(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
画素が複数配置された表示領域において、一方の面の側から入射する光を受光して第１の受光データを生成する位置センサ素子が複数配置されている表示パネルと、
前記表示パネルの一方の面の側において前記表示領域に移動した被検知体の位置を、前記位置センサ素子によって生成された前記第１の受光データに基づいて検知する位置検知部と、
前記表示パネルの一方の面の側から入射する外光を受光して第２の受光データを生成する外光センサ素子と、
前記外光センサ素子によって生成された前記第２の受光データに基づいて得られる前記外光の強度が基準値以上のときは、入射光強度に対する前記第１の受光データの飽和点を大きくし、前記外光の強度が基準値未満のときは、入射光強度に対する前記第１の受光データの飽和点を小さくするように、前記位置センサ素子を制御する制御部と、
を有する表示装置。
【請求項２】
前記位置センサ素子は、受光素子と増幅トランジスタを含み、前記表示パネルの一方の面の側から入射する光を前記受光素子で受光して、発生した電荷に応じた電圧を、前記増幅トランジスタで増幅し、増幅後の電圧を前記第１の受光データとして出力するように構成されている、
請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記第２の受光データに基づいて前記外光センサ素子に入射する外光の強度を判定し、当該判定の結果に基づいて、前記位置センサ素子に入射する入射光量を制御する、
請求項１または２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記表示パネルの他方の面へ照明光を出射する照明部を、さらに有し、
前記制御部は、前記照明部から出射される前記照明光に含まれる赤外光量を変化させることで、前記位置センサ素子に入射する入射光量を制御する、
請求項３に記載の表示装置。
【請求項５】
前記位置センサ素子は、赤外光を受光するように構成されており、
前記外光センサ素子は、赤外光を受光するように構成されている、
請求項４に記載の表示装置。
【請求項６】
前記位置センサ素子は、前記赤外光の受光で発生した電荷を蓄積するキャパシタとして、第１のキャパシタと、前記第１のキャパシタよりも静電容量が大きい第２のキャパシタとを含み、
前記制御部は、前記第１の受光データを、前記第１のキャパシタで蓄積された電荷に基づいて取得するか、または、前記第２のキャパシタで蓄積された電荷に基づいて取得するかによって、前記入射光強度に対する第１の受光データの飽和点を変化させる、
請求項２から５の何れか一項に記載の表示装置。
【請求項７】
前記制御部は、
前記外光センサ素子で取得した前記第２の受光データに基づいて得られる光の強度を第１基準値と比較し、当該比較の結果に基づいて、前記入射光強度に対する第１の受光データの飽和点が変化するように前記位置センサ素子を制御し、
前記外光センサ素子で取得した前記第２の受光データに基づいて得られる光の強度を、少なくとも１つの第２基準値と比較し、当該比較の結果に基づいて前記入射光量を変化させる、
請求項３または６に記載の表示装置。
【請求項８】
前記位置センサ素子は、半導体層と、前記半導体層に形成されたチャネル領域と、前記チャネル領域を挟むように前記半導体層に形成された１対のソース・ドレイン領域と、前記チャネル領域に対してゲート絶縁膜を介して形成されたゲート電極とを有する受光素子を含み、
前記表示パネルの一方の面の側から入射する光を透過する開口部を、前記チャネル領域に対応する位置に備える遮光膜を有し、
前記チャネル領域に対し、前記表示パネルの他方の面の側に前記ゲート電極が配されている、
請求項１から７の何れか一項に記載の表示装置。
【請求項９】
前記外光センサ素子は、前記表示パネルに設けられている、
請求項１から８の何れか一項に記載の表示装置。
【請求項１０】
前記外光センサ素子は、前記表示パネルにおいて、前記表示領域以外の領域に設けられている、
請求項１から８の何れか一項に記載の表示装置。
【請求項１１】
前記表示パネルは、
第１基板と、
前記第１基板から間隔を隔てて対面している第２基板と、
前記第１基板と前記第２基板との間にて挟持されており、液晶分子が配向されている液晶層と
を含む、
請求項９または１０に記載の表示装置。
【請求項１２】
表示装置を備え、
前記表示装置は、
画素が複数配置された表示領域において、一方の面の側から入射する光を受光して第１の受光データを生成する位置センサ素子が複数配置されている表示パネルと、
前記表示パネルの一方の面の側において前記表示領域に移動した被検知体の位置を、前記位置センサ素子によって生成された前記第１の受光データに基づいて検知する位置検知部と、
前記表示パネルの一方の面の側から入射する外光を受光して第２の受光データを生成する外光センサ素子と、
前記外光センサ素子によって生成された前記第２の受光データに基づいて得られる前記外光の強度が基準値以上のときは、入射光強度に対する前記第１の受光データの飽和点を大きくし、前記外光の強度が基準値未満のときは、入射光強度に対する前記第１の受光データの飽和点を小さくするように、前記位置センサ素子を制御する制御部と、
を有する電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置および電子機器に関する。特に、本発明は、画素が複数配置された表示領域において、一方の面の側から入射する光を受光して受光データを生成する位置センサ素子が複数配置されている表示パネルを含み、その表示パネルの一方の面の側において表示領域に移動した被検知体の位置を、その位置センサ素子によって生成された受光データに基づいて検知する表示装置および電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置，有機ＥＬ表示装置などの表示装置は、薄型、軽量、低消費電力といった利点を有する。
【０００３】
このような表示装置において、液晶表示装置は、一対の基板の間に液晶層が封入された液晶パネルを、表示パネルとして有している。液晶パネルは、たとえば、透過型であって、液晶パネルの背面に設けられたバックライトなどの照明装置が出射した照明光を、その液晶パネルが変調して透過させる。そして、その変調した照明光によって画像の表示が、液晶パネルの正面にて実施される。
【０００４】
この液晶パネルは、たとえば、アクティブマトリクス方式であり、画素スイッチング素子として機能する薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）が複数形成されているＴＦＴアレイ基板と、そのＴＦＴアレイ基板に対面するように対向する対向基板と、ＴＦＴアレイ基板および対向基板の間に設けられた液晶層とを有する。このアクティブマトリクス方式の液晶パネルにおいては、画素スイッチング素子が画素電極に電位を入力することによって、液晶層に印加する電圧を可変し、その画素を透過する光の透過率を制御して、その光を変調させる。
【０００５】
上記のような液晶パネルにおいては、画素スイッチング素子として機能するＴＦＴの他に、光を受光して受光データを得る受光素子を含む位置センサ素子が表示領域に、複数、内蔵されたものが提案されている（たとえば、特許文献１，特許文献２参照）。
【０００６】
上記のように受光素子を含む位置センサ素子が内蔵された液晶パネルは、ユーザーインターフェイスとしての機能が実現できるため、Ｉ／Ｏタッチパネル（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ−Ｏｐｔｉｃａｌ  ｔｏｕｃｈ  ｐａｎｅｌ）と呼ばれている。このタイプの液晶パネルにおいては、液晶パネルの前面に、別途、抵抗膜方式や静電容量方式のタッチパネルを設置する必要がなくなる。このため、装置の小型化を、容易に実現できる。また、さらに、抵抗膜方式や静電容量方式のタッチパネルを設置した場合には、そのタッチパネルによって表示領域において透過する光が減少する場合や、その光が干渉される場合があるため、表示画像の品質が低下する場合があるが、上記のように液晶パネルに受光素子を内蔵することによって、この不具合の発生を抑制することができる。
【０００７】
このような液晶パネルにおいては、たとえば、液晶パネルの前面に触れられたユーザーの指やタッチペンなどの被検知体によって反射された可視光線を、その内蔵された受光素子が受光する。そして、その後、その受光素子によって得られた受光データに基づいて、その被検知体が表示領域において接触した座標位置を特定し、その特定された座標位置に対応する操作が、液晶表示装置自身や、その液晶表示装置に接続された他の電子機器において実施される。
【０００８】
上記のように受光素子を用いて、被検知体の位置を検出する場合には、その受光素子によって得られる受光データは、外光に含まれる可視光線の影響によって、多くのノイズを含む場合がある。このため、正確に、位置を検出をすることが困難な場合がある。
【０００９】
このような不具合を改善するために、受光素子によって得られた受光データに基づいて、バックライトなどの照明装置が照明光を出射する際の動作を制御する方法が知られている。ここでは、高い光強度の光が受光された場合には、照明装置が、より高い光強度の照明光を出射するように、照明装置の動作を制御し、一方で、低い光強度の光が受光された場合には、照明装置が、より低い光強度の照明光を出射するように、照明装置の動作を制御している。これにより、外光の影響によって、表示画像の品質が低下する不具合を改善することができる。そして、さらに、消費電力の増加を抑制することができる。
【００１０】
また、表示領域において黒表示を実施する場合には、ＴＦＴアレイ基板に設けられた受光素子は、可視光線が遮光されるため、その可視光線を受光することが困難となる。このため、正確に、位置を検出をすることが困難な場合がある。
【００１１】
このため、赤外線など、可視光線以外の非可視光線を用いる技術が提案されている。ここでは、たとえば、液晶パネルの背面に設けられるバックライトに、非可視光線として赤外線を出射する赤外光源を、可視光源の他に設けて、赤外光線と可視光線とを照明光として照射させ、この赤外線などの非可視光線を受光素子が受光することによって受光データを取得し、その取得したデータに基づいて、被検知体の位置を検出している（たとえば、特許文献３，特許文献４参照）。
【００１２】
【特許文献１】特開２００６−１２７２１２号公報
【特許文献２】特開２００７−１２８４９７号公報
【特許文献３】特開２００４−３１８８１９号公報
【特許文献４】特開２００５−２７５６４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、光の強度が大きい環境下において位置センサ素子の受光素子が光を受光した際には、その受光データ値が位置センサ素子のダイナミックレンジを超える場合があり、センサ出力の飽和が生ずる場合がある。このため、被検知体の位置を的確に検出することが困難な場合がある。特に、太陽から光が照射される室外の環境下においては、室内の人工的な照明の環境下と比較して、光の強度が大きく、この不具合の発生が顕在化する場合がある。
【００１４】
そして、室外の環境に対応するために、位置センサ素子をダイナミックレンジが大きくなるように設けて、センサ出力の飽和の発生を防止する場合には、室内の人工的な照明の環境下において得られる受光データの分解能が低くなって、被検知体の位置を検出する際の検出精度が低下する場合がある。
【００１５】
赤外線などの非可視光線を位置センサ素子の受光素子が受光する場合においても、上記と同様な不具合が生ずる。また、このほかに、赤外線などの非可視光線を用いた場合には、その赤外線などの非可視光線を出射する非可視光源を、別途、駆動させるために、消費電力がアップする不具合が生ずる。
【００１６】
このように、上記においては、位置検出精度の低下や、消費電力のアップなどの不具合が生ずる場合がある。
【００１７】
したがって、本発明は、位置検出精度の向上または消および電子機器費電力の減少を実現可能な表示装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の一形態に関わる表示装置は、画素が複数配置された表示領域において、一方の面の側から入射する光を受光して第１の受光データを生成する位置センサ素子が複数配置されている表示パネルと、前記表示パネルの一方の面の側において前記表示領域に移動した被検知体の位置を、前記位置センサ素子によって生成された前記第１の受光データに基づいて検知する位置検知部と、前記表示パネルの一方の面の側から入射する外光を受光して第２の受光データを生成する外光センサ素子と、前記外光センサ素子によって生成された前記第２の受光データに基づいて得られる前記外光の強度が基準値以上のときは、入射光強度に対する前記第１の受光データの飽和点を大きくし、前記外光の強度が基準値未満のときは、入射光強度に対する前記第１の受光データの飽和点を小さくするように、前記位置センサ素子を制御する制御部と、を有する。
本発明の他の形態に関わる電子機器は、上記構成の表示装置を備える。
【００１９】
好適に、前記位置センサ素子は、受光素子と増幅トランジスタを含み、前記表示パネルの一方の面の側から入射する光を前記受光素子で受光して、発生した電荷に応じた電圧を、前記増幅トランジスタで増幅し、増幅後の電圧を前記第１の受光データとして出力するように構成されている。
好適に、前記制御部は、前記第２の受光データに基づいて前記外光センサ素子に入射する外光の強度を判定し、当該判定の結果に基づいて、前記位置センサ素子に入射する入射光量を制御する。
好適に、前記表示パネルの他方の面へ照明光を出射する照明部を、さらに有し、
前記制御部は、前記照明部から出射される前記照明光に含まれる赤外光量を変化させることで、前記位置センサ素子に入射する入射光量を制御する。
好適に、前記位置センサ素子は、赤外光を受光するように構成されており、前記外光センサ素子は、赤外光を受光するように構成されている。
【００２０】
好適に、前記位置センサ素子は、前記赤外光の受光で発生した電荷を蓄積するキャパシタとして、第１のキャパシタと、前記第１のキャパシタよりも静電容量が大きい第２のキャパシタとを含み、
前記制御部は、前記第１の受光データを、前記第１のキャパシタで蓄積された電荷に基づいて取得するか、または、前記第２のキャパシタで蓄積された電荷に基づいて取得するかによって、前記入射光強度に対する第１の受光データの飽和点を変化させる。
【００２１】
好適に、前記制御部は、前記外光センサ素子で取得した前記第２の受光データに基づいて得られる光の強度を第１基準値と比較し、当該比較の結果に基づいて、前記入射光強度に対する第１の受光データの飽和点が変化するように前記位置センサ素子を制御し、前記外光センサ素子で取得した前記第２の受光データに基づいて得られる光の強度を、少なくとも１つの第２基準値と比較し、当該比較の結果に基づいて前記入射光量を変化させる。
【００２２】
好適に、前記位置センサ素子は、半導体層と、前記半導体層に形成されたチャネル領域と、前記チャネル領域を挟むように前記半導体層に形成された１対のソース・ドレイン領域と、前記チャネル領域に対してゲート絶縁膜を介して形成されたゲート電極とを有する受光素子を含み、前記表示パネルの一方の面の側から入射する光を透過する開口部を、前記チャネル領域に対応する位置に備える遮光膜を有し、前記チャネル領域に対し、前記表示パネルの他方の面の側に前記ゲート電極が配されている。
【００２３】
好適に、前記外光センサ素子は、前記表示パネルに設けられている。
あるいは好適に、前記外光センサ素子は、前記表示パネルにおいて、前記表示領域以外の領域に設けられている。
【００２４】
好適には、前記表示パネルは、第１基板と、前記第１基板から間隔を隔てて対面している第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間にて挟持されており、液晶分子が配向されている液晶層とを含む。
【００２５】
本発明においては、外光センサ素子によって生成された第２の受光データに基づいて、位置センサ素子を以下のように制御する。例えば、外光センサ素子に入射する外光の強度が基準値以上であると判断される場合には、入射光強度に対する前記第１の受光データの飽和点を大きくし、外光センサ素子に入射する外光の強度が基準値未満であると判断される場合には、入射光強度に対する前記第１の受光データの飽和点を小さくするように制御する。この制御に加えて、好ましくは、例えば、照明部から出射される照明光に含まれる赤外光量を変化させることで、位置センサ素子に入射する入射光量を制御する。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、位置検出精度の向上または消費電力の減少を実現可能な表示装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
本発明にかかる実施形態の一例について説明する。
【００３０】
（液晶表示装置の構成）
図１は、本発明にかかる実施形態において、液晶表示装置１００の構成を示す断面図である。
【００３１】
本実施形態の液晶表示装置１００は、図１に示すように、液晶パネル２００と、バックライト３００と、データ処理部４００とを有する。
【００３２】
液晶パネル２００について説明する。
【００３３】
液晶パネル２００は、アクティブマトリクス方式であって、図１に示すように、ＴＦＴアレイ基板２０１と対向基板２０２と液晶層２０３とを有する。
【００３４】
この液晶パネル２００においては、ＴＦＴアレイ基板２０１と対向基板２０２とが間隔を隔てるように対面している。そして、そのＴＦＴアレイ基板２０１と対向基板２０２との間に挟まれるように、液晶層２０３が設けられている。
【００３５】
また、図１に示すように、液晶パネル２００においては、第１の偏光板２０６と第２の偏光板２０７とのそれぞれが、液晶パネル２００の両面側において対面するように設置されている。ここでは、第１の偏光板２０６がＴＦＴアレイ基板２０１の側に配置され、第２の偏光板２０７が対向基板２０２の側に配置されている。
【００３６】
この液晶パネル２００は、たとえば、透過型であって、図１に示すように、ＴＦＴアレイ基板２０１の側に位置するようにバックライト３００が配置されており、ＴＦＴアレイ基板２０１において対向基板２０２に対面している面とは反対側の面に、バックライト３００から出射された照明光が照射される。そして、詳細については後述するが、液晶パネル２００は、複数の画素（図示無し）が配置され、画像を表示する表示領域ＰＡを含み、その液晶パネル２００の背面側に設置されたバックライト３００が出射した照明光を、第１の偏光板２０６を介して背面から受け、その背面から受けた光を表示領域ＰＡにおいて変調する。
【００３７】
ここでは、ＴＦＴアレイ基板２０１において画素に対応するように、画素スイッチング素子（図示無し）としてＴＦＴを含む画像表示素子（図示無し）が複数設けられており、その画素スイッチング素子がスイッチング制御を実施することによって、背面から受けた照明光を変調する。そして、その変調された照明光が、第２の偏光板２０７を介して、正面側に出射され、表示領域ＰＡにおいて画像が表示される。
【００３８】
また、本実施形態においては、この液晶パネル２００は、いわゆるＩ／Ｏタッチパネルであり、詳細については後述するが、液晶パネル２００においてバックライト３００が設置された背面に対して反対側となる正面に、ユーザーの指やタッチペンなどの被検知体が接触または近接した際に、その被検知体の位置を検知するために、受光素子を含む位置センサ素子（図示無し）が形成されている。この位置センサ素子を構成する受光素子は、液晶パネル２００の正面側において、被検知体が反射する反射光を受光する。すなわち、位置センサ素子を構成する受光素子は、対向基板２０２の側からＴＦＴアレイ基板２０１の側へ向かう反射光を受光して光電変換することによって電荷を蓄積し、その電荷によって受光データが出力される。
【００３９】
さらに、本実施形態においては、液晶パネル２００は、液晶パネル２００の正面側から入射する外光を受光する受光素子が、外光センサ素子（図示無し）を構成するように形成されている。たとえば、フォトトランジスタによって、この外光センサ素子が形成されている。ここでは、外光センサ素子は、対向基板２０２の側からＴＦＴアレイ基板２０１の側へ向かう外光を受光する。そして、外光センサ素子を構成する受光素子は、光電変換することによって電荷を蓄積し、その電荷によって受光データが出力される。
【００４０】
図２は、本発明の実施形態において、液晶パネル２００を示す平面図である。また、図３は、本発明の実施形態において、表示領域ＰＡにて形成される画素を示す回路図である。図３においては、（ａ）が画像表示素子３０ａを示し、（ｂ）が位置センサ素子３０ｂを示している。
【００４１】
図２に示すように、液晶パネル２００は、表示領域ＰＡと、その表示領域ＰＡの周囲に位置する周辺領域ＣＡとを有する。
【００４２】
この液晶パネル２００において表示領域ＰＡには、図２に示すように、複数の画素Ｐが水平方向ｘと垂直方向ｙとのそれぞれにマトリクス状に並ぶように配置されている。ここでは、図３に示すように、画素Ｐは、画像表示素子３０ａと位置センサ素子３０ｂとを含むように構成されている。
【００４３】
一方で、液晶パネル２００において周辺領域ＣＡには、表示用垂直駆動回路１１と、表示用水平駆動回路１２と、センサ用垂直駆動回路１３と、センサ用水平駆動回路１４とが設けられている。そして、さらに、本実施形態においては、外光センサ素子ＧＳが、この周辺領域ＣＡに設けられている。たとえば、画像表示素子３０ａと位置センサ素子３０ｂと同様にして形成された半導体素子によって、この各部材が構成されている。各部について、順次説明する。
【００４４】
表示用垂直駆動回路１１は、図２に示すように、周辺領域ＣＡに設けられている。表示用垂直駆動回路１１は、図３に示すように、水平方向ｘに延在しているゲート線Ｇ１に接続されている。ここでは、垂直方向ｙに並んだ複数のゲート線Ｇ１のそれぞれに接続されている。そして、表示用垂直駆動回路１１は、供給される制御信号に基づいて、その垂直方向ｙに並んだゲート線Ｇ１のそれぞれに、順次、選択パルスを供給する。
【００４５】
表示用水平駆動回路１２は、図２に示すように、周辺領域ＣＡに設けられている。表示用水平駆動回路１２は、図３に示すように、垂直方向ｙに延在する第１データ線Ｓ１に接続されている。ここでは、水平方向ｘに並んだ複数の第１データ線Ｓ１のそれぞれに接続されている。そして、表示用水平駆動回路１２は、供給される制御信号に基づいて、その水平方向ｘに並んだ第１データ線Ｓ１のそれぞれに、順次、映像信号を供給する。
【００４６】
センサ用垂直駆動回路１３は、図２に示すように、周辺領域ＣＡに設けられている。センサ用垂直駆動回路１３は、図３に示すように、水平方向ｘに延在するように形成された読み出し線Ｒｅａｄに接続されている。ここでは、垂直方向ｙに並んだ複数の読み出し線Ｒｅａｄのそれぞれに接続されている。そして、センサ用垂直駆動回路１３は、供給される制御信号に基づいて、その垂直方向ｙに並んだ読み出し線Ｒｅａｄのそれぞれに、順次、選択パルスを供給する。
【００４７】
センサ用水平駆動回路１４は、図２に示すように、周辺領域ＣＡに設けられている。センサ用水平駆動回路１４は、図３に示すように、垂直方向ｙに延在するように形成された第２データ線Ｓ２に接続されている。ここでは、水平方向ｘに並んだ複数の第２データ線Ｓ２のそれぞれに接続されている。そして、センサ用水平駆動回路１４は、供給される制御信号に基づいて、位置センサ素子３０ｂから出力される受光データを、その水平方向ｘに並んだ第２データ線Ｓ２のそれぞれから、順次、読み出す。
【００４８】
画像表示素子３０ａは、図３に示すように、画素スイッチング素子３１と、補助容量素子Ｃｓとを含む。
【００４９】
この画像表示素子３０ａにおいて、画素スイッチング素子３１と補助容量素子Ｃｓとのそれぞれは、図３に示すように、垂直方向ｙに延在する表示用の第１データ線Ｓ１と、水平方向ｘに延在するゲート線Ｇ１との交点付近に設けられている。
【００５０】
ここで、画素スイッチング素子３１は、トランジスタであって、ゲート電極がゲート線Ｇ１に接続され、ソース電極が第１データ線Ｓ１に接続され、ドレイン電極が補助容量素子Ｃｓおよび液晶層２０３に接続されている。
【００５１】
また、補助容量素子Ｃｓは、図３に示すように、キャパシタであって、一方の電極が補助容量線に接続され、他方の電極が、画素スイッチング素子３１のソース電極に接続されている。そして、ゲート線Ｇ１が表示用垂直駆動回路１１に接続され、第１データ線Ｓ１が表示用水平駆動回路１２に接続されている。
【００５２】
画像表示素子３０ａにおいては、制御部４０１から供給された制御信号に基づいて、表示用垂直駆動回路１１および表示用水平駆動回路１２が、表示領域ＰＡに画素Ｐごとに設けられた画素スイッチング素子３１を線順次に駆動し、画像表示を実施する。
【００５３】
具体的には、表示用垂直駆動回路１１からゲート線Ｇ１に選択パルスが画素スイッチング素子３１のゲートに供給されてオン状態となり、表示用水平駆動回路１２から第１データ線Ｓ１に映像信号が供給されることによって、画素スイッチング素子３１が、その映像信号を補助容量素子Ｃｓおよび液晶層２０３に書き込む。これにより、画像表示が実行される。
【００５４】
位置センサ素子３０ｂは、受光素子３２と、リセットトランジスタ３３と、キャパシタ３４と、増幅トランジスタ３５と、選択トランジスタ３６とを有する。
【００５５】
ここで、受光素子３２は、図３に示すように、たとえば、フォトトランジスタであって、ソース電極に基準電位Ｖｓｓが印加され、ドレイン電極がフローティングディフュージョンＦＤに接続されている。そして、受光素子３２であるフォトトランジスタのゲート電極には、しきい値電圧以下の電圧Ｖｇが印加される。この受光素子３２は、光を受光し光電変換を実施することによって、電荷が生じ、その電荷によって受光データが出力される。
【００５６】
また、リセットトランジスタ３３は、ドレイン電極に電源電圧Ｖｄｄが印加され、ソース電極にフローティングディフュージョンＦＤに接続されている。そして、リセットトランジスタ３３のゲート電極に、リセット信号（Ｒｅｓｅｔ）が与えられることによって、フローティングディフュージョンＦＤの電位がリセットされるように構成されている。
【００５７】
また、キャパシタ３４は、一方の電極がフローティングディフュージョンＦＤに接続され、他方の電極が、基準電位Ｖｓｓに接続されており、キャパシタ３４に蓄積される電荷量に応じて、フローティングディフュージョンの電圧が変化するように構成されている。
【００５８】
また、増幅トランジスタ３５は、ゲート電極がフローティングディフュージョンＦＤに接続され、ドレイン電極が電源電圧Ｖｄｄに接続され、ソース電極が選択トランジスタ３６のドレイン電極に接続されており、ソースフォロア回路を構成している。
【００５９】
また、選択トランジスタ３６は、ドレイン電極が増幅トランジスタ３５のソース電極に接続され、ソース電極が第２データ線Ｓ２に接続されている。そして、センサ用垂直駆動回路１３により選択トランジスタ３６のゲート電極に読み出し信号（Ｒｅａｄ）が供給されると、選択トランジスタ３６は、オン状態となり、増幅トランジスタ３５によって増幅された信号が、第２データ線Ｓ２に出力されるように構成されている。
【００６０】
この位置センサ素子３０ｂでは、まず、リセットトランジスタ３３のゲート電極にリセット信号が供給されることにより、リセットトランジスタ３３がオン状態となり、キャパシタ３４に電荷が蓄積され、フローティングディフュージョンＦＤの電圧が電源電圧Ｖｄｄに応じた値となる。そして、その後、リセットトランジスタ３３は、オフ状態とされる。そして、フォトトランジスタである受光素子３２が光を受光すると、その光量に応じたリーク電流ないしオフ電流が生じる。これにより、キャパシタ３４に蓄積された電荷が放電し、フローティングディフュージョンＦＤの電圧が下がる。そして、このフローティングディフュージョンＦＤの電圧は、増幅トランジスタ３５によって増幅され、センサ用垂直駆動回路１３から読み出し信号が選択トランジスタ３６のゲートに供給されることにより、受光データが信号電圧として第２データ線Ｓ２に読み出される。この受光データとして読み出される信号電圧は、受光素子３２の受光量に応じた値となり、第２データ線Ｓ２を介して、センサ用水平駆動回路１４に出力される。
【００６１】
本実施形態においては、位置センサ素子３０ｂは、キャパシタ３４が第１の静電容量である第１位置センサ素子３０ｂａと、キャパシタ３４が第１の静電容量よりも大きな第２の静電容量である第２位置センサ素子３０ｂｂとを含む。
【００６２】
図４は、本発明にかかる実施形態において、第１位置センサ素子３０ｂａと第２位置センサ素子３０ｂｂとを、位置センサ素子３０ｂとして、表示領域ＰＡに配置した様子を模式的に示す平面図である。
【００６３】
図４に示すように、第１位置センサ素子３０ｂａと第２位置センサ素子３０ｂｂとのそれぞれは、表示領域ＰＡにおいて市松状になるように配置されている。すなわち、第１位置センサ素子３０ｂａと第２位置センサ素子３０ｂｂとのそれぞれは、水平方向ｘと垂直方向ｙとのそれぞれにおいて、交互に並ぶように配置されている。
【００６４】
外光センサ素子ＧＳは、図２に示すように、液晶パネル２００において、表示領域ＰＡ以外の周辺領域ＣＡに設けられている。外光センサ素子ＧＳは、位置センサ素子３０ｂと同様な構成であって、たとえば、フォトトランジスタを受光素子（図示無し）として含み、その受光素子において光電変換された電荷によって、受光データが出力される。
【００６５】
本実施形態においては、外光センサ素子ＧＳは、外光に含まれる赤外光線を可視光線よりも多く受光するように、たとえば、赤外光線を選択的に透過する赤外フィルタ（図示無し）が受光素子の受光面に対応するように設けられており、その赤外フィルタを介して入射された外光を受光面で受光して光電変換するように構成されている。
【００６６】
液晶パネル２００の表示領域ＰＡに設けられた画素Ｐについて説明する。
【００６７】
図５は、本発明の実施形態において、液晶パネル２００における表示領域ＰＡに設けられた画素Ｐの概略を模式的に示す断面図である。図６は、本発明の実施形態において、液晶パネル２００の表示領域ＰＡに設けられた画素Ｐの概略を模式的に示す平面図である。図５は、図６においてＸ１−Ｘ２部分に対応する部分を示している。
【００６８】
図５に示すように、液晶パネル２００は、ＴＦＴアレイ基板２０１と、対向基板２０２と、液晶層２０３とを有している。液晶パネル２００は、ＴＦＴアレイ基板２０１と対向基板２０２とがスペーサ（図示無し）によって間隔を隔てられ、シール材（図示無し）で貼り合わされており、そのＴＦＴアレイ基板２０１と対向基板２０２との間の間隔に液晶層２０３が設けられている。
【００６９】
また、図５と図６とに示すように、液晶パネル２００は、画素Ｐにおいて、光透過領域ＴＡと遮光領域ＲＡとを含む。
【００７０】
光透過領域ＴＡにおいては、バックライト３００から出射された照明光が、ＴＦＴアレイ基板２０１の側から対向基板２０２の側へ透過する。ここでは、光透過領域ＴＡには、図５と図６とに示すように、カラーフィルタ層２１が形成されており、バックライト３００から出射された照明光が着色されて、ＴＦＴアレイ基板２０１の側から対向基板２０２の側へ透過する。
【００７１】
一方で、遮光領域ＲＡにおいては、図５と図６とに示すように、ブラックマトリクス層２１Ｋが形成されており、バックライト３００から出射された照明光を、ブラックマトリクス層２１Ｋが、カラーフィルタ層２１の周囲において遮光する。
【００７２】
そして、この遮光領域ＲＡにおいては、図５と図６とに示すように、受光領域ＳＡが形成されている。
【００７３】
この受光領域ＳＡにおいては、ＴＦＴアレイ基板２０１と対向基板２０２とが対面する面において、対向基板２０２の側からＴＦＴアレイ基板２０１の側へ向かう光を受光するように、位置センサ素子３０ｂの受光素子３２が形成されている。具体的には、図５に示すように、液晶パネル２００は、対向基板２０２の側からＴＦＴアレイ基板２０１の側へ向かう光において、ブラックマトリクス層２１Ｋに形成された開口２１ａを透過する光を、その受光素子３２が受光するように形成されている。この受光素子３２は、図５に示すように、液晶パネル２００の正面側において、ユーザーの指などの被検知体によってバックライト３００から照射された照明光が反射された反射光を、対向基板２０２の側から受けて受光する。
【００７４】
ＴＦＴアレイ基板２０１について下記に示す。
【００７５】
ＴＦＴアレイ基板２０１は、光を透過する絶縁体の基板であり、たとえば、ガラスにより形成されている。このＴＦＴアレイ基板２０１においては、図５に示すように、対向基板２０２に対面する側の面に、画素スイッチング素子３１と、受光素子３２と、画素電極６２とが形成されている。
【００７６】
なお、図５においては、画素Ｐのカラーフィルタ層２１において赤フィルタ層２１Ｒに対応するドット領域について示しているが、その他の緑フィルタ層２１Ｇと青フィルタ層２１Ｂとに対応するドット領域においては、受光素子３２を除いた他の部材が、赤フィルタ層２１Ｒに対応するドット領域の場合と同様に形成されている。
【００７７】
ＴＦＴアレイ基板２０１の各部について示す。
【００７８】
画素スイッチング素子３１は、図５に示すように、ＴＦＴアレイ基板２０１において対向基板２０２に対面する側の面に形成されている。画素スイッチング素子３１は、ゲート電極４５と、ゲート絶縁膜４６ｇと、半導体層４８とを含み、たとえば、ＬＤＤ構造のボトムゲート型ＴＦＴとして形成されている。
【００７９】
具体的には、画素スイッチング素子３１において、ゲート電極４５は、たとえば、モリブデンなどの金属材料を用いて形成されている。また、ゲート絶縁膜４６ｇは、シリコン酸化膜などの絶縁材料を用いて形成されている。また、半導体層４８は、たとえば、ポリシリコンなどの半導体材料を用いて形成されており、ゲート電極４５に対応するようにチャネル形成領域が設けられると共に、そのチャネル領域を挟むように一対のソース・ドレイン領域が設けられている。そして、ソース電極５３とドレイン電極５４とが、半導体層４８を被覆する層間絶縁層４９に設けられた開口に、アルミニウムなどの導電材料を埋め込まれ、パターン加工されることによって形成されている。
【００８０】
受光素子３２は、図５に示すように、ＴＦＴアレイ基板２０１において対向基板２０２に対面する側の面に形成されている。ここでは、受光素子３２は、図５に示すように、液晶パネル２００の正面側において、指などの被検知体によって反射され、対向基板２０２の側からＴＦＴアレイ基板２０１の側へ向う反射光を、液晶層２０３を介して受光するように、ＴＦＴアレイ基板２０１に設けられている。この受光素子３２は、たとえば、フォトトランジスタであって、ゲート電極４３と、ゲート絶縁膜４６ｓと、半導体層４７とを含み、たとえば、ボトムゲート型ＴＦＴとして形成されている。そして、受光素子３２は、受光領域ＳＡから入射する光を受光し、光電変換することによって、受光信号を生成する。
【００８１】
具体的には、受光素子３２において、ゲート電極４３は、たとえば、モリブデンなどの金属材料を用いて形成されている。また、ゲート絶縁膜４６ｓは、シリコン酸化膜などの絶縁材料を用いて形成されている。また、半導体層４７は、たとえば、ポリシリコンなどの半導体材料を用いて形成されている。そして、この半導体層４７においては、ゲート電極４３に対応するようにチャネル形成領域が形成されると共に、そのチャネル領域を挟むように一対のソース・ドレイン領域が形成されている。そして、ソース電極５１とドレイン電極５２とが、層間絶縁層４９に設けられた開口にアルミニウムを埋め込むことによって形成されている。ここでは、受光素子３２は、画素スイッチング素子３１と同じ工程にて各部が形成される。
【００８２】
画素電極６２は、図５に示すように、ＴＦＴアレイ基板２０１において対向基板２０２に対面する面を被覆するように、絶縁材料で形成された平坦化膜６０上に設けられている。ここでは、図５に示すように、画素電極６２は、平坦化膜６０上において、光透過領域ＴＡに対応するように形成されており、液晶層２０３に接続されている。画素電極６２は、いわゆる透明電極であって、たとえば、ＩＴＯを用いて形成されている。そして、画素電極６２は、バックライト３００によって照明された光を変調するために、対向電極２３と共に、液晶層２０３に電圧を印加する。なお、この画素電極６２は、表示領域ＰＡにおいて、複数の画素Ｐのそれぞれに対応するように複数がマトリクス状になるように配置されており、特に図示をしていないが、画素スイッチング素子３１のドレイン電極５４に接続されている。
【００８３】
対向基板２０２について示す。
【００８４】
対向基板２０２は、ＴＦＴアレイ基板２０１の場合と同様に、光を透過する絶縁体の基板であり、たとえば、ガラスにより形成されている。そして、対向基板２０２は、図５に示すように、ＴＦＴアレイ基板２０１に対して間隔を隔てるよう対面している。そして、対向基板２０２には、図５に示すように、カラーフィルタ層２１と、ブラックマトリクス層２１Ｋと、平坦化膜２２と、対向電極２３とが形成されている。
【００８５】
対向基板２０２の各部について示す。
【００８６】
カラーフィルタ層２１は、図５に示すように、対向基板２０２にてＴＦＴアレイ基板２０１に対面する側の面に形成されている。カラーフィルタ層２１は、図６に示すように、光透過領域ＴＡに対応するように、赤フィルタ層２１Ｒと緑フィルタ層２１Ｇと青フィルタ層２１Ｂとが形成されている。ここでは、赤フィルタ層２１Ｒと緑フィルタ層２１Ｇと青フィルタ層２１Ｂとのそれぞれは、矩形形状であり、水平方向ｘに並ぶように形成されている。カラーフィルタ層２１は、たとえば、顔料や染料などの着色剤を含有するポリイミド樹脂を用いて形成される。ここでは、赤と緑と青との３原色を１組として構成されている。そして、カラーフィルタ層２１は、バックライト３００から出射された照明光を着色する。
【００８７】
ブラックマトリクス層２１Ｋは、図５に示すように、表示領域ＰＡにおいて複数の画素Ｐを区画するように、遮光領域ＲＡに形成され、光を遮光する。ここでは、ブラックマトリクス層２１Ｋは、対向基板２０２にてＴＦＴアレイ基板２０１に対面する側の面に形成されている。また、ブラックマトリクス層２１Ｋは、光が透過する開口２１ａが、受光領域ＳＡに対応するように形成されている。つまり、ブラックマトリクス層２１Ｋは、図５と図６に示すように、遮光領域ＲＡにおいて受光領域ＳＡ以外の領域に対応するように形成されている。たとえば、ブラックマトリクス層２１Ｋは、黒色の金属酸化膜を用いて形成される。
【００８８】
平坦化膜２２は、図５に示すように、光透過領域ＴＡと、遮光領域ＲＡとのそれぞれに対応するように、対向基板２０２にてＴＦＴアレイ基板２０１に対面する側の面に形成されている。ここでは、平坦化膜２２は、光透過性の絶縁材料によって形成されている。そして、カラーフィルタ層２１とブラックマトリクス層２１Ｋとのそれぞれを被覆し、対向基板２０２にてＴＦＴアレイ基板２０１に対面する面側を平坦化している。
【００８９】
対向電極２３は、図５に示すように、対向基板２０２にてＴＦＴアレイ基板２０１に対面する側の面に形成されている。ここで、対向電極２３は、平坦化膜２２を被覆するように形成されている。対向電極２３は、いわゆる透明電極であって、たとえば、ＩＴＯを用いて形成されている。
【００９０】
液晶層２０３について示す。
【００９１】
液晶層２０３は、図５に示すように、ＴＦＴアレイ基板２０１と対向基板２０２との間にて挟持されており、配向処理されている。たとえば、液晶層２０３は、ＴＦＴアレイ基板２０１と対向基板２０２との間において、スペーサ（図示なし）により所定の距離が保持された間隔に、封入されている。そして、液晶層２０３は、ＴＦＴアレイ基板２０１および対向基板２０２に形成された液晶配向膜（図示なし）によって配向されている。たとえば、液晶層２０３は、液晶分子が垂直配向するように形成される。
【００９２】
バックライト３００について説明する。
【００９３】
バックライト３００は、図１に示すように、液晶パネル２００の背面に対面しており、その液晶パネル２００の表示領域ＰＡに照明光を出射する。ここでは、バックライト３００は、図１に示すように、光源３０１と、その光源３０１から照射された光を拡散することよって面状の光に変換する導光板３０２とを有しており、液晶パネル２００の表示領域ＰＡの全面に平面光を照射する。
【００９４】
具体的には、バックライト３００は、液晶パネル２００を構成するＴＦＴアレイ基板２０１と対向基板２０２とにおいて、ＴＦＴアレイ基板２０１の側に位置するように配置されている。そして、ＴＦＴアレイ基板２０１において対向基板２０２に対面している面とは反対側の面に、その平面光を照射する。つまり、バックライト３００は、ＴＦＴアレイ基板２０１の側から対向基板２０２の側へ向かうように平面光を照明する。
【００９５】
本実施形態においては、バックライト３００の光源３０１は、図１に示すように、たとえば、可視光源３０１ａと、赤外光源３０１ｂとを有する。
【００９６】
可視光源３０１ａと赤外光源３０１ｂとのそれぞれは、導光板３０２の端部に設けられ、可視光線と赤外光線とを、照明光として出射する。
【００９７】
具体的には、可視光源３０１ａは、白色ＬＥＤであり、導光板３０２の一端に設けられており、白色の可視光線を照射面から照射する。
【００９８】
また、赤外光源３０１ｂは、赤外ＬＥＤであり、導光板３０２の一端において照射面が可視光源３０１ａの照射面に対面するように設けられており、赤外光線を照射面から照射する。
【００９９】
そして、可視光源３０１ａから照射された白色の可視光線と、赤外光源３０１ｂから照射された赤外光線とが、導光板３０２において拡散され、平面光として、液晶パネル２００の背面に照射される。
【０１００】
データ処理部４００について説明する。
【０１０１】
データ処理部４００は、図１に示すように、制御部４０１と、位置検出部４０２とを有する。データ処理部４００は、コンピュータを含み、プログラムによってコンピュータが各部として動作するように構成されている。
【０１０２】
データ処理部４００の制御部４０１は、液晶パネル２００とバックライト３００との動作を制御するように構成されている。制御部４０１は、液晶パネル２００に制御信号を供給することによって、液晶パネル２００に複数設けられた画素スイッチング素子３１の動作を制御し、液晶パネル２００の表示領域ＰＡに画像を表示する。たとえば、線順次駆動を実行させて、画像を表示する。
【０１０３】
このほかに、制御部４０１は、液晶パネル２００に制御信号を供給することによって、液晶パネル２００に外光センサ素子ＧＳの動作を制御し、その外光センサ素子ＧＳから受光データを収集する。
【０１０４】
また、制御部４０１は、バックライト３００に制御信号を供給することによって、バックライト３００の動作を制御し、バックライト３００に照明光を照射させる。
【０１０５】
また、制御部４０１は、液晶パネル２００に制御信号を供給することによって、液晶パネル２００に設けられた位置センサ素子３０ｂの動作を制御して受光データを収集する。たとえば、線順次駆動を実行させて、受光データを収集する。
【０１０６】
本実施形態においては、制御部４０１は、外光センサ素子ＧＳによって得られた受光データに基づいて、バックライト３００から出射される照明光を調整すると共に、位置センサ素子３０ｂのダイナミックレンジを調整した後に、位置センサ素子３０ｂから受光データを収集するように制御する。つまり、フィードフォワード制御によって、バックライト３００の動作を制御すると共に、位置センサ素子３０ｂの動作を制御する。
【０１０７】
ここでは、制御部４０１は、外光センサ素子ＧＳから出力される受光データに基づいて、バックライト３００が赤外光線を出射する動作を制御する。
【０１０８】
たとえば、外光センサ素子ＧＳから出力される受光データにおいて、その受光した光の強度が基準値以上である場合には、バックライト３００が、より大きな強度の赤外光線を照射するように制御し、一方で、その受光した光の強度が基準値未満である場合には、バックライト３００が、より小さな強度の赤外光線を照射するように制御する。
【０１０９】
さらに、制御部４０１は、外光センサ素子ＧＳから出力される受光データに基づいて、位置センサ素子３０ｂのダイナミックレンジについて制御する。ここでは、制御部４０１は、位置センサ素子３０ｂが入射光を受光して受光データを出力する際に、入射光の量と、その入射光の量に応じて出力する受光データ値との割合を調整する。本実施形態においては、制御部４０１は、外光センサ素子ＧＳに入射する光の強度が基準値以上であると判断される場合には、位置センサ素子３０ｂのダイナミックレンジを大きくし、一方で、外光センサ素子ＧＳに入射する光の強度が基準値未満であると判断される場合には、位置センサ素子３０ｂのダイナミックレンジを小さくするように制御を行う。
【０１１０】
具体的には、外光センサ素子ＧＳに入射する光の強度が基準値以上であると判断される場合には、制御部４０１は、位置センサ素子３０ｂのダイナミックレンジを大きくするために、位置センサ素子３０ｂを構成する第１位置センサ素子３０ｂａと第２位置センサ素子３０ｂｂとの両者において、キャパシタ３４の静電容量が大きい第２位置センサ素子３０ｂｂを選択する。そして、その選択された第２位置センサ素子３０ｂｂから受光データを収集するように制御する。
【０１１１】
一方で、外光センサ素子ＧＳに入射する光の強度が基準値未満であると判断される場合には、位置センサ素子３０ｂのダイナミックレンジを小さくするために、位置センサ素子３０ｂを構成する第１位置センサ素子３０ｂａと第２位置センサ素子３０ｂｂとの両者において、キャパシタ３４の静電容量が小さい第１位置センサ素子３０ｂａを選択する。そして、その選択された第１位置センサ素子３０ｂａから受光データを収集するように制御する。
【０１１２】
データ処理部４００の位置検出部４０２は、液晶パネル２００に複数設けられた位置センサ素子３０ｂから出力された受光データに基づいて、液晶パネル２００の表示領域ＰＡにおいて、ユーザーの指やタッチペンなどの被検知体が接触または近接した位置を検出する。
【０１１３】
（動作）
【０１１４】
以下より、上記の液晶表示装置１００において、ユーザーの指などの被検知体が液晶パネル２００の表示領域ＰＡに接触もしくは移動された位置を検出する際の動作について説明する。
【０１１５】
図７は、本発明にかかる実施形態において、ユーザーの指などの被検知体が液晶パネル２００の表示領域ＰＡに接触もしくは移動された位置を検出する際の動作を示すフロー図である。
【０１１６】
まず、図７に示すように、位置センサ素子３０ｂのダイナミックレンジを調整する際の基準値Ｊｉｒを設定する（Ｓ１１）。
【０１１７】
ここでは、位置センサ素子３０ｂのダイナミックレンジを調整する際の基準値Ｊｉｒを制御部４０１が設定する。たとえば、予め記憶装置に記憶されていた基準値Ｊｉｒのデータを、制御部４０１が記憶装置から取得して設定を行う。その他、オペレータによって操作装置に入力された操作データに基づいて、制御部４０１が基準値Ｊｉｒを設定するように構成されていても良い。
【０１１８】
つぎに、図７に示すように、バックライト３００が出射する赤外光線の強度を調整する際の基準値Ｋｉｒを設定する（Ｓ１２）。
【０１１９】
ここでは、バックライト３００が出射する赤外光線の強度を調整する際の基準値Ｋｉｒを制御部４０１が設定する。たとえば、予め記憶装置に記憶されていた基準値Ｋｉｒのデータを、制御部４０１が記憶装置から取得して設定を行う。その他、オペレータによって操作装置に入力された操作データに基づいて、制御部４０１が基準値Ｋｉｒを設定するように構成されていても良い。
【０１２０】
つぎに、図７に示すように、外光センサ素子ＧＳから受光データを取得する（Ｓ２１）。
【０１２１】
ここでは、制御部４０１が液晶パネル２００に制御信号を供給することによって、液晶パネル２００の外光センサ素子ＧＳを駆動するように制御する。そして、その外光センサ素子ＧＳから受光データを制御部４０１が取得する。
【０１２２】
つぎに、図７に示すように、位置センサ素子３０ｂのダイナミックレンジを調整する（Ｓ３１）。
【０１２３】
ここでは、外光センサ素子ＧＳから取得した受光データに基づいて、この位置センサ素子３０ｂのダイナミックレンジを、制御部４０１が調整する。
【０１２４】
具体的には、まず、外光センサ素子ＧＳが受光データを取得した際の光の強度が、基準値Ｊｉｒ以上であるか、基準値Ｊｉｒ未満であるかを、制御部４０１が判断する。たとえば、受光データ値と、基準値Ｊｉｒに対応する値とを比較処理することによって判断する。そして、その後、その判断の結果に対応するように、位置センサ素子３０ｂのダイナミックレンジを、制御部４０１が調整する。
【０１２５】
図８は、本発明に係る実施形態において、位置センサ素子３０ｂのダイナミックレンジの調整について説明するための図である。図８において、（ａ）は、外光センサ素子ＧＳに入射する光の強度が基準値Ｊｉｒ以上である場合を示し、（ｂ）は、外光センサ素子ＧＳに入射する光の強度が基準値Ｊｉｒ未満である場合を示している。そして、図８において、横軸は、入射する光の強度Ｋを示しており、縦軸は、受光データ値Ｈを示している。
【０１２６】
外光センサ素子ＧＳに入射する光の強度が基準値Ｊｉｒ以上であると判断される場合には、図８（ａ）に示すように、入射する光の強度が大きい部分において位置センサ素子３０ｂから出力される受光データ値が上限である２５５を超えて、飽和しないように、位置センサ素子３０ｂのダイナミックレンジＤＲを大きくする必要がある。つまり、図８（ａ）に示すように、位置センサ素子３０ｂが出力する受光データ値の下限値と上限値とを得るために受光する単位時間当たりの光量の範囲を広くするように調整する必要がある。このため、この場合には、位置センサ素子３０ｂを構成する第１位置センサ素子３０ｂａと第２位置センサ素子３０ｂｂとの両者において、キャパシタ３４の静電容量が大きい第２位置センサ素子３０ｂｂを、制御部４０１が、ここで駆動させる素子として選択する。
【０１２７】
一方で、外光センサ素子ＧＳに入射する光の強度が基準値Ｊｉｒ未満であると判断される場合には、図８（ｂ）に示すように、入射する光の強度が小さい部分において、位置センサ素子３０ｂから出力される受光データ値の分解能を大きくするために、位置センサ素子３０ｂのダイナミックレンジを小さくする必要がある。つまり、図８（ｂ）に示すように、位置センサ素子３０ｂが出力する受光データ値の下限値と上限値とを得るために受光する単位時間当たりの光量の範囲を、上記の図８（ａ）に示した場合と比較して、狭くするように調整する必要がある。このため、この場合には、位置センサ素子３０ｂを構成する第１位置センサ素子３０ｂａと第２位置センサ素子３０ｂｂとの両者において、キャパシタ３４の静電容量が小さい第１位置センサ素子３０ｂａを、制御部４０１が、ここで駆動させる素子として選択する。
【０１２８】
つぎに、図７に示すように、バックライト３００が出射する赤外光線の強度を調整する（Ｓ３２）。
【０１２９】
ここでは、バックライト３００が赤外光線を出射する動作を、外光センサ素子ＧＳから出力される受光データに基づいて、制御部４０１が制御する。
【０１３０】
たとえば、外光センサ素子ＧＳから出力される受光データにおいて、その受光した光の強度が基準値Ｋｉｒ以上である場合には、バックライト３００が、より大きな強度の赤外光線を照射するように、制御部４０１がバックライト３００を制御する。
【０１３１】
一方で、外光センサ素子ＧＳから出力される受光データにおいて、その受光した光の強度が基準値Ｋｉｒ未満である場合には、バックライト３００が、より小さな強度の赤外光線を照射するように、制御部４０１がバックライト３００を制御する。
【０１３２】
つぎに、図７に示すように、位置センサ素子３０ｂから受光データを取得する（Ｓ４１）。
【０１３３】
ここでは、液晶パネル２００に制御信号を供給することによって、液晶パネル２００に設けられた位置センサ素子３０ｂの動作を、制御部４０１が制御し、位置センサ素子３０ｂから受光データを収集する。たとえば、線順次駆動を実行させて、受光データを収集する。
【０１３４】
図９は、本発明に係る実施形態において、位置センサ素子３０ｂが受光データを取得する際の様子を示す断面図である。
【０１３５】
図９に示すように、ユーザーの指などの被検知体Ｆが表示領域ＰＡに接触もしくは移動された場合には、その被検知体Ｆによって反射された反射光Ｈを、液晶パネル２００に設けられた位置センサ素子３０ｂの受光素子３２が受光する。
【０１３６】
ここでは、バックライト３００が可視光線ＶＲと赤外光線ＩＲとを含む照明光Ｒを、平面光として、液晶パネル２００の背面に照射する。そして、その照明光Ｒは、液晶パネル２００を介して被検知体Ｆに照射され、被検知体Ｆによって反射される。そして、その被検知体Ｆによって反射された反射光Ｈを、位置センサ素子３０ｂの受光素子３２が受光する。
【０１３７】
このとき、照明光Ｒにおいて可視光線ＶＲは、液晶パネル２００の各部において吸収され、その強度が低下した状態で、位置センサ素子３０ｂの受光素子３２によって受光される。これに対して、照明光Ｒにおいて赤外光線ＩＲは、液晶パネル２００の各部において吸収される割合が可視光線ＶＲよりも小さいため、可視光線ＶＲよりも大きな強度で、位置センサ素子３０ｂの受光素子３２によって受光される。なお、外光センサー素子と同様に位置センサー素子も可視光線よりも赤外光線を多く受光する構成になっていてもよい。たとえば、赤外光線を選択的に透過する赤外フィルタが受光素子の受光面に対応するように設けられており、その赤外フィルタを介して位置センサーに入射された光を受光面で受光して光電変換するように構成されている。
【０１３８】
そして、その受光した光の強度に応じた信号強度の受光データが、位置センサ素子３０ｂから出力される。
【０１３９】
本実施形態においては、位置センサ素子３０ｂを構成する第１位置センサ素子３０ｂａと第２位置センサ素子３０ｂｂとの両者において、上記のステップにて選択した素子を制御部４０１が駆動させて、受光データを収集する。
【０１４０】
具体的には、上記したように、外光センサ素子ＧＳに入射する光の強度が基準値Ｊｉｒ以上であると判断される場合には、位置センサ素子３０ｂのダイナミックレンジを大きくするために、キャパシタ３４の静電容量が大きい第２位置センサ素子３０ｂｂが選択される。このため、センサ用垂直駆動回路１３とセンサ用水平駆動回路１４とに第２位置センサ素子３０ｂｂを駆動させる制御信号を制御部４０１が送信して、第２位置センサ素子３０ｂｂのそれぞれから受光データを収集する。
【０１４１】
一方で、外光センサ素子ＧＳに入射する光の強度が基準値Ｊｉｒ未満であると判断される場合には、位置センサ素子３０ｂのダイナミックレンジを小さくするために、キャパシタ３４の静電容量が小さい第１位置センサ素子３０ｂａが選択される。このため、センサ用垂直駆動回路１３とセンサ用水平駆動回路１４とに第１位置センサ素子３０ｂａを駆動させる制御信号を制御部４０１が送信して、第１位置センサ素子３０ｂａのそれぞれから受光データを収集する。
【０１４２】
つぎに、図７に示すように、被検知体の位置を検出する（Ｓ５１）。
【０１４３】
ここでは、液晶パネル２００に複数設けられた位置センサ素子３０ｂから出力された受光データに基づいて、液晶パネル２００の表示領域ＰＡにおいて、ユーザーの指やタッチペンなどの被検知体が接触または近接した座標位置を位置検出部４０２が検出する。
【０１４４】
具体的には、受光データが読み出された位置センサ素子３０ｂの位置と、その位置センサ素子３０ｂから読み出された受光データの信号強度とのそれぞれに基づいて、被検知体Ｆが表示領域ＰＡにおいて接触した座標位置を、位置検出部４０２が検出する。たとえば、受光データの信号強度が基準値よりも大きい座標位置を、被検知体Ｆが表示領域ＰＡにおいて接触した座標位置として検出する。
【０１４５】
以上のように、本実施形態は、液晶パネル２００の一方の面の側である正面側から入射する外光に含まれる赤外線を外光センサ素子ＧＳが受光することによって受光データを生成する。そして、その外光センサ素子ＧＳによって生成された受光データに基づいて、位置センサ素子３０ｂのダイナミックレンジを制御部４０１が調整する。ここでは、制御部４０１は、外光センサ素子ＧＳによって生成された受光データに基づいて、外光センサ素子ＧＳに入射する外光の強度が基準値Ｊｉｒ以上であると判断される場合には、位置センサ素子３０ｂのダイナミックレンジを大きくし、外光センサ素子ＧＳに入射する外光の強度が基準値Ｊｉｒ未満であると判断される場合には、位置センサ素子３０ｂのダイナミックレンジを小さくする。そして、上記のようにダイナミックレンジが調整された位置センサ素子３０ｂが、赤外線を含む光を受光することによって受光データを生成し、その受光データに基づいて、液晶パネル２００の表示領域ＰＡにおいて、ユーザーの指やタッチペンなどの被検知体が接触または近接した位置を検出する。このため、本実施形態は、光の強度が大きい環境下において位置センサ素子が光を受光した際に、その受光データ値が位置センサ素子のダイナミックレンジを超えて、センサ出力の飽和が生ずることが防止できると共に、室内の人工的な照明の環境下において得られる受光データの分解能を確保可能である。よって、本実施形態は、被検知体の位置を検出する際の検出精度を向上させることができる。
【０１４６】
また、本実施形態は、液晶パネル２００の他方の面である裏面からバックライト３００が照明光を出射する。ここでは、バックライト３００は、可視光線と赤外光線とを含むように照明光を出射するように構成されており、制御部４０１は、外光センサ素子ＧＳによって生成された受光データに基づいて、バックライト３００が、その照明光において赤外光線を出射する動作を制御する。このため、本実施形態は、消費電力の上昇を抑制することができる。
【０１４７】
したがって、本実施形態は、位置検出精度を向上可能であって、消費電力の上昇を抑制することができる。
【０１４８】
なお、本発明の実施に際しては、上記した実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形形態を採用することができる。
【０１４９】
たとえば、本実施形態においては、受光素子について、フォトトランジスタを設けた場合について説明したが、これに限定されない。たとえば、フォトダイオードを受光素子として用いてもよい。
【０１５０】
また、本実施形態においては、赤外光線などの非可視光線を含むように照明光を照射する場合について説明したが、これに限定されない。たとえば、非可視光線を含まずに、可視光線のみを含む照明光を照射する場合においても、適用可能である。
【０１５１】
また、本実施形態においては、非可視光線として赤外光線を含むように照明光を照射する場合について説明したが、これに限定されない。たとえば、非可視光線として紫外光線を含むように照明光を照射してもよい。
【０１５２】
また、本実施形態においては、複数の画素Ｐに対応するように位置センサ素子３０ｂを複数設ける場合について示したが、これに限定されない。たとえば、複数の画素Ｐに対して１つの位置センサ素子３０ｂを設けてもよく、逆に、１つの画素Ｐに対して複数の位置センサ素子３０ｂを設けてもよい。
【０１５３】
また、本実施形態においては、図４に示したように、位置センサ素子３０ｂとして、キャパシタ３４の容量が互いに異なる第１位置センサ素子３０ｂａと第２位置センサ素子３０ｂｂとを、市松状になるように、表示領域ＰＡに配置する場合について説明したが、これに限定されない。
【０１５４】
また、位置センサ素子３０ｂとして、キャパシタ３４の容量が互いに異なる第１位置センサ素子３０ｂａと第２位置センサ素子３０ｂｂとの２種類を配置する場合について説明したが、これに限定されない。キャパシタ３４の静電容量が異なる３種類以上の位置センサ素子３０ｂを適宜設けても良い。
【０１５５】
また、１種類の位置センサ素子３０ｂを設けるように構成しても良い。この場合には、たとえば、その一の位置センサ素子３０ｂに対して、静電容量が異なるキャパシタ３４を複数設けると共に、その静電容量が異なる複数のキャパシタ３４を選択するスイッチング素子を設置し、そのスイッチング素子の動作を制御部４０１が制御するように構成する。たとえば、第１の静電容量を有する第１キャパシタと、第１の静電容量よりも大きな第２の静電容量を有する第２キャパシタとの２つを設け、その２つのキャパシタをスイッチング素子が切り替えるように制御部４０１が制御する。ここでは、外光センサ素子ＧＳに入射する光の強度が基準値Ｊｉｒ以上であると判断される場合には、上記の実施形態と同様に、静電容量が大きい第２キャパシタに接続するように、スイッチング素子の切り替え動作を制御部４０１が制御する。一方で、外光センサ素子ＧＳに入射する光の強度が基準値Ｊｉｒ未満であると判断される場合には、静電容量が小さい第１キャパシタに接続するように、スイッチング素子の切り替え動作を制御部４０１が制御する。このようにすることによって、上記の実施形態と同様な作用効果を奏する様に構成しても良い。
【０１５６】
また、上記の実施形態においては、外光センサ素子ＧＳから出力される受光データにおいて、その受光した光の強度が基準値Ｋｉｒ以上である場合には、バックライト３００が、より大きな強度の赤外光線を照射し、一方で、外光センサ素子ＧＳから出力される受光データにおいて、その受光した光の強度が基準値Ｋｉｒ未満である場合には、バックライト３００が、より小さな強度の赤外光線を照射するように制御する場合について説明したが、これに限定されない。たとえば、逆になるように制御してもよい。つまり、受光した光の強度が基準値Ｋｉｒ以上である場合には、バックライト３００が、より小さい強度（バックライトがＯＦＦ状態も含む）の赤外光線を照射し、一方で、外光センサ素子ＧＳから出力される受光データにおいて、その受光した光の強度が基準値Ｋｉｒ未満である場合には、バックライト３００が、より大きな強度の赤外光線を照射するように制御してもよい。また、基準値は複数設けてもよい。
【０１５７】
また、上記の実施形態においては、外光センサ素子ＧＳによって生成された受光データに基づいて、位置センサ素子３０ｂとバックライト３００との両者の動作を制御する場合について説明したが、これに限定されない。いずれか一方について制御するように構成されていてもよい。
【０１５８】
また、上記の他に、外光センサ素子ＧＳによって生成された受光データに基づいて、さまざまな動作について制御するように構成されていてもよい。たとえば、位置センサ素子３０ｂの受光面へ入射する光の量を変化させるシャッターを設け、そのシャッターの動作を調整するように構成しても良い。この場合において、位置センサ素子３０ｂのダイナミックレンジを小さくする場合には、光入射量を大きくするようにシャッターの動作を制御し、一方で、ダイナミックレンジを大きくする場合には、光入射量を小さくするようにシャッターの動作を制御する。
【０１５９】
また、本実施形態の液晶表示装置１００は、さまざまな電子機器の部品として適用することができる。
【０１６０】
図１０から図１４は、本発明にかかる実施形態の液晶表示装置１００を適用した電子機器を示す図である。
【０１６１】
図１０に示すように、テレビジョン放送を受信し表示するテレビにおいて、その受信した画像を表示画面に表示すると共に、オペレータの操作指令が入力される表示装置として液晶表示装置１００を適用することができる。
【０１６２】
また、図１１に示すように、デジタルスチルカメラにおいて、その撮像画像などの画像を表示画面に表示すると共に、オペレータの操作指令が入力される表示装置として液晶表示装置１００を適用することができる。
【０１６３】
また、図１２に示すように、ノート型パーソナルコンピュータにおいて、操作画像などを表示画面に表示すると共に、オペレータの操作指令が入力される表示装置として液晶表示装置１００を適用することができる。
【０１６４】
また、図１３に示すように、携帯電話端末において、操作画像などを表示画面に表示すると共に、オペレータの操作指令が入力される表示装置として液晶表示装置１００を適用することができる。
【０１６５】
また、図１４に示すように、ビデオカメラにおいて、操作画像などを表示画面に表示すると共に、オペレータの操作指令が入力される表示装置として液晶表示装置１００を適用することができる。
【０１６６】
また、ＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ−Ｓｗｉｃｈｉｎｇ）方式、ＦＦＳ（Ｆｉｅｌｄ  Ｆｒｉｎｇｅ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）方式など、さまざまな方式の液晶パネルに適用可能である。さらに、有機ＥＬ表示素子、電子ペーパーなどの他の表示装置においても、適用可能である。
【０１６７】
なお、上記の実施形態において、液晶表示装置１００は、本発明の表示装置に相当する。また、上記の実施形態において、液晶パネル２００は、本発明の表示パネルに相当する。また、上記の実施形態において、ＴＦＴアレイ基板２０１は、本発明の第１基板に相当する。また、上記の実施形態において、対向基板２０２は、本発明の第２基板に相当する。また、上記の実施形態において、液晶層２０３は、本発明の液晶層に相当する。また、上記の実施形態において、バックライト３００は、本発明の照明部に相当する。また、上記の実施形態において、制御部４０１は、本発明の制御部に相当する。また、上記の実施形態において、位置検出部４０２は、本発明の位置検知部に相当する。また、上記の実施形態において、位置センサ素子３０ｂは、本発明の位置センサ素子に相当する。また、上記の実施形態において、外光センサ素子ＧＳは、本発明の外光センサ素子に相当する。また、上記の実施形態において、表示領域ＰＡは、本発明の表示領域に相当する。また、上記の実施形態において、画素Ｐは、本発明の画素に相当する。
【図面の簡単な説明】
【０１６８】
【図１】図１は、本発明にかかる実施形態において、液晶表示装置１００の構成を示す断面図である。
【図２】図２は、本発明の実施形態において、液晶パネル２００を示す平面図である。
【図３】図３は、本発明の実施形態において、表示領域ＰＡにて形成される画素を示す回路図である。
【図４】図４は、本発明にかかる実施形態において、第１位置センサ素子３０ｂａと第２位置センサ素子３０ｂｂとを、位置センサ素子３０ｂとして、表示領域ＰＡに配置した様子を模式的に示す平面図である。
【図５】図５は、本発明の実施形態において、液晶パネル２００における表示領域ＰＡに設けられた画素Ｐの概略を模式的に示す断面図である。
【図６】図６は、本発明の実施形態において、液晶パネル２００の表示領域ＰＡに設けられた画素Ｐの概略を模式的に示す平面図である。
【図７】図７は、本発明にかかる実施形態において、ユーザーの指などの被検知体が液晶パネル２００の表示領域ＰＡに接触もしくは移動された位置を検出する際の動作を示すフロー図である。
【図８】図８は、本発明に係る実施形態において、位置センサ素子３０ｂのダイナミックレンジの調整について説明するための図である。
【図９】図９は、本発明に係る実施形態において、位置センサ素子３０ｂが受光データを取得する際の様子を示す断面図である。
【図１０】図１０は、本発明にかかる実施形態の液晶表示装置１００を適用した電子機器を示す図である。
【図１１】図１１は、本発明にかかる実施形態の液晶表示装置１００を適用した電子機器を示す図である。
【図１２】図１２は、本発明にかかる実施形態の液晶表示装置１００を適用した電子機器を示す図である。
【図１３】図１３は、本発明にかかる実施形態の液晶表示装置１００を適用した電子機器を示す図である。
【図１４】図１４は、本発明にかかる実施形態の液晶表示装置１００を適用した電子機器を示す図である。
【符号の説明】
【０１６９】
１００：液晶表示装置（表示装置）、２００：液晶パネル（表示パネル）、２０１：ＴＦＴアレイ基板（第１基板）、２０２：対向基板（第２基板）、２０３：液晶層（液晶層）、２０６：第１の偏光板、２０７：第２の偏光板、３００：バックライト（照明部）、３０１：光源、３０２：導光板、３０１ａ：可視光源、３０１ｂ：赤外光源、４００：データ処理部、４０１：制御部（制御部）、４０２：位置検出部（位置検知部）、１１：表示用垂直駆動回路、１２：表示用水平駆動回路、１３：センサ用垂直駆動回路、１４：センサ用水平駆動回路、３０ａ：画像表示素子、３０ｂ：位置センサ素子（位置センサ素子）、３０ｂａ：第１位置センサ素子、３０ｂｂ：第２位置センサ素子、３１：画素スイッチング素子、３２：受光素子、３３：リセットトランジスタ、３４：キャパシタ、３５：増幅トランジスタ、３６：選択トランジスタ、ＧＳ：外光センサ素子（外光センサ素子）、ＰＡ：表示領域（表示領域）、ＣＡ：周辺領域、Ｃｓ：補助容量素子、Ｐ：画素（画素）
【図１】
0005191226.tif 000002
【図２】
0005191226.tif 000003
【図３】
0005191226.tif 000004
【図４】
0005191226.tif 000005
【図５】
0005191226.tif 000006
【図６】
0005191226.tif 000007
【図７】
0005191226.tif 000008
【図８】
0005191226.tif 000009
【図９】
0005191226.tif 000010
【図１０】
0005191226.tif 000011
【図１１】
0005191226.tif 000012
【図１２】
0005191226.tif 000013
【図１３】
0005191226.tif 000014
【図１４】
0005191226.tif 000015