタッチパネルも種々のタイプのものが存在するが、一般に普及しているものとして、静電容量を検知するタイプのものが挙げられる。このタイプのものは、指でタッチパネルに接触することでパネルの表面電荷の変化を捕らえ、物体の位置などを検出するようになっている。したがってこのようなタッチパネルを用いることで、ユーザは直感的に操作することが可能である。
【０００４】
また、本出願人は例えば特許文献１および特許文献２において、画像を表示する表示機能と、物体を撮像（検出）する撮像機能（検出、センサ機能）とを有する表示部（表示撮像パネル）を備えた表示装置を提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１２７２７２号公報
【特許文献２】特開２００６−２７６２２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１に記載されている表示装置を利用すれば、例えば表示撮像パネル上に指などの物体を近接等させた場合、物体で反射された表示撮像パネルからの照射光による反射光を利用することで、撮像した画像に基づいて物体の位置などを検出することも可能である。したがって、この表示装置を利用することで、表示撮像パネル上にタッチパネルなどの部品を別途設けることなく、簡易な構成で物体の位置などを検出することが可能となる。
【０００７】
しかしながら、上記のように物体で反射された反射光を利用する場合、外光（環境光）や、受光素子の特性ばらつきなどが問題となることがあった。具体的には、受光する光の輝度が外光の明るさに応じて変化することから、撮像した画像に基づいて物体の位置などを検出するのが困難となってしまうことがあった。また、受光素子の特性ばらつきなどが固定ノイズとなり、やはり撮像した画像に基づいて物体の位置などを検出するのが困難となってしまうことがあった。
【０００８】
そこで、上記特許文献２では、発光状態で得られた画像（照射光による反射光を利用して得られた画像）と、消灯状態で得られた画像との差分を取ることにより、上記した外光や固定ノイズによる影響が除去されるようにしている。
【０００９】
具体的には、例えば図３２（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１０５を点灯させた状態での受光出力電圧Ｖon101は、図３２（Ｂ）に示したようになる。すなわち、表示エリア１０１のうちの指ｆで触れた個所以外では、環境光Ｌ０の明るさに対応した電圧値Ｖａとなる。また、表示エリア１０１のうちの指ｆで触れた個所では、そのときに触れた物体（指ｆ）の表面で、バックライト１０５からの照射光Ｌｏｎを反射させる反射率に対応した電圧値Ｖｂに低下する。これに対して、バックライト１０５を消灯させた状態での受光出力電圧Ｖoff101は、指ｆで触れた個所以外では、環境光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で触れた個所では、環境光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。
【００１０】
また、例えば図３３（Ａ）に示したように、入射する環境光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３３（Ｂ）に示したようになる。すなわち、表示エリア１０１のうちの指ｆで触れた個所以外では、環境光Ｌ０がないために非常にレベルの低い電圧値Ｖｃとなる。また、表示エリア１０１のうちの指ｆで触れた個所では、そのときに触れた物体（指ｆ）の表面で、バックライト１０５からの照射光Ｌｏｎを反射させる反射率に対応した電圧値Ｖｂに上昇する。これに対して、バックライト１０５を消灯させた状態での受光出力電圧Ｖoff２は、指ｆで触れた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。
【００１１】
このようにして、表示エリア１０１のうちの指ｆが接触していない個所では、環境光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１０１のうちの指ｆが接触している個所では、環境光Ｌ０の有無に関係なく、バックライト１０５の点灯時の電圧Ｖｂと、バックライト１０５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１０５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。例えば図３４に示した差分画像Ｃのように、外光や固定ノイズの影響を受けずに、物体の位置などを検出することが可能となると考えられる。
【００１２】
ところが、このような差分画像Ｃを用いた物体の検出方法では、例えば図３４に示したように、バックライトオフ時の画像（画像Ａ）とオン時の画像（画像Ｂ）との２枚の画像用のフレームメモリ等が必要となるため、部品コストが増加してしまうことになる。
【００１３】
このように従来の技術では、製造コストを抑えつつ、そのときの使用状況によらずにパネルに接触または近接する物体を安定して検出するのは困難であり、改善の余地があった。
【００１４】
そこで、例えば充電用の第１のフォトダイオードと、放電用の第２のフォトダイオードと、容量素子とを備えたセンサ素子を設け、第１および第２のフォトダイオードを交互にオン・オフ制御し、そのオン・オフ制御に同期して近接物体に検出用の照射光を時分割照射する方法が考えられる。この方法では、近接物体に対して照射光が照射されているときに、この照射光による反射光と環境光との合算光量に応じて、第１のフォトダイオードを介して容量素子に充電電荷が蓄積される。また、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、第２のフォトダイオードを介して容量素子から放電電荷が放出される。このような充電動作と放電動作とを繰り返すことにより、容量素子には、環境光による成分が差し引かれた、近接物体からの反射光のみの成分に基づく電荷が蓄積される。このような反射光のみの成分に基づく電荷に応じた信号をセンサ素子の検出信号として取り出す。これにより、環境光の影響を受けずに、近接物体の物体情報の取得が可能となる。この方法の場合、原理的には、既に環境光が取り除かれた検出信号が得られるので、上記したような２枚の画像用のフレームメモリは不要となり、フレームメモリは１つでも良くなる。
【００１５】
このような充電用の第１のフォトダイオードと放電用の第２のフォトダイオードとを備えたセンサ素子を用いる場合、充電動作時と放電動作時とでダイオードとしての応答特性に違いがあると、環境光による成分を十分に差し引くことができない。結果的に、良好な検出ができなくなるおそれがある。安定した検出動作を行うために、２つのダイオードの応答特性の違いを抑えるような制御を行うことが望ましい。
【００１６】
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、安定した検出動作を行うことができ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】
【００１７】
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、アノード電極、カソード電極およびゲート電極を含む第１のダイオード素子と、アノード電極、カソード電極およびゲート電極を含み、自身のカソード電極が第１のダイオード素子のアノード電極に接続されることにより第１のダイオード素子に対して直列接続された第２のダイオード素子とを有しているものである。
そして、センサ駆動手段が、第１のダイオード素子については、カソード電圧を固定電圧にした状態でゲート電圧を変化させることによりオン・オフ状態を制御し、第２のダイオード素子については、アノード電圧を固定電圧にした状態でゲート電圧を変化させることによりオン・オフ状態を制御するようにしたものである。また、第２のダイオード素子のアノード電圧をＶｐ２、オン時のゲート電圧をＶｇ２（ｏｎ）、オフ時のゲート電圧をＶｇ２（ｏｆｆ）としたとき、以下の条件（１）を満たすような電位関係で第２のダイオード素子を駆動するようにしたものである。さらに、第２のダイオード素子をオフ状態からオン状態へと移行させる際に、以下の条件（１Ａ）を満たすような電位関係となるゲート電圧Ｖｇ２（ｏｄ）をゲート電極に一時的に印加して第２のダイオード素子のオーバドライブ駆動を行うようにしたものである。
Ｖｇ２（ｏｆｆ）＜Ｖｐ２＜Ｖｇ２（ｏｎ）  ……（１）
Ｖｇ２（ｏｎ）＜Ｖｇ２（ｏｄ）  ……（１Ａ）
【００１８】
さらに、センサ駆動手段が、第１のダイオード素子のカソード電圧をＶｎ１、オン時のゲート電圧をＶｇ１（ｏｎ）、オフ時のゲート電圧をＶｇ１（ｏｆｆ）としたとき、以下の条件（２）を満たすような電位関係で第１のダイオード素子を駆動するようにしても良い。そして、第１のダイオード素子をオフ状態からオン状態へと移行させる際に、以下の条件（２Ａ）を満たすような電位関係となるゲート電圧Ｖｇ１（ｏｄ）をゲート電極に一時的に印加して第１のダイオード素子のオーバドライブ駆動を行うようにしても良い。
Ｖｇ１（ｏｎ）＜Ｖｎ１＜Ｖｇ１（ｏｆｆ）  ……（２）
Ｖｇ１（ｏｄ）＜Ｖｇ１（ｏｎ）  ……（２Ａ）
【００１９】
本発明によるセンサ装置は、第１のダイオード素子および第２のダイオード素子のオン・オフ状態に同期して点灯・消灯状態が制御され、センサ素子に近接する近接物体に対して検出用の照射光を発する照射光源と、センサ素子から得られる検出信号に基づいて、近接物体の位置、形状または大きさの少なくとも１つを含む物体情報を取得する信号処理手段とをさらに備えていても良い。
なお、「近接物体」とは、文字通り近接する物体だけではなく、例えば複数のセンサ素子を１つの面内にマトリクス状に配置してセンサパネルを形成した場合において、そのセンサパネルに対して接触状態にある物体をも含む意味である。
【００２０】
本発明によるセンサ素子の駆動方法は、アノード電極、カソード電極およびゲート電極を含む第１のダイオード素子と、アノード電極、カソード電極およびゲート電極を含み、自身のカソード電極が第１のダイオード素子のアノード電極に接続されることにより第１のダイオード素子に対して直列接続された第２のダイオード素子とを有する１または複数のセンサ素子を駆動する際に、第１のダイオード素子については、カソード電圧を固定電圧にした状態でゲート電圧を変化させることによりオン・オフ状態を制御し、第２のダイオード素子については、アノード電圧を固定電圧にした状態でゲート電圧を変化させることによりオン・オフ状態を制御するようにしたものである。
特に、第２のダイオード素子のアノード電圧をＶｐ２、オン時のゲート電圧をＶｇ２（ｏｎ）、オフ時のゲート電圧をＶｇ２（ｏｆｆ）としたとき、以下の条件（１）を満たすような電位関係で第２のダイオード素子を駆動するようにしたものである。さらに、第２のダイオード素子をオフ状態からオン状態へと移行させる際に、以下の条件（１Ａ）を満たすような電位関係となるゲート電圧Ｖｇ２（ｏｄ）をゲート電極に一時的に印加して第２のダイオード素子のオーバドライブ駆動を行うようにしたものである。
Ｖｇ２（ｏｆｆ）＜Ｖｐ２＜Ｖｇ２（ｏｎ）  ……（１）
Ｖｇ２（ｏｎ）＜Ｖｇ２（ｏｄ）  ……（１Ａ）
【００２１】
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、表示画素を駆動する表示駆動手段と、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駆動手段と同様の駆動制御を行うようにしたものである。
【００２２】
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。
【００２３】
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、センサ素子における第１のダイオード素子と第２のダイオード素子とが、それぞれ異なる電圧で別々に駆動制御される。第１のダイオード素子については、カソード電圧を固定電圧にした状態でゲート電圧を変化させることによりオン・オフ状態が制御される。第２のダイオード素子については、アノード電圧を固定電圧にした状態でゲート電圧を変化させることによりオン・オフ状態が制御される。そして２つのダイオード素子の応答特性の違いを抑えるような所定の電圧条件で、適切にゲート電圧が制御される。
【発明の効果】
【００２４】
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２つのダイオード素子のオン・オフ状態を制御する場合に、ダイオード素子の応答特性の違いを抑えるような適切なゲート電圧を印加するようにしたので、２つのダイオード素子の応答特性の違いを抑え、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】
【００２５】
【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】センサ素子内のダイオード素子におけるオン動作領域およびオフ動作領域について説明するための図である。
【図７】センサ素子内のダイオード素子におけるオン動作領域およびオフ動作領域について説明するための図である。
【図８】図１に示した表示装置における近接物体の検出処理（撮像動作）の一例を表すタイミング波形図である。
【図９】図８に示した近接物体の検出処理における充電（チャージ）動作について説明するための回路図である。
【図１０】図８に示した近接物体の検出処理における放電（ディスチャージ）動作について説明するための回路図である。
【図１１】（Ａ）は理想的な状態で２つのダイオード素子が動作したときに得られる蓄積ノードの電圧波形を示し、（Ｂ）は２つのダイオード素子の応答特性の違いを考慮した場合の実際の蓄積ノードの電圧波形を示す波形図である。
【図１２】（Ａ）は第１のダイオード素子に印加される電圧値の例を示し、（Ｂ）は第２のダイオード素子に印加される電圧値の例を示す説明図である。
【図１３】第１のダイオード素子に流れるアノード電流Ｉｐと第２のダイオード素子に流れるカソード電流Ｉｎとを比較して示す特性図である。
【図１４】オーバドライブ駆動を行わずにダイオード素子をオン・オフ制御する場合の動作を説明するものであり、（Ａ）は第１のダイオード素子のオン・オフ制御の動作点を示し、（Ｂ）は第２のダイオード素子のオン・オフ制御の動作点を示す説明図である。
【図１５】オーバドライブ駆動を行ってダイオード素子をオン・オフ制御する場合の動作を説明するものであり、（Ａ）は第１のダイオード素子のオン・オフ制御の動作点を示し、（Ｂ）は第２のダイオード素子のオン・オフ制御の動作点を示す説明図である。
【図１６】第１のダイオード素子に印加される電圧値の例を示す波形図であり、（Ａ）はオーバドライブ駆動を行わない場合、（Ｂ）はオーバドライブ駆動を行った第１の例、（Ｃ）はオーバドライブ駆動を行った第２の例を示す。
【図１７】第２のダイオード素子に印加される電圧値の例を示す波形図であり、（Ａ）はオーバドライブ駆動を行わない場合、（Ｂ）はオーバドライブ駆動を行った第１の例、（Ｃ）はオーバドライブ駆動を行った第２の例を示す。
【図１８】（Ａ）は第１のダイオード素子に流れるアノード電流Ｉｐを図１６（Ａ）〜（Ｃ）のそれぞれの駆動例で動作を行った場合について比較して示した特性図である。（Ｂ）は第２のダイオード素子に流れるカソード電流Ｉｎを図１７（Ａ）〜（Ｃ）のそれぞれの駆動例で動作を行った場合について比較して示した特性図である。
【図１９】シミュレーション用のセンサ素子の構成を示す回路図である。
【図２０】図１９に示した回路をオーバドライブ駆動を行わずに動作させた場合の各部の動作電圧の一例を示す波形図である。
【図２１】図１９に示した回路をオーバドライブ駆動を行って動作させた場合の各部の動作電圧の一例を示す波形図である。
【図２２】図２０に示した蓄積電圧Ｖｍ０と図２１に示した蓄積電圧Ｖｍ１とを拡大し、両者を比較して示した波形図である。
【図２３】（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３の実行例を示す説明図である。
【図２５】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２６】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２７】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２８】（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２９】第３の適用例の外観を表す斜視図である。
【図３０】第４の適用例の外観を表す斜視図である。
【図３１】（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。
【図３２】従来の入力機能付き表示装置による近接物体の検出方法の一例を表す特性図である。
【図３３】従来の入力機能付き表示装置による近接物体の検出方法の他の例を表す特性図である。
【図３４】差分画像を用いた従来の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。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
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。
【００２７】
［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。
【００２８】
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がマトリクス状に配置され、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が撮像画素としてマトリクス状に配置され、パネル表面に接触または近接する物体（近接物体）を検出、撮像する機能（検出機能、撮像機能）を有している。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
［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。
【００３５】
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」の一具体例に対応している。バックライト１５は、「照射光源」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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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から放電電荷が放出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。
【００３９】
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、リセット信号線Ｒｅｓｅｔ＿１〜Ｒｅｓｅｔ＿ｎおよびリード信号線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。
【００４０】
［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、第１のダイオード素子ＰＤ１と、第２のダイオード素子ＰＤ２と、容量素子としてのコンデンサＣ１と、第１のトランジスタＴｒ１と、第２のトランジスタＴｒ２と、第３のトランジスタＴｒ３とで構成されている。
【００４１】
第１のダイオード素子ＰＤ１と第２のダイオード素子ＰＤ２はそれぞれ、入射光量に応じた電荷を発生させる光電変換素子である。特に第１のダイオード素子ＰＤ１は入射光量に応じた充電電荷を発生するものであり、第２のダイオード素子ＰＤ２は入射光量に応じた放電電荷を発生するものである。第１のダイオード素子ＰＤ１と第２のダイオード素子ＰＤ２はそれぞれ、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。第１のダイオード素子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。第２のダイオード素子ＰＤ２も同様に、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。第１のダイオード素子ＰＤ１と第２のダイオード素子ＰＤ２とを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。
【００４２】
第１のダイオード素子ＰＤ１と第２のダイオード素子は、第１のダイオード素子ＰＤ１のアノード電極と第２のダイオード素子ＰＤ２のカソード電極とが互いに接続されることにより、互いに直列的に接続されている。コンデンサＣ１の一端は、第１のダイオード素子ＰＤ１と第２のダイオード素子との接続点Ｐ１に接続されている。コンデンサＣ１の他端は、電源ＶＤＤに接続されている。
【００４３】
第１ないし第３のトランジスタＴｒ１〜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。第１のトランジスタＴｒ１のゲートはリセット信号線Ｒｅｓｅｔ（図４参照）に接続され、ソースはリセット電源Ｖｒｓｔに接続されている。第１のトランジスタＴｒ１のドレインおよび第２のトランジスタＴｒ２のゲートは、コンデンサＣ１の一端と共に、第１のダイオード素子ＰＤ１と第２のダイオード素子との接続点Ｐ１に接続されている。第２のトランジスタＴｒ２のソースは、コンデンサＣ１の他端と共に、電源ＶＤＤに接続されている。第２のトランジスタＴｒ２のドレインは、第３のトランジスタＴｒ３のドレインに接続されている。第３のトランジスタＴｒ３のゲートは、リード信号線Ｒｅａｄに接続され、ソースは読み出し線４１に接続されている。リセット電源Ｖｒｓｔは、センサ素子３３においてコンデンサＣ１に蓄積された電荷を全て放出させることができるような電圧（リセット電圧）に設定されている。
【００４４】
このセンサ素子３３では、第１のダイオード素子ＰＤ１については、カソード電圧Ｖｎ１を固定電圧にした状態でゲート電圧Ｖｇ１を変化させることによりオン・オフ状態が制御されるようになっている。第２のダイオード素子ＰＤ２については、アノード電圧Ｖｐ２を固定電圧にした状態でゲート電圧Ｖｇ２を変化させることによりオン・オフ状態が制御されるようになっている。このセンサ素子３３では、第１のダイオード素子ＰＤ１で発生した充電電荷が、第１のダイオード素子ＰＤ１がオン状態となると共に第２のダイオード素子ＰＤ２がオフ状態になることによりコンデンサＣ１へ蓄積される。また、第２のダイオード素子ＰＤ２で発生した放電電荷が、第２のダイオード素子ＰＤ２がオン状態となると共に第１のダイオード素子ＰＤ１がオフ状態になることによりコンデンサＣ１から放出される。受光ドライブ回路１３は、そのような蓄積動作および放電動作が交互に行われるように、第１のダイオード素子ＰＤ１と第２のダイオード素子ＰＤ２とを個別にオン・オフ制御するようになっている。
【００４５】
［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。
【００４６】
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と同期した点灯・消灯動作がなされる。
【００４７】
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。
【００４８】
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１フレーム分の撮像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。
【００４９】
次に、図８〜図１０を参照して、この表示装置による検出動作（撮像動作）の詳細について説明する。図８（Ａ）〜（Ｆ）は、この表示装置による検出動作（１つのセンサ素子３３における検出、撮像動作）の一例をタイミング波形図で表したものである。図８（Ａ）はリセット信号電圧Ｖ（Ｒｅｓｅｔ）のタイミング波形、（Ｂ）はリード信号電圧Ｖ（Ｒｅａｄ）のタイミング波形の一例を示している。図８（Ｃ）はセンサ素子３３における第１のダイオード素子ＰＤ１のゲート電圧Ｖｇ１のタイミング波形（実質的に第１のダイオード素子ＰＤ１のオン・オフ状態のタイミング波形）の一例を示している。図８（Ｄ）は第２のダイオード素子ＰＤ２のゲート電圧Ｖｇ２のタイミング波形（実質的に第２のダイオード素子ＰＤ２のオン・オフ状態のタイミング波形）の一例を示している。図８（Ｅ）はセンサ素子３３における接続点（蓄積ノード）Ｐ１の電位（蓄積電位）ＶＰ１のタイミング波形、図８（Ｆ）は読み出しライン４１の電位（読み出し電圧）Ｖ４１のタイミング波形の一例を示している。
【００５０】
図８（Ａ），（Ｂ）に示したリセット信号電圧Ｖ（Ｒｅｓｅｔ）およびリード信号電圧Ｖ（Ｒｅａｄ）はそれぞれ、線順次動作によってＨ（ハイ）状態となる。Ｉ／Ｏディスプレイパネル２０において、各水平ライン上のセンサ素子３３では、リセット信号電圧Ｖ（Ｒｅｓｅｔ）がＨ状態となってからリード信号電圧Ｖ（Ｒｅａｄ）がＨ状態となるまでの期間が１水平ライン分の露光期間となる。この露光期間内で、図８（Ｃ），（Ｄ）に示したように、各センサ素子３３における第１のダイオード素子ＰＤ１および第２のダイオード素子ＰＤ２のオン・オフ状態に同期して、バックライト１５のＯＮ状態（点灯）およびＯＦＦ状態（非点灯）が交互に切り替えられる。具体的には、バックライト１５がＯＮ状態のときには、第１のダイオード素子ＰＤ１がオン状態、第２のダイオード素子ＰＤ２がオフ状態となる。また、バックライト１５がＯＦＦ状態のときには、第１のダイオード素子ＰＤ１がオフ状態、第２のダイオード素子ＰＤ２がオン状態となる。
【００５１】
例えば、タイミングｔ１０においてリセット信号電圧Ｖ（Ｒｅｓｅｔ）がＨ状態となると、センサ素子３３における第１のトランジスタＴｒ１がオン状態となることにより、接続点Ｐ１の電位ＶＰ１（蓄積電位）が、任意に設定されたリセット電圧Ｖｒｓｔにリセットされる。
【００５２】
次のタイミングｔ１１〜ｔ１２の期間では、バックライト１５がＯＮ状態となる。このとき、第１のダイオード素子ＰＤ１がオン状態、第２のダイオード素子ＰＤ２がオフ状態となることにより、コンデンサＣ１への充電電荷の蓄積動作（チャージ動作）がなされる。これにより、バックライト１５からの照射光による近接物体での反射光Ｌｏｎと外光（環境光）Ｌ０との合算光量に応じて、図９に示した充電電流Ｉ１１の経路によってコンデンサＣ１へ充電電荷が蓄積され、蓄積電位ＶＰ１が上昇する。
【００５３】
次のタイミングｔ１２〜ｔ１３の期間では、バックライト１５がＯＦＦ状態となる。このとき、第１のダイオード素子ＰＤ１がオフ状態、第２のダイオード素子ＰＤ２がオン状態となることにより、コンデンサＣ１からの放電電荷の放出動作（ディスチャージ動作）がなされる。これにより、外光（環境光）Ｌ０の光量に応じて、図１０に示した放電電流Ｉ１２の経路によってコンデンサＣ１から放電電荷が放出され、蓄積電位ＶＰ１が下降する。
【００５４】
そして、このような充電電荷の蓄積動作と放電電荷の放出動作とが、タイミングｔ１４まで（露光期間の間）複数回切り換えられ、その後、その間にコンデンサＣ１に蓄積された電荷が、検出信号（撮像信号）として読み出される。具体的には、タイミングｔ１４においてリード信号電圧Ｖ（Ｒｅａｄ）がＨ状態となることにより、センサ素子３３における第３のトランジスタＴｒ３がオン状態となる。そして、タイミングｔ１５〜ｔ１６の期間において、蓄積電位ＶＰ１の電圧が読み出し線４１から読み出される。このようにして、充電電荷の蓄積動作と放電電荷の放出動作とが複数回切り換えられた後に検出信号が読み出されることにより、露光期間が長くなるため、図８（Ｅ）に示したように、検出信号の信号成分（蓄積電位ＶＰ１）が増大するようになっている。また、ここで得られた撮像信号はアナログ値であるため、受光ドライブ回路１３においてＡ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換がなされる。なお、その後はタイミングｔ１６においてリセット信号電圧Ｖ（Ｒｅｓｅｔ）がＨ状態となることにより、以降はタイミングｔ１０〜ｔ１６と同様の動作が繰り返されることになる。
【００５５】
このようにして、本実施の形態における近接物体の検出処理では、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Ｌｏｎと環境光（外光）Ｌ０との合算光量に応じて、各センサ素子３３に充電電荷が蓄積される。また、上記照射光が照射されていないときに、環境光Ｌ０の光量に応じて、各センサ素子３３から放電電荷が放出される。これらにより、各センサ素子３３から検出信号（撮像信号）が得られる。そして、各センサ素子３３から得られる撮像信号に基づく撮像画像を用いて、画像処理部１４において、近接物体の位置、形状または大きさの少なくとも１つを含む物体情報が得られる。これにより、各センサ素子３３から得られる撮像信号では、環境光Ｌ０による成分が差し引かれるため、そのような環境光Ｌ０の影響を受けずに、近接物体の物体情報の取得が可能となる。
【００５６】
また、充電電荷の蓄積動作と放電電荷の放出動作とに基づいて、センサ素子３３ごとに撮像信号が得られるため、受光ドライブ回路１３において、撮像信号から撮像画像を生成する際に必要なフレームメモリ１３Ａが、従来よりも少なくて済むようになる。例えば図３４に示した従来例では、バックライトＯＦＦ時の画像（画像Ａ）と、バックライトＯＮ時の画像（画像Ｂ）との２枚の画像用のフレームメモリが必要となる。これに対して本実施の形態の表示装置では、１フレーム分の画像メモリで済むようになる。よって、製造コストを抑えつつ、使用状況によらずに物体を安定して検出することが可能となる。
【００５７】
また、充電電荷の蓄積動作と放電電荷の放出動作とが複数回切り換えられた後に得られた撮像信号に基づいて物体情報を取得するようにしたので、露光期間を長くすることができる。これにより、撮像信号の信号成分（蓄積電位ＶＰ１）を増大させて検出感度を向上させることが可能となると共に、露光時間を自由に設定できるため、Ｓ／Ｎ比を高くすることが可能となる。
【００５８】
なお、本実施の形態における近接物体の検出処理では、１つの近接物体だけでなく、Ｉ／Ｏディスプレイパネル２０の表示エリア２１上に同時に配置された複数の近接物体についても同様に、それぞれの物体情報を取得可能である。
【００５９】
［ダイオード素子ＰＤ１，ＰＤ２のオン・オフ状態の制御の詳細］
センサ素子３３における第１のダイオード素子ＰＤ１と第２のダイオード素子ＰＤ２は、構成としては同じものである。ただし、ゲート電極、カソード電極およびアノード電極に印加される電圧の関係を、２つのダイオード素子ＰＤ１，ＰＤ２で互いに異ならせることにより、それぞれ異なる電圧領域でオン・オフ状態の制御が行われるようになっている。
【００６０】
図６（Ａ）に示したように、第１および第２のダイオード素子ＰＤ１，ＰＤ２のアノード電圧をＶｐ、カソード電圧をＶｎ、ゲート電圧をＶｇ、カソードからアノードに流れる光電流をＩｎｐとする。このとき、第１および第２のダイオード素子ＰＤ１，ＰＤ２におけるＩ−Ｖ特性は、例えば図６（Ｂ）に示したように表される。ゲート電圧Ｖｇを変化させたとき、Ｖｐ＜Ｖｇ＜Ｖｎの電圧領域は、第１および第２のダイオード素子ＰＤ１，ＰＤ２がオン状態となるオン動作領域αとなる。なお、厳密にはオン動作領域αの上限および下限は半導体層におけるドーズ量などの条件によりＶｎ，Ｖｐとは異なるものとなるが、本実施の形態では説明を簡単にするため、上限をＶｎ、下限をＶｐとしている。この場合、Ｖｎ＜Ｖｇの電圧領域は、第１および第２のダイオード素子ＰＤ１，ＰＤ２がオフ状態となる第１のオフ動作領域β１となる。Ｖｇ＜Ｖｐの電圧領域は、第１および第２のダイオード素子ＰＤ１，ＰＤ２がオフ状態となる第２のオフ動作領域β２となる。このような特性を利用し、カソード電極とゲート電極との間の電位関係、またはアノード電極とゲート電極との間の電位関係を変化させることにより、第１および第２のダイオード素子ＰＤ１，ＰＤ２を別々の電圧領域でオン・オフ制御することができる。
【００６１】
具体的には、例えば図７（Ｃ）に示したように電圧領域を設定する。ここで、図７（Ａ）に示したように第１のダイオード素子ＰＤ１のアノード電圧をＶｐ１、カソード電圧をＶｎ１、ゲート電圧をＶｇ１とする。また、第２のダイオード素子ＰＤ２のアノード電圧をＶｐ２、カソード電圧をＶｎ２、ゲート電圧をＶｇ２とする。第１のダイオード素子ＰＤ１のアノード電圧をＶｐ１、カソード電圧をＶｎ１、ゲート電圧をＶｇ１とする。第１のダイオード素子ＰＤ１のゲート電圧Ｖｇ１としては、図７（Ｂ）に示したように電圧Ｖｇ１１と電圧Ｖｇ１２とが交互に変化する矩形波を印加する。第２のダイオード素子ＰＤ２のゲート電圧Ｖｇ２も同様に、電圧Ｖｇ２１と電圧Ｖｇ２２とが交互に変化する矩形波を印加する。
【００６２】
第１のダイオード素子ＰＤ１については、カソード電圧Ｖｎ１を固定電圧にした状態でゲート電圧Ｖｇ１を変化させることによりオン・オフ状態を制御する。このとき、ゲート電圧Ｖｇ１としては、図７（Ｃ）の電圧領域Ｐ４１で示したように、オン動作領域αと第１のオフ動作領域β１との電圧が交互に印加されるようにする。すなわち、第１のダイオード素子ＰＤ１については、オン動作領域αと第１のオフ動作領域β１とを用いてオン・オフ状態の制御が行われる。図７（Ｂ），（Ｃ）に示した電圧Ｖｇ１１を第１のダイオード素子ＰＤ１のオフ状態でのゲート電圧Ｖｇ１（ｏｆｆ）、電圧Ｖｇ１２をオン状態でのゲート電圧Ｖｇ１（ｏｎ）とすると、以下の条件（２）を満たすような電位関係で第１のダイオード素子ＰＤ１が駆動される。
Ｖｇ１（ｏｎ）＜Ｖｎ１＜Ｖｇ１（ｏｆｆ）  ……（２）
【００６３】
第２のダイオード素子ＰＤ２については、アノード電圧Ｖｐ２を固定電圧にした状態でゲート電圧Ｖｇ２を変化させることによりオン・オフ状態を制御する。このとき、ゲート電圧Ｖｇ２としては、図７（Ｃ）の電圧領域Ｐ４２で示したように、オン動作領域αと第２のオフ動作領域β１との電圧が交互に印加されるようにする。すなわち、第２のダイオード素子ＰＤ２については、オン動作領域αと第２のオフ動作領域β２とを用いてオン・オフ状態の制御が行われる。図７（Ｂ），（Ｃ）に示した電圧Ｖｇ２１を第２のダイオード素子ＰＤ２のオン状態でのゲート電圧Ｖｇ２（ｏｎ）、電圧Ｖｇ２２をオフ状態でのゲート電圧Ｖｇ２（ｏｆｆ）とすると、以下の条件（１）を満たすような電位関係で第１のダイオード素子ＰＤ２が駆動される。
Ｖｇ２（ｏｆｆ）＜Ｖｐ２＜Ｖｇ２（ｏｎ）  ……（１）
【００６４】
［オーバドライブ駆動による動作］
以上で説明したように、本実施の形態ではセンサ素子３３において、第１および第２のダイオード素子ＰＤ１，ＰＤ２を別々の電圧領域でオン・オフ制御し、充電動作と放電動作とを交互に繰り返すことで、近接物体の検出を行う。この場合において、以下で説明するように第１および第２のダイオード素子ＰＤ１，ＰＤ２の応答特性（過渡特性）に違いがあると、良好な検出動作を行うことができなくなる。これを改善するために、第１および第２のダイオード素子ＰＤ１，ＰＤ２を駆動する際に、オーバドライブ駆動を行うことが好ましい。
【００６５】
まず、図１１〜図１４を参照してオーバドライブ駆動を行わない場合に生ずる問題点について説明する。図１１（Ａ）は、センサ素子３３において、理想的な状態で第１および第２のダイオード素子ＰＤ１，ＰＤ２が動作したときに得られる蓄積ノード（図５の接続点Ｐ１）の電圧波形を示している。なお、図１１（Ａ）では、近接物体からの反射光Ｌｏｎが無い場合の電圧波形を示している。本実施の形態における近接物体の検出処理では、図９に示したように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Ｌｏｎと環境光（外光）Ｌ０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。また、図１０に示したように照射光が照射されていないときに、環境光Ｌ０の光量に応じて、センサ素子３３から放電電荷が放出される。これにより、充電動作と放電動作とを経た状態では、環境光Ｌ０による成分が差し引かれるため、差分として、近接物体からの反射光Ｌｏｎに応じた電圧のみが検出される。したがって、反射光Ｌｏｎが存在しない場合には、１回の充電動作と放電動作とを経た状態で、原理的には、差分として得られる電圧はゼロである。この場合、原理的、理想的には蓄積ノードの電圧は図１１（Ａ）に示したように、充電動作による電荷の充電量と放電動作による電荷の放電量とが同じとなるような波形となる。
【００６６】
これに対し、図１１（Ｂ）は第１および第２のダイオード素子ＰＤ１，ＰＤ２の応答特性の違いを考慮した場合の実際の蓄積ノードの電圧波形を示している。図１１（Ｂ）では図１１（Ａ）と同様に、近接物体からの反射光Ｌｏｎが無い場合の電圧波形を示している。反射光Ｌｏｎが無い場合であるにも関わらず、充電動作と放電動作とを繰り返したときに蓄積ノードで充電がなされ、電圧が徐々に上がってしまっている。これは、第２のダイオード素子ＰＤ２による放電能力よりも、第１のダイオード素子ＰＤ１による充電能力の方が高く、全体として蓄積ノードで充電がなされていることを意味する。このような状態は、センサ素子３３として誤動作の原因となり好ましくない。
【００６７】
ここで、第１のダイオード素子ＰＤ１と第２のダイオード素子ＰＤ２とで充放電能力になぜ違いが生ずるかについて考察する。図１３は、第１のダイオード素子ＰＤ１に流れるアノード電流Ｉｐと第２のダイオード素子ＰＤ２に流れるカソード電流Ｉｎとを比較して示したものである。図１３は、第１のダイオード素子ＰＤ１と第２のダイオード素子ＰＤ２とを図１２（Ａ），（Ｂ）に示した電圧値で駆動した場合の素子単体での特性を示している。すなわち、第１のダイオード素子ＰＤ１については、図１２（Ａ）に示したように、アノード電圧はＶｐ１＝０、カソード電圧はＶｎ１＝３Ｖの固定電圧とし、オン時のゲート電圧はＶｇ１（ｏｎ）＝２Ｖ、オフ時のゲート電圧はＶｇ１（ｏｆｆ）＝５Ｖとする。第２のダイオード素子ＰＤ２については、図１２（Ｂ）に示したように、カソード電圧はＶｎ２＝０、アノード電圧はＶｐ２＝−３Ｖの固定電圧とし、オン時のゲート電圧はＶｇ２（ｏｎ）＝−２Ｖ、オフ時のゲート電圧はＶｇ２（ｏｆｆ）＝−５Ｖとする。
【００６８】
図１３から分かるように、第１のダイオード素子ＰＤ１に流れるアノード電流Ｉｐは、第２のダイオード素子ＰＤ２に流れるカソード電流Ｉｎに比べて飽和するまでの速度が速く（電流時定数が小さく）なっている。これにより、第１のダイオード素子ＰＤ１による充電量が、第２のダイオード素子ＰＤ２による放電量に勝ることとなる。
【００６９】
図１４（Ａ）は、図１２（Ａ）に示した電圧状態で第１のダイオード素子ＰＤ１をオン・オフ制御する場合の素子単体でのオン・オフの動作点を示すものであり、第１のダイオード素子ＰＤ１のＩ−Ｖ特性を示している。図７（Ｃ）を参照して上述したように、第１のダイオード素子ＰＤ１のオン時のゲート電圧Ｖｇ１（ｏｎ）、オフ時のゲート電圧Ｖｇ１（ｏｆｆ）、固定電圧であるカソード電圧Ｖｎ１との間には以下の条件（２）の関係がある。
Ｖｇ１（ｏｎ）＜Ｖｎ１＜Ｖｇ１（ｏｆｆ）  ……（２）
【００７０】
この場合、第１のダイオード素子ＰＤ１では、オフ時にはゲート電極に上記条件（２）の関係にある電圧Ｖｇ１（ｏｆｆ）を印加することで、チャネル（ＰＩＮ型のフォトダイオードである場合には主にｉ領域）に電子を集めて光キャリアを消滅させる。オン時にはゲート電極に上記条件（２）の関係にある電圧Ｖｇ１（ｏｎ）を印加することで、チャネルを空乏化させ、光キャリアを効率よく取り出せる状態にする。
【００７１】
図１４（Ｂ）は、図１２（Ｂ）に示した電圧状態で第２のダイオード素子ＰＤ２をオン・オフ制御する場合の素子単体でのオン・オフの動作点を示すものであり、第２のダイオード素子ＰＤ２のＩ−Ｖ特性を示している。図７（Ｃ）を参照して上述したように、第２のダイオード素子ＰＤ２のオン時のゲート電圧Ｖｇ２（ｏｎ）、オフ時のゲート電圧Ｖｇ２（ｏｆｆ）、固定電圧であるアノード電圧をＶｐ２との間には以下の条件（１）の関係がある。
Ｖｇ２（ｏｆｆ）＜Ｖｐ２＜Ｖｇ２（ｏｎ）  ……（１）
【００７２】
この場合、第２のダイオード素子ＰＤ２では、オフ時にはゲート電極に上記条件（１）の関係にある電圧Ｖｇ２（ｏｆｆ）を印加することで、チャネル（ＰＩＮ型のフォトダイオードである場合には主にｉ領域）に正孔を集めて光キャリアを消滅させる。オン時にはゲート電極に上記条件（１）の関係にある電圧Ｖｇ２（ｏｎ）を印加することで、チャネルを空乏化させ、光キャリアを効率よく取り出せる状態にする。
【００７３】
このように第１のダイオード素子ＰＤ１と第２のダイオード素子ＰＤ２とでは、それぞれ異なる電圧領域でオン・オフ状態の制御が行われ、オフ時に集めるキャリアが異なっている。すなわち、第１のダイオード素子ＰＤ１では電子をキャリアにしているのに対し、第２のダイオード素子ＰＤ２では正孔をキャリアにしている。一方、オフ状態からオン状態に切り換えるときには、
（チャネルが空乏化するまでの時間）＝（オフ時に集めたキャリアが消滅するまでの時間）
という関係がある。したがって、オフ時に集めたキャリアの種類が異なると空乏化するまでの時間が異なり、オフ状態からオン状態への応答特性に違いが生ずることになる。
【００７４】
以上のような問題を、図１５（Ａ），（Ｂ）に示すようにオーバドライブ駆動することで改善することができる。
【００７５】
図１５（Ａ）は、第１のダイオード素子ＰＤ１を図１２（Ａ）に示した電圧状態でオン・オフ制御し、かつオーバドライブ駆動する場合の素子単体でのオン・オフの動作点を示すものであり、第１のダイオード素子ＰＤ１のＩ−Ｖ特性を示している。第１のダイオード素子ＰＤ１についてのオーバドライブ駆動は、オフ状態からオン状態へと移行させる際に、以下の条件（２Ａ）を満たすような電位関係となるゲート電圧Ｖｇ１（ｏｄ）を第１のダイオード素子ＰＤ１のゲート電極に一時的に印加することにより行う。
Ｖｇ１（ｏｄ）＜Ｖｇ１（ｏｎ）  ……（２Ａ）
より具体的には、例えば図１２（Ａ）に示した電圧状態でオン・オフ制御する場合、オーバドライブ駆動時に印加するゲート電圧Ｖｇ１（ｏｄ）は、例えば０Ｖ前後にすることが好ましい。また、オーバドライブ駆動を行う期間は、例えば数１０μ（ｓｅｃ）の周期でオン・オフ状態を切り換えるものとすると、１〜１０μ（ｓｅｃ）程度、好ましくは４〜６μ（ｓｅｃ）程度であると良い。なお、第１のダイオード素子ＰＤ１におけるオン動作領域は、半導体層におけるドーズ量などの条件により特性がシフトする。オーバドライブ駆動時のゲート電圧Ｖｇ１（ｏｄ）として好ましい電圧値は、素子の動作領域に応じて適宜適切な値に設定される。
【００７６】
この場合、第１のダイオード素子ＰＤ１では、オフ時にはゲート電圧に上記条件（２）の関係にある電圧Ｖｇ１（ｏｆｆ）を印加することで、チャネル（ＰＩＮ型のフォトダイオードである場合には主にｉ領域）に電子を集めて光キャリアを消滅させる。次に、上記条件（２Ａ）の関係にある電圧Ｖｇ１（ｏｄ）をオーバドライブ駆動電圧として印加することで、チャネルに集めた電子を消滅させる（電子が集まりにくい状態にする）。このオーバドライブ駆動電圧を印加した後、次に、ゲート電極に上記条件（２）の関係にあるオン電圧Ｖｇ１（ｏｎ）を印加することで、チャネルを空乏化させ、光キャリアを効率よく取り出せる状態にする。
【００７７】
図１５（Ｂ）は、第２のダイオード素子ＰＤ２を図１２（Ｂ）に示した電圧状態でオン・オフ制御し、かつオーバドライブ駆動する場合の素子単体でのオン・オフの動作点を示すものであり、第２のダイオード素子ＰＤ２のＩ−Ｖ特性を示している。第２のダイオード素子ＰＤ２についてのオーバドライブ駆動は、オフ状態からオン状態へと移行させる際に、以下の条件（１Ａ）を満たすような電位関係となるゲート電圧Ｖｇ２（ｏｄ）を第２のダイオード素子ＰＤ２のゲート電極に一時的に印加することにより行う。
Ｖｇ２（ｏｎ）＜Ｖｇ２（ｏｄ）  ……（１Ａ）
より具体的には、例えば図１２（Ｂ）に示した電圧状態でオン・オフ制御する場合、オーバドライブ駆動時に印加するゲート電圧Ｖｇ２（ｏｄ）は、例えば０Ｖ前後にすることが好ましい。また、オーバドライブ駆動を行う期間は、例えば数１０μ（ｓｅｃ）の周期でオン・オフ状態を切り換えるものとすると、１〜１０μ（ｓｅｃ）程度、好ましくは４〜６μ（ｓｅｃ）程度であると良い。なお、第２のダイオード素子ＰＤ２におけるオン動作領域は、半導体層におけるドーズ量などの条件により特性がシフトする。オーバドライブ駆動時のゲート電圧Ｖｇ２（ｏｄ）として好ましい電圧値は、素子の動作領域に応じて適宜適切な値に設定される。
【００７８】
この場合、第２のダイオード素子ＰＤ２では、オフ時にはゲート電圧に上記条件（１）の関係にある電圧Ｖｇ２（ｏｆｆ）を印加することで、チャネル（ＰＩＮ型のフォトダイオードである場合には主にｉ領域）に正孔を集めて光キャリアを消滅させる。次に、上記条件（１Ａ）の関係にある電圧Ｖｇ２（ｏｄ）をオーバドライブ駆動電圧として印加することで、チャネルに集めた正孔を消滅させる（正孔が集まりにくい状態にする）。このオーバドライブ駆動電圧を印加した後、次に、ゲート電圧に上記条件（１）の関係にある電圧Ｖｇ２（ｏｎ）を印加することで、チャネルを空乏化させ、光キャリアを効率よく取り出せる状態にする。
【００７９】
このように、オフ状態からオン状態へと移行させる際にオーバドライブ駆動を行うことで、チャネルに集めたキャリア（電子または正孔）を消滅させる時間を作る。これにより、チャネルを空乏化するまでの時定数を小さくすることができる。結果的に、オフ状態からオン状態への応答特性が改善される。
【００８０】
なお、応答特性は放電側（第２のダイオード素子ＰＤ２）の方が、充電側（第１のダイオード素子ＰＤ１）に比べて悪い（時定数が大きい）ので、少なくとも第２のダイオード素子ＰＤ２に対してオーバドライブ駆動を行うことが好ましい。
【００８１】
［オーバドライブ駆動の具体例］
図１６（Ａ）〜（Ｃ）は、オフ状態からオン状態へと移行する際に、第１のダイオード素子ＰＤ１に印加される電圧値の具体例を示している。特に図１６（Ａ）はオーバドライブ駆動を行わない場合の例を示している。また、図１６（Ｂ）はオーバドライブ駆動を行った第１の例、図１６（Ｃ）はオーバドライブ駆動を行った第２の例を示している。図１６（Ａ）の駆動例では、図１２（Ａ）に示した電圧状態と同様、アノード電圧Ｖｐ１＝０、カソード電圧Ｖｎ１＝３Ｖ、オン時のゲート電圧Ｖｇ１（ｏｎ）＝２Ｖ、オフ時のゲート電圧Ｖｇ１（ｏｆｆ）＝５Ｖとしている。図１６（Ｂ）のオーバドライブ駆動の第１の例では、オフ状態からオン状態へと移行する際に、０Ｖのゲート電圧Ｖｇ１（ｏｄ）を印加している。図１６（Ｃ）のオーバドライブ駆動の第２の例では、オフ状態からオン状態へと移行する際に、−０．５Ｖのゲート電圧Ｖｇ１（ｏｄ）を印加している。
【００８２】
図１７（Ａ）〜（Ｃ）は、オフ状態からオン状態へと移行する際に、第２のダイオード素子ＰＤ２に印加される電圧値の具体例を示している。特に図１７（Ａ）はオーバドライブ駆動を行わない場合の例を示している。また、図１７（Ｂ）はオーバドライブ駆動を行った第２の例、図１７（Ｃ）はオーバドライブ駆動を行った第２の例を示している。図１７（Ａ）の駆動例では、図１２（Ｂ）に示した電圧状態と同様、アノード電圧Ｖｐ２＝−３Ｖ、カソード電圧Ｖｎ２＝０、オン時のゲート電圧Ｖｇ２（ｏｎ）＝−２Ｖ、オフ時のゲート電圧Ｖｇ２（ｏｆｆ）＝−５Ｖとしている。図１７（Ｂ）のオーバドライブ駆動の第１の例では、オフ状態からオン状態へと移行する際に、０Ｖのゲート電圧Ｖｇ２（ｏｄ）を印加している。図１７（Ｃ）のオーバドライブ駆動の第２の例では、オフ状態からオン状態へと移行する際に、０．５Ｖのゲート電圧Ｖｇ２（ｏｄ）を印加している。
【００８３】
図１８（Ａ）は、第１のダイオード素子ＰＤ１に流れるアノード電流Ｉｐを図１６（Ａ）〜（Ｃ）のそれぞれの駆動例について比較したものである。図１８（Ａ）において、「ＯＤ無し」として示した曲線は図１６（Ａ）の駆動例に対応している。「ＯＤ１」として示した曲線は図１６（Ｂ）に示したオーバドライブ駆動の第１の例、「ＯＤ２」として示した曲線は図１６（Ｃ）に示したオーバドライブ駆動の第２の例に対応している。
【００８４】
図１８（Ｂ）は、第２のダイオード素子ＰＤ２に流れるカソード電流Ｉｎを図１７（Ａ）〜（Ｃ）のそれぞれの駆動例について比較したものである。図１８（Ｂ）において、「ＯＤ無し」として示した曲線は図１７（Ａ）の駆動例に対応している。「ＯＤ１」として示した曲線は図１７（Ｂ）に示したオーバドライブ駆動の第１の例、「ＯＤ２」として示した曲線は図１７（Ｃ）に示したオーバドライブ駆動の第２の例に対応している。
【００８５】
図１８（Ａ），（Ｂ）から分かるように、第１および第２のダイオード素子ＰＤ１，ＰＤ２共に、オーバドライブ駆動を行うことで、オーバドライブ駆動を行わない場合に比べて、電流が飽和するまでの速度が速く（電流時定数が小さく）なっている。このような特性を利用して、オーバドライブ駆動を行う際に印加するゲート電圧Ｖｇ１（ｏｄ），Ｖｇ２（ｏｄ）の値を適当に調整することで、２つのダイオード素子ＰＤ１，ＰＤ２の応答特性（過渡特性）の違いを抑え、特性を揃えることができる。そして、充電動作時と放電動作時とでダイオードとしての応答特性が揃うことで、図５のセンサ素子３３に適用した場合には、環境光Ｌ０による成分を十分に差し引くことができ、良好な信号検出を行うことができる。
【００８６】
ここで、図１６，図１７に示した駆動例、および図１８に示した電流特性は第１および第２のダイオード素子ＰＤ１，ＰＤ２の素子単体としての駆動例および特性である。そこで次に、第１および第２のダイオード素子ＰＤ１，ＰＤ２を接続した状態での駆動例を示す。
【００８７】
図１９は、第１および第２のダイオード素子ＰＤ１，ＰＤ２を接続した回路例を示している。図１９の回路構成において、第１のダイオード素子ＰＤ１と第２のダイオード素子との接続点（蓄積ノード）Ｐ１の蓄積電圧Ｖｍの波形をシミュレーションした結果を図２０および図２１に示す。特に図２０には、図１９に示した回路をオーバドライブ駆動を行わずに駆動した場合の蓄積電圧Ｖｍ（Ｖｍ０）を示す。図２１には、図１９に示した回路をオーバドライブ駆動した場合の蓄積電圧Ｖｍ（Ｖｍ１）を示す。図２１において、オーバドライブ駆動のゲート電圧Ｖｇ１（ｏｄ），Ｖｇ２（ｏｄ）としては、０Ｖを印加している。
【００８８】
図２２は、図２０に示した蓄積電圧Ｖｍ０の波形と図２１に示した蓄積電圧Ｖｍ１の波形とを拡大し、両者を比較して示したものである。図１９の回路では、第１および第２のダイオード素子ＰＤ１，ＰＤ２にカップリング容量Ｃｍが生じている。図２０および図２１において、蓄積電圧Ｖｍ０，Ｖｍ１の波形がハイレベルとローレベルとからなる単純な矩形波状のように見えているが、実際には、カップリング容量Ｃｍによる矩形波に、図１１（Ａ），（Ｂ）に示したような充放電波形が重畳されている。また、その重畳されている充放電波形は、図１１（Ａ），（Ｂ）で説明した場合と同様に、近接物体からの反射光Ｌｏｎが無い場合の波形となっている。図２２から分かるように、図２０の駆動例による蓄積電圧Ｖｍ０の波形では、図１１（Ｂ）に示した場合と同様に、充電動作と放電動作とを繰り返したときに蓄積ノードで充電がなされ、電圧が徐々に上がってしまっている。これに対して、図２１のオーバドライブ駆動した場合による蓄積電圧Ｖｍ１の波形では、図１１（Ａ）に示した理想的な充放電波形に近い電圧が重畳されることとなり、電圧値が安定している。
【００８９】
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、２つのダイオード素子ＰＤ１，ＰＤ２のオン・オフ状態を制御する場合に、ダイオード素子の応答特性の違いを抑えるような適切なゲート電圧を印加する。これにより、２つのダイオード素子ＰＤ１，ＰＤ２の応答特性の違いを抑え、安定した検出動作を行うことができる。
【００９０】
［アプリケーションプログラムの実行例］
次に、図２３〜図２６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。
【００９１】
図２３（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。
【００９２】
図２３（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。
【００９３】
図２４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。
【００９４】
図２５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２５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２５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。
【００９５】
また、図２６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。
【００９６】
＜モジュールおよび適用例＞
次に、図２７〜図３１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。
【００９７】
（適用例１）
図２７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。
【００９８】
（適用例２）
図２８（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。
【００９９】
（適用例３）
図２９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。
【０１００】
（適用例４）
図３０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。
【０１０１】
（適用例５）
図３１（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。
【０１０２】
＜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、検出用照明に設ける場合には、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。
【０１０３】
また、上記実施の形態等では、バックライト１５における１回のＯＮ期間またはＯＦＦ期間において、１ライン分のセンサ素子３３に対してリセット動作あるいは読み出し動作を行う場合（高周波のバックライトの明滅動作を行う場合）について説明したが、この場合には限られない。すなわち、例えば、バックライト１５における１回のＯＮ期間またはＯＦＦ期間において、複数ライン分のセンサ素子３３に対してリセット動作あるいは読み出し動作を行う（低周波のバックライトの明滅動作を行う）ようにしてもよい。
【０１０４】
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】
【０１０５】
α…オン動作領域、β１…第１のオフ動作領域、β２…第２のオフ動作領域、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、２０…Ｉ／Ｏディスプレイパネル、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）、４１…読み出し線、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…リセット信号線、Ｒｅａｄ…リード信号線、ＰＤ１…第１のダイオード素子、ＰＤ２…第２のダイオード素子、Ｔｒ１…第１のトランジスタ、Ｔｒ２…第２のトランジスタ、Ｔｒ３…第３のトランジスタ、Ｃ１…コンデンサ、Ｐ１…接続点（蓄積ノード）、ＶＤＤ…電源（電源ライン、電源電圧）、Ｖｒｓｔ…リセット電圧（リセット電圧ライン）、Ｖ（Ｒｅｓｅｔ）…リセット信号電圧、Ｖ（Ｒｅａｄ）…リード信号電圧、ＶＰ１…接続点Ｐ１の電位（蓄積電位）、Ｖ４１…読み出し電圧、Ｖｐ１，Ｖｐ２…アノード電圧、Ｖｎ１，Ｖｎ２…カソード電圧、Ｖｇ１（ｏｆｆ），Ｖｇ２（ｏｆｆ）…オフ時のゲート電圧、Ｖｇ１（ｏｎ），Ｖｇ２（ｏｎ）…オン時のゲート電圧、Ｖｇ１（ｏｄ），Ｖｇ２（ｏｄ）…オーバドライブ駆動時のゲート電圧、Ｉ１１…電流（チャージ電流）、Ｉ１２…電流（ディスチャージ電流）、Ｌ０…外光（環境光）、Ｌｏｎ…反射光（バックライトＯＮ時の反射光）、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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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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