(57)【要約】【課題】表示素子と光電変換素子とを併せ持つ構成において、表示素子が発光状態と非発光状態とを遷移する場合であっても、動画表示特性の劣化現象が生じてしまうのを抑制する。【解決手段】表示素子と光電変換素子とを併せ持つ構成表示処理装置を駆動するのにあたり、前記表示素子が所定期間内に発光状態と非発光状態とを遷移するように制御して、前記発光状態における前記光電変換素子での検出信号と前記非発光状態における前記光電変換素子での検出信号とを基にして外光の影響を除去するための信号処理を行うとともに、画像表示を行う際の各表示素子に対する信号書き込みのための走査を前記非発光状態の期間内に行い前記発光状態の期間中には行わないようにする。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マトリクス状に配された各画素に表示素子が設けられてなる画像表示部と、
前記画像表示部における画像表示領域内または当該画像表示領域の近傍に配された光電変換素子と、
前記表示素子が所定期間内に発光状態と非発光状態とを遷移するように前記画像表示部を制御する発光制御部と、
前記発光状態における前記光電変換素子での検出信号と前記非発光状態における前記光電変換素子での検出信号とを基にして外光の影響を除去するための信号処理を行う信号処理部と、
前記画像表示部が画像表示を行う際の各表示素子に対する信号書き込みのための走査を前記非発光状態の期間内に行い前記発光状態の期間中には行わないようにする駆動制御部と
を備えることを特徴とする表示処理装置。
【請求項２】
前記画像表示部は、液晶表示素子とバックライトまたはフロントライトのいずれかとを有してなり、
前記発光制御部は、前記バックライトまたは前記フロントライトを点滅させることで前記発光状態と前記非発光状態とを遷移させる
ことを特徴とする請求項1記載の表示処理装置。
【請求項３】
前記光電変換素子は、前記画像表示領域内に各画素に対応して配された薄膜トランジスタからなる
ことを特徴とする請求項1記載の表示処理装置。
【請求項４】
マトリクス状に配された各画素に表示素子が設けられてなる画像表示部と、前記画像表示部における画像表示領域内または当該画像表示領域の近傍に配された光電変換素子と、を備える表示処理装置を駆動するための駆動方法であって、
前記表示素子が所定期間内に発光状態と非発光状態とを遷移するように前記画像表示部を制御して、前記発光状態における前記光電変換素子での検出信号と前記非発光状態における前記光電変換素子での検出信号とを基にして外光の影響を除去するための信号処理を行うとともに、
前記画像表示部が画像表示を行う際の各表示素子に対する信号書き込みのための走査を前記非発光状態の期間内に行い前記発光状態の期間中には行わないようにする
ことを特徴とする表示処理装置の駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示素子と光電変換素子とを併せ持つ表示処理装置およびその駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、表示素子と光電変換素子とを併せ持つ表示処理装置として、マトリクス状に配された各画素毎に、液晶表示素子と、光電変換素子として機能する薄膜トランジスタ（以下「ＴＦＴ」と略す）とを備えるとともに、光源となるバックライトまたはフロントライトを備え、光源からの光が液晶表示素子を透過するのを利用して画像表示を行う一方で、光電変換素子への入射光を利用して情報入力を行い得るように構成されたものがある（例えば、特許文献１参照）。このように構成された表示処理装置によれば、同一画面領域にて画像表示と情報入力とを行うことが可能となるので、タッチパネル等に代わる情報入出力デバイスとして活用されることが期待される。
【０００３】
ところで、上述した構成の表示処理装置については、例えば図５に示すように、ユーザが画像表示画面上の所望位置近傍に指をかざすと、その指による反射光を当該所望位置に対応して配された光電変換素子で検出することで、当該ユーザが所望する情報の入力を行い得るようにするといった利用形態が考えられる。ただし、その場合には、情報入力の精度や感度等を優れたものとするために、光電変換素子での反射光の検出結果が外光の大小による影響を受けないようにすることが必要である。このことから、光電変換素子での検出結果を利用した情報入力を行う場合には、光源を点滅させるとともに、光源点灯（ライトＯＮ）時における光電変換素子での検出結果と光源消灯（ライトＯＦＦ）時における光電変換素子での検出結果との差分を考慮して、外光の影響を除去するための信号処理を行うことが望ましい。なお、光源の点滅は、いわゆるインパルス駆動と呼ばれる表示制御のように、液晶画面による動画の表示特性を向上させるためにも行われることがある。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２６８６１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、表示素子と光電変換素子とを併せ持つ表示処理装置において、光源の点滅により当該表示素子が発光状態と非発光状態とを遷移する場合には、以下に述べる理由により、動画表示特性の劣化現象が生じてしまうおそれがある。
【０００６】
光源を点滅させる場合には、例えば図６に示すように、ライトＯＮ時とライトＯＦＦ時とが繰り返されることになる。そして、光電変換素子からの信号読み出しおよびリセットは、ライトＯＮ時およびライトＯＦＦ時のそれぞれについて別個に行われる。ライトＯＮ時の検出結果とライトＯＦＦ時の検出結果との比較が必要だからである。
【０００７】
これに対して、液晶表示素子に対する画像表示のための信号書き込みは、インパルス駆動の場合の制御態様として広く知られているように、１フィールド表示期間を一つの単位として、その１フィールド表示期間毎に行われる。この１フィールド表示期間には、ライトＯＮ時およびライトＯＦＦ時の両方が含まれている。
また、液晶表示素子に対する画像表示のための信号書き込みは、その液晶表示素子がマトリクス状に配された各画素毎に存在していることから、水平方向（主走査方向）に延びるライン毎に、垂直方向（副走査方向）に向けて順に行われる。具体的には、垂直ドライバを駆動しゲート信号を走査して行われることになる。そのため、画像表示領域上にて、最初のほうに信号書き込みが行われるライン付近（以下「画面上段付近」という）と、最後のほうに信号書き込みが行われるライン付近（以下「画面下段付近」という）とでは、信号書き込みのタイミングに差が生じてしまう。
【０００８】
その一方で、光源を点滅させるタイミングについては、ライトＯＮ時についてもライトＯＦＦ時についても、画像表示領域内で一様であり、画面上段付近と画面下段付近とで差が生じてしまうことはない。
【０００９】
これらのことから、光源を点滅させる場合には、例えば図７に示すように、液晶表示素子に対する画像表示のための信号書き込みのタイミングと、光源に対するライトＯＮのタイミングとの関係が、画面上段付近と画面下段付近とで異なってしまうことが考えられる。このようなタイミングの相違は、例えば図８に示すように、縦ラインストライプ画像の横方向への移動等といった特異な動画パターンにおいて、ラインのねじれ発生等の動画表示特性の劣化現象を招く要因となる。このような劣化現象は、液晶表示素子の応答速度にも起因する。また、このような劣化現象は、光源を常時点灯させる通常の液晶駆動動作においても生じ得るが、光源を点滅させる場合に特に顕著に現れる。これは、人間の視覚が表示画像を視認し得るのは、光源がライトＯＮの場合のみであることによる。
【００１０】
そこで、本発明は、表示素子と光電変換素子とを併せ持つ構成において、表示素子が発光状態と非発光状態とを遷移する場合であっても、動画表示特性の劣化現象が生じてしまうことのない表示処理装置およびその駆動方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、上記目的を達成するために案出された表示処理装置で、マトリクス状に配された各画素に表示素子が設けられてなる画像表示部と、前記画像表示部における画像表示領域内または当該画像表示領域の近傍に配された光電変換素子と、前記表示素子が所定期間内に発光状態と非発光状態とを遷移するように前記画像表示部を制御する発光制御部と、前記発光状態における前記光電変換素子での検出信号と前記非発光状態における前記光電変換素子での検出信号とを基にして外光の影響を除去するための信号処理を行う信号処理部と、前記画像表示部が画像表示を行う際の各表示素子に対する信号書き込みのための走査を前記非発光状態の期間内に行い前記発光状態の期間中には行わないようにする駆動制御部とを備えることを特徴とする。
【００１２】
上記構成の表示処理装置では、表示素子が発光状態と非発光状態とを遷移するように、発光制御部が画像表示部を制御する。ただし、その場合であっても、駆動制御部は、画像表示部が画像表示を行う際の各表示素子に対する信号書き込みのための走査を、表示素子が非発光状態の期間内に行い、表示素子が発光状態の期間中には行わないようにする。つまり、人間の視覚が表示画像を視認し得る発光状態の期間中には、信号書き込みのための走査が行われない。このことは、表示素子が発光状態と非発光状態とを遷移する場合であっても、同一の発光状態の期間中は、画像表示部での画像表示の内容に変化が生じないことを意味する。したがって、人間の視覚が認識し得る画像劣化現象の発生が抑制されることになる。
【発明の効果】
【００１３】
以上のように、本発明によれば、表示素子と光電変換素子とを併せ持つ構成において、表示素子が発光状態と非発光状態とを遷移する場合であっても、人間が視認し得る画像劣化現象の発生を抑制することが可能となる。したがって、縦ラインストライプ画像の横方向への移動等といった特異な動画パターンについて表示を行う場合であっても、ラインのねじれ発生等の動画表示特性の劣化現象を軽減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面に基づき本発明に係る表示処理装置およびその駆動方法について説明する。
【００１５】
先ず、本発明に係る表示処理装置の概略構成について説明する。図１は本発明に係る表示処理装置の概略構成例を示す回路図であり、図２はその要部構成例を示す回路図であり、図３はその要部の動作例を示すタイミングチャートである。
【００１６】
本実施形態で説明する表示処理装置は、表示素子と光電変換素子とを併せ持つものであり、大別すると、図１に示すように、画像表示領域部１と、光源となるバックライトまたはフロントライト（ただし不図示）と、画像表示領域部１を駆動制御するための駆動回路部（ただし不図示）と、を備えて構成されている。
【００１７】
画像表示領域部１は、複数の画素部２がマトリクス状に配されて構成されている。そして、各画素部２は、図２に示すように、表示素子部３と、センサ素子部４と、から構成されている。
【００１８】
表示素子部３は、いわゆる低温ポリシリコン液晶として機能を構築するためのものである。詳しくは、多結晶シリコン（ポリシリコン）基板上に形成された液晶表示素子を備えて、その液晶表示素子がバックライトまたはフロントライトからの光を選択的に透過させることで、画像表示を行うものである。つまり、表示素子部３は、光源（バックライトまたはフロントライト）と併せて、本発明における画像表示部として機能するものである。なお、低温ポリシリコン液晶の詳細については公知であるため、ここではその説明を省略するが、多結晶シリコンは非結晶（アモルファス）シリコンと比べて電気を通しやすいため{ HYPERLINK "http://e-words.jp/w/E6B6B2E699B6.html" ,液晶}反応速度が速くなり、また液晶を制御するための{ HYPERLINK "http://e-words.jp/w/E38388E383A9E383B3E382B8E382B9E382BF.html" ,トランジスタ}も小型化できるため開口面積の増大により輝度を上げることもできるという特徴が得られる。
【００１９】
センサ素子部４は、センサトランジスタ（以下、トランジスタを「Ｔｒ」と略す）５、リセットＴｒ６、キャパシタ７、ソースフォロア回路８および読み出しＴｒ９が、低温ポリシリコン基板上に形成されてなるものである。そして、図３に示すように、リセットＴｒ６のリセットによってキャパシタ７の電荷を放電し初期状態にした後、受光した光量によって変化するセンサＴｒ５のリーク電流をキャパシタ７に充電し、充電された電荷量によるキャパシタ７の電圧をソースフォロア回路８でインピーダンス変換し、ある一定期間後に読み出しＴｒ９をＯＮしてセンサ出力を信号線に読み出すことで、本発明における光電変換素子として機能するように構成されている。
【００２０】
このような薄膜トランジスタが組み合わされてなる構成のセンサ素子部４を低温ポリシリコン基板上に形成することで、画像表示領域部１は、表示素子部３とセンサ素子部４とを同一基板上にて各画素部２毎に備えた集積型アクティブピクセルセンサアレイを構築することになる。
【００２１】
このような画像表示領域部１に対しては、駆動回路部がその駆動制御を行うようになっている。そのために、画像表示領域部１における表示素子部３およびセンサ素子部４は、信号線や電源供給線等を通じて、駆動回路部と接続している。なお、これらの配線構成は、従来のものと同様であるため、ここではその詳細な説明を省略する。
【００２２】
駆動回路部は、表示素子部３と接続する信号線等を通じて、その表示素子部３に対する画像表示のための信号書き込みを行うが、その信号書き込みを、インパルス駆動の場合の制御態様として広く知られているように、１フィールド表示期間を一つの単位として、その１フィールド表示期間毎に行うようになっている。ただし、表示素子部３に対する信号書き込みは、その表示素子部３がマトリクス状に配された各画素部２毎に存在していることから、水平方向（主走査方向）に延びる画素部２のライン毎に、垂直方向（副走査方向）に向けて順に行われる。
【００２３】
また、駆動回路部は、表示素子部３およびセンサ素子部４に対する駆動制御に併せて、光源となるバックライトまたはフロントライトに対する動作制御、すなわち点灯・消灯のタイミング制御を行い得るようになっている。例えば、表示素子部３による動画の表示特性を向上させるために光源を点滅させるインパルス駆動を行ったり、センサ素子部４での光の検出結果が外光の大小による影響を受けないようにすべく光源を点滅させる、といった具合である。これにより、表示素子部３は、所定期間内に、発光状態（ライトＯＮ）と非発光状態（ライトＯＦＦ）とを遷移するように制御されることになる。つまり、駆動回路部は、本発明における駆動制御部としての機能に加え、本発明における発光制御部としても機能するようになっている。
【００２４】
なお、本実施形態で説明する表示処理装置では、上述した画像表示領域部１、光源となるバックライトまたはフロントライト、駆動回路部に加えて、センサ素子部４からの出力信号に対する信号処理を行う信号処理部（ただし不図示）をも備えている。そして、センサ素子部４は、その出力信号に対して、表示素子部３が発光状態におけるセンサ素子部４からの出力信号と、表示素子部３が非発光状態におけるセンサ素子部４からの出力信号とを基にして、これらを互いに比較して差分を抽出することにより、センサ素子部４が受け得る外光の影響を除去する信号処理を行うようになっている。このような信号処理を行うための信号処理部の具体的な回路構成については、従来と同様のものを用いればよいため、ここではその詳細な説明を省略する。
【００２５】
次に、以上のように構成された表示処理装置に駆動動作を行わせる際の処理動作の手順、すなわち本発明に係る表示処理装置の駆動方法について説明する。
【００２６】
図４は、本発明に係る表示処理装置の駆動方法の概要を例示する説明図である。図例のように、駆動回路部は、画像表示領域部１およびその光源に対する駆動制御を、一般的な液晶駆動方式と同様に、１フィールド表示期間を一つの単位として行う。すなわち、１フィールド表示期間毎に、表示素子部３での画像表示、センサ素子部４での信号読み取り、光源の点灯・消灯等を行い、これを各フィールド表示期間で繰り返すのである。このような駆動制御の処理単位となる１フィールド表示期間は、例えば１６．６ｍｓと規定される。
【００２７】
また、１フィールド表示期間は、これも一般的な液晶駆動方式の場合と同様に、画像表示のための信号書き込みを行うための期間である走査期間と、当該信号書き込みを行わない期間であるブランキング期間とから構成される。ただし、駆動回路部は、ブランキング期間として、１フィールド表示期間の半分程度の期間を確保する。これにより、一般的な液晶駆動方式の場合とは走査期間とブランキング期間との割合が相違することになり、１フィールド表示期間が同一であれば走査期間が短縮することになるが、これについては例えば動作の基準となる同期信号（クロック信号）の周波数を大きくすることで対応すればよい。
【００２８】
ところで、駆動回路部は、センサ素子部４が外光の影響を受けないようにすべく光源を点滅させるが、その点滅を１フィールド表示期間内で行うようにする。これにより、表示素子部３は、１フィールド表示期間内に、発光状態（光源のライトＯＮ状態）と非発光状態（ライトＯＦＦ状態）とを遷移することになる。したがって、その１フィールド表示期間内にて、ライトＯＮ時のセンサ素子部４による検出信号とライトＯＦＦ時のセンサ素子部４による検出信号とを読み出し、その差分に基づいて外光の影響を除去するための信号処理を行うことが可能となるので、その１フィールド表示期間におけるセンサ素子部４からの出力信号として、外光の影響（例えば外光の有無）に依らない検出結果を得ることができる。
【００２９】
ただし、光源を点滅させて表示素子部３が発光状態と非発光状態とを遷移する場合には、既に説明したように、その表示素子部３による画像表示のための信号書き込みのタイミングと、光源に対するライト
【００３０】
そこで、駆動回路部は、ブランキング期間を１フィールド表示期間の半分程度の期間確保した上で、そのブランキング期間に光源を点灯（ライトＯＮ）させて表示素子部３が発光状態とし、走査期間には光源を消灯（ライトＯＦＦ）させて表示素子部３が非発光状態とする。すなわち、画像表示領域部１が画像表示を行う際の各画素部２に対する信号書き込みのための走査を、表示素子部３が非発光状態の期間内に行い、表示素子部３が発光状態の期間中には行わないようにする。
【００３１】
このような駆動制御を行えば、人間の視覚が表示画像を視認し得る発光状態の期間中には、信号書き込みのための走査が行われないことになる。このことは、表示素子部３が発光状態と非発光状態とを遷移する場合であっても、同一の発光状態の期間中は、画像表示領域部１での画像表示の内容に変化が生じないことを意味する。したがって、ライトＯＮ時の画像表示領域部１における画面上段付近と画面下段付近との光透過率の差が大きくなってしまうのを防ぐことができ、結果として人間の視覚が視認し得る画像劣化現象の発生が抑制されることになる。
【００３２】
以上に説明したように、本実施形態における表示処理装置およびその駆動方法によれば、表示素子部３とセンサ素子部４とを併せ持つ構成において、表示素子部３が発光状態と非発光状態とを遷移する場合であっても、人間が視認し得る画像劣化現象の発生を抑制することが可能となる。つまり、光源となるライトを点滅させる必然性が存在しても、その点滅に起因する動画特性の劣化を抑制可能となる。したがって、例えば縦ラインストライプ画像の横方向への移動等といった特異な動画パターンについて表示を行う場合であっても、ラインのねじれ発生等が生じることがないといったように、動画表示特性の劣化現象を軽減することができる。
【００３３】
なお、本実施形態では、本発明の好適な実施具体例について説明したが、本発明はその内容に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
【００３４】
例えば、本実施形態では、液晶表示素子と光源（バックライトまたはフロントライト）とによって画像表示が行われる場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子等のような自発光型のものを用いた場合であっても、発光状態と非発光状態とが遷移するように駆動されるものであれば、全く同様に適用することが考えられる。
【００３５】
また、本実施形態では、センサ素子部４が表示素子部３と同一基板（低温ポリシリコン基板）上に形成された薄膜トランジスタの組み合わせからなり、集積型アクティブピクセルセンサアレイの構築が好適に行える場合を例に挙げて説明したが、光電変換素子は光電変換を行い得るものであればよく、例えばフォトダイオードを用いて構成することも考えられる。さらに、本実施形態では、センサ素子部４が各画素部２に配されている場合を例に挙げて説明したが、センサ素子部４の配置密度は特に限定されるものではない。すなわち、各画素部２にセンサ素子部４が配されていれば、そのセンサ素子部４による読み取り画像の解像度を表示素子部３による表示画像の解像度と同等にできるが、必ずしも同等である必要はない。また、センサ素子部４の配置位置についても、必ずしも画像表示領域部１内である必要はなく、例えば画像表示領域部１の近傍で、いわゆる表示画面の額縁部分と呼ばれる箇所に配してもよい。タッチパネルの如く表示画面上を操作するのではなく、その画面近傍を操作するという形態のアプリケーションに適用することも考えられるからである。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明に係る表示処理装置の概略構成例を示す回路図である。
【図２】本発明に係る表示処理装置の要部構成例を示す回路図である。
【図３】本発明に係る表示処理装置の要部の動作例を示すタイミングチャートである。
【図４】本発明に係る表示処理装置の駆動方法の概要を例示する説明図である。
【図５】外光の影響を除去するための処理の概念を示す説明図である。
【図６】従来におけるライトＯＮ／ＯＦＦおよび光電変換素子からの信号読み出しおよびリセットのタイミングの一具体例を示す説明図である。
【図７】従来における信号書き込みのタイミングとライトＯＮのタイミングとの関係を、画像表示領域上の位置別に例示した説明図である。
【図８】動画表示特性の劣化現象の具体例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３７】
１…画像表示領域部、２…画素部、３…表示素子部、４…センサ素子部、５…センサＴｒ、６…リセットＴｒ、７…キャパシタ、８…ソースフォロア回路、９…読み出しＴｒ
【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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