(57)【要約】 【課題】  外部環境の変動やノイズ、信号検出回路の特性のばらつきなどによらず安定した信号検出を行う表示装置を提供する。【解決手段】  画像を表示する画素と、ハイレベルとローレベルとの２値の値を出力するセンサ回路２０１とを含む表示手段１０２と、センサ回路２０１をパラメータに基づいて制御する制御手段２０２と、センサ回路２０１の出力をもとに制御手段２０２のパラメータの更新を行うキャリブレーション手段２０３と、を備え、キャリブレーション手段２０３は、センサ回路２０１の２値の出力に基づいて、出力がハイレベルであれば制御手段２０２のパラメータの値に第１定数を加算し、出力がローレベルであれば制御手段２０２のパラメータの値に第１定数とは正負の符号の異なる第２定数を加算することにより制御手段２０２のパラメータの更新を行うことを特徴とする表示装置。【選択図】図５
2012048482.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像を表示する画素と、ハイレベルとローレベルとの２値の値を出力するセンサ回路とを含む表示手段と、
前記センサ回路をパラメータに基づいて制御する制御手段と、
前記センサ回路の出力をもとに前記制御手段の前記パラメータの更新を行うキャリブレーション手段と、を備え、
前記キャリブレーション手段は、前記センサ回路の２値の出力に基づいて、出力がハイレベルであれば前記制御手段のパラメータの値に第１定数を加算し、出力がローレベルであれば前記制御手段の前記パラメータの値に前記第１定数とは正負の符号の異なる第２定数を加算することにより制御手段のパラメータの更新を行うことを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記キャリブレーション手段によるパラメータの更新に用いる前記第１定数と前記第２定数のそれぞれの絶対値の一方が、他方より大きいことを特徴とする請求項１記載の表示装置。
【請求項３】
前記センサ回路を制御する前記制御手段が複数のパラメータを備え、
前記キャリブレーション手段は、前記複数のパラメータの値に応じて更新するパラメータを１つ選択し、前記選択されたパラメータを更新することを特徴とする請求項１記載の表示装置。
【請求項４】
画像を表示する画素と、ハイレベルとローレベルとの２値の値を出力するセンサ回路とを含む表示手段と、
前記センサ回路をパラメータに基づいて制御する制御手段と、
１つ又は複数の前記センサ回路の１つ又は複数の出力をもとに前記制御手段のパラメータの更新を行うキャリブレーション手段と、を備え、
前記キャリブレーション手段は、前記センサ回路の出力がハイレベルであった回数を数える第１カウンタと、前記センサ回路の出力がローレベルであった回数を数える第２カウンタを備え、前記第１カウンタの値が第３定数に達したら前記第１カウンタの値をリセットするとともに、前記制御手段のパラメータの値に第４定数を加え、前記第２カウンタの値が第５定数に達したら前記第２カウンタの値をリセットするとともに、前記制御手段のパラメータの値に前記第４定数とは正負の符号の異なる第６定数を加えることにより前記制御手段のパラメータの更新を行うことを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ユーザインタフェースの形としてタッチパネル機能を具備した表示装置を搭載した携帯電話や携帯情報端末、パーソナルコンピュータなどの電子機器が開発されている。このようなタッチパネル機能を具備した電子機器では、液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置などの表示装置に、別途タッチパネル基板を貼り合わせることでタッチパネル機能を付加することが検討されている。
【０００３】
また、近年、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法等によりガラス基板等の透明な絶縁基板上にさまざまな材料で薄膜を形成し、切削や研削等の作業を繰り返し行うことにより、走査線や信号線からなる表示素子や、光センサ素子等のセンサ回路を形成して、画像読み取り装置を製造する技術が研究されている。
【０００４】
また、画像読み取り装置の読み取り方式として、光センサ素子等に替えて導電性の電極を配置し、この電極と指等との間の容量変化によりパネル表面の指やペン等の情報を検知するいわゆる静電容量方式により接触位置を検出する技術が研究されている。
【０００５】
例えば、表示パネルの画素にセンサ回路を備え、センサ回路の出力をもとにパネル上の対象物を検出する表示装置が提案されている。しかし、上記表示装置では、外部環境（例えば外光の照度）にセンサ回路の信号検出能力が左右されることがあった。
【０００６】
また、外部環境によるセンサ回路の性能低下を防止するために、階調傾向値とよばれる統計量が所定の目標範囲内に収まるようにセンサ回路のキャリブレーションを行い、外部環境の変化によらず安定した信号検出を実現する技術が提案されている。しかしながら、表示パネル全体に対して一組のパラメータ（プリチャージ電圧及び露光時間など）を求めると、画素に組み込まれたセンサ回路のそれぞれについて個別のキャリブレーションが必要な場合には検出性能が低下することがあった。
【０００７】
例えば、センサ回路の信号検出能力に影響を与える外部環境（例えば外光強度）がパネルの全面で一様ではない場合や、個々のセンサ回路の特性にバラつきがある場合には、センサの信号検出能力が低下することがあった。
【０００８】
そこで、個々のセンサ回路を個別にキャリブレーションすると外部環境や個々のセンサ回路の特性を考慮することが可能となる。しかしながら、表示パネルのセンサ回路の数が多い場合に、１つのキャリブレーション装置で全てのセンサ回路のキャリブレーションを行おうとすると、キャリブレーションに要する時間が非常に大きくなり、実用的でなく、キャリブレーション装置も多数備える必要があった。複雑なキャリブレーション装置を多数備えると回路規模が増大し、製造コストが高くなってしまうため、キャリブレーションは出来る限り簡素な装置で実現することが望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００４−９３８９４号公報
【特許文献２】特開２００８−１５６６７号公報
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】N.J.B. McFarlane and C.P. Schofield, “Segmentation and Tracking of Piglets in Images,” Machine Vision and Applications, vol.8, no.3, pp.187-193, 1995.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の実施形態の目的は、外部環境やノイズ、信号検出回路の特性のばらつきなどによらず安定した信号検出を行う信号検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
実施形態に係る表示装置は、画像を表示する画素と、ハイレベルとローレベルとの２値の値を出力するセンサ回路とを含む表示手段と、前記センサ回路をパラメータに基づいて制御する制御手段と、前記センサ回路の出力をもとに前記制御手段の前記パラメータの更新を行うキャリブレーション手段と、を備え、前記キャリブレーション手段は、前記センサ回路の２値の出力に基づいて、出力がハイレベルであれば前記制御手段のパラメータの値に第１定数を加算し、出力がローレベルであれば前記制御手段の前記パラメータの値に前記第１定数とは正負の符号の異なる第２定数を加算することにより制御手段のパラメータの更新を行う。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１実施形態に係る表示装置の一構成例を示す平面図である。
【図２】キャリブレーション処理を実現する手段の一構成例を示すブロック図である。
【図３】第１実施形態に係る表示装置で用いられるセンサ回路の動作の一例を説明するための図である。
【図４】露光時間とセンサ出力の期待値との関係の一例を示すグラフである。
【図５】第１実施形態に係る表示装置のキャリブレーション処理の動作の一例を示すフローチャートである。
【図６】第２実施形態に係る表示装置で用いられるセンサ回路の動作の一例を説明するための図である。
【図７】実施形態に係る表示装置で用いられるセンサ回路の他の例を説明するための図である。
【図８】実施形態に係る表示装置で用いられるセンサ回路の他の例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、実施形態に係る表示装置について図面を参照して説明する。
【００１５】
図１は第１実施形態に係る表示装置の構成を示す平面図である。
【００１６】
図１に示す表示装置は、ガラス製のアレイ基板１０１、当該アレイ基板１０１に形成された表示部１０２、表示用ＩＣ（Integrated Circuit）１０３、表示用ＩＣ１０３のインターフェース（以下、「表示用Ｉ／Ｆ」）１０４と、センサ用ＩＣ（Integrated Circuit）１０５、センサ用ＩＣ１０５のインターフェース（以下、「センサ用Ｉ／Ｆ」）１０６と、を備える。
【００１７】
表示部１０２は、複数の信号線（図示せず）と複数の走査線（図示せず）とが交差するように配線され、各交差部に画素を備える。また、複数の信号線と複数の走査線との交差部の一部または全部にセンサ回路（信号検出回路）２０１を備える。表示部１０２はホスト側のＣＰＵから表示用Ｉ／Ｆ１０４および表示用ＩＣ１０３を介して伝送されてくる映像信号に基づいて画像を表示する表示機能と、センサ用ＩＣ１０５により制御されるセンサ回路により表示画面上の照度や静電容量などの物理量を電気信号に変換し検出する機能と、を備える。
【００１８】
図２は、本実施形態に係る表示装置のキャリブレーション処理を実現する手段の一構成例を示すものである。図２に、表示部１０２に組み込まれたセンサ回路２０１と、センサ用ＩＣ１０５内に実装されたコントローラ２０２と、センサ用ＩＣ１０５内に実装されたキャリブレーション回路２０３と、センサ用Ｉ／Ｆ１０５と、を示す。
【００１９】
コントローラ２０２は、内部に保持されたパラメータに基づいてセンサ回路２０１を制御する。センサ回路２０１は、コントローラ２０２による制御に従い、計測対象の物理量を電圧に変換し、基準電圧と比較するとともに、比較結果をハイレベルとローレベルの２値の信号として出力する。
【００２０】
キャリブレーション回路２０３はセンサ回路２０１の２値化された出力に基づいてコントローラ２０２に保持されているセンサの制御用のパラメータの更新を行う。キャリブレーション回路２０３によりパラメータの更新を行うか否かはセンサ用Ｉ／Ｆ１０５を通して外部から設定されるフラグにより制御される。
【００２１】
図３は、センサ回路２０１の動作を説明するための説明図である。
【００２２】
センサ回路２０１は、スイッチ３０１と、スイッチ３０２と、コンデンサ３０３と、フォトダイオード３０４と、コンパレータ３０５と、を備えている。スイッチ３０１とスイッチ３０２とは、オンで回路が通電し、オフで回路が切断される。コンデンサ３０３には電荷が蓄えられる。フォトダイオード３０４は、照射される光に応じて電流が流れる。コンパレータ３０５は、入力電圧と基準電圧を比較し、その結果に応じて２値の値を出力する。
【００２３】
以下このセンサ回路２０１の動作について説明する。
【００２４】
まず、スイッチ３０１とスイッチ３０２とをオフにする。次にスイッチ３０１をオンにすることによりコンデンサ３０３にプリチャージ電圧がチャージされる。続いてスイッチ３０１をオフにすると、フォトダイオード３０４に照射される光に応じて漏れ電流が生じ、コンデンサ３０３にチャージされた電圧が徐々に低下する。一定の露光時間が経過した後、スイッチ３０２をオンにする。コンパレータ３０５は、コンデンサ３０３の電圧と基準電圧とを比較し、コンデンサ３０３の電圧が基準電圧より高ければハイレベルの信号を出力し、コンデンサ３０３の電圧が基準電圧より低ければローレベルの信号を出力する。
【００２５】
このセンサ回路２０１を表示装置の画素に組み込んで、ユーザーが指で表示パネルに触れた位置を検出する場合を例に、センサ回路２０１のキャリブレーションについて説明する。
【００２６】
この場合、ユーザーの指で外光から遮蔽されたセンサ回路２０１ではフォトダイオードで生じる漏れ電流が小さいため、コンデンサ３０３の電圧低下は小さく、逆に外光が遮蔽されずに入射するセンサ回路２０１では外光により大きな漏れ電流が生じるので、コンデンサ３０３の電圧低下は大きい。
【００２７】
このような場合、キャリブレーションの目的は、外光から遮蔽されないセンサ回路２０１ではローレベルの信号が出力され、指により外光から遮蔽されたセンサ回路２０１ではハイレベルの信号が出力されるよう、プリチャージ電圧及び露光時間を調節することである。以下ではキャリブレーションにより露光時間を調整する手段の一例について説明する。
【００２８】
外光強度の揺らぎや、フォトダイオードの特性やコンデンサの容量のバラつき、回路に混入するノイズなどにより、コンデンサにチャージされた電圧の低下速度は変化するため、センサ回路において、特定のプリチャージ電圧と露光時間でセンサを動作させた場合のセンサの出力は確率的な振る舞いをする。仮にハイレベルのセンサ出力を１、ローレベルのセンサ出力を０とおくと、センサ出力の期待値はセンサ出力がハイレベルになる確率と等しくなる。
【００２９】
図４に、露光時間とセンサ出力の期待値との関係の一例を示す。露光時間が長いほど、コンデンサ３０３における電圧低下は大きくなるので、露光時間が長くなるとセンサ出力が徐々に低くなり、露光時間とセンサ出力の期待値との関係は図４のようになる。
【００３０】
図４の実線４０１は、外光が遮蔽されずにセンサ回路２０１に入射する場合の露光時間とセンサ出力の期待値との関係の一例を示したものである。破線４０２は、指によりセンサ回路２０１が外光から遮蔽される場合の露光時間とセンサ出力の期待値との関係の一例を示したものである。センサ回路２０１が外光から遮蔽されると、コンデンサ３０３の電圧降下速度が小さくなるので、比較的長い露光時間に対しても高い確率で出力はハイレベルになる。
【００３１】
図４において例えば露光時間がｔ４０３のように短い場合、指による遮蔽の有り無しに係わらずセンサ出力はハイレベルになり、指による遮蔽を検出することが出来ない。例えば露光時間がｔ４０４のように長い場合、指による遮蔽の有り無しに係わらずセンサ出力はローレベルになり、この場合も指による遮蔽を検出することが出来ない。
【００３２】
例えば、露光時間を図４のｔ４０５に設定した場合に、指による遮蔽がない領域（以下簡単のために背景領域と呼ぶ）においてセンサ出力の期待値をｐ４０６、指により遮蔽された領域（以下オブジェクト領域と呼ぶ）においてセンサ出力の期待値をｐ４０７とおく。仮に期待値ｐ４０６が０．９５、期待値ｐ４０７が０．２だったとすると、オブジェクト領域において２０％の確率でセンサ出力がハイレベルになる一方、背景領域において５％の確率でセンサ出力がローレベルになってしまうので、１つのセンサ出力だけからは精度の高い判定を行なうことが困難である。
【００３３】
しかし、センサ回路２０１を表示画素に組み込むことにより、液晶パネル等の表示パネルに多数のセンサ回路２０１が搭載されている装置の場合、指先の接触により数十から数百のセンサ回路２０１が外光から遮蔽されることになるので、多数のセンサ回路２０１の出力を統合することにより高精度な判定が可能になる。
【００３４】
例えば期待値ｐ４０６が０．９５、期待値ｐ４０７が０．２の場合に、個々のセンサ出力を２項分布でモデル化し、複数のセンサ出力が互いに無相関だと仮定して、２０個のセンサの出力から判定を行う場合を考える。この場合、背景領域において、２０個のセンサのうちの８個以上においてセンサ出力がローレベルになる確率は０．０００３％に過ぎず、オブジェクト領域において２０個のセンサのうち７個以下しかセンサ出力がローレベルならない確率は０．００１５％に過ぎない。
【００３５】
そこで、例えば２０個のうち８個以上のセンサ出力がローレベルであればオブジェクト領域、７個以下であれば背景領域と判定すれば、非常に高精度に背景領域とオブジェクト領域を区別することが可能になる。
【００３６】
以上の考察から、キャリブレーションにより、背景領域でセンサ出力の期待値を一定の値（例えば０．９５）になるように露光時間を設定すれば安定して高精度な検出を行うことが出来る。
【００３７】
しかし、これをそのまま実現しようとすると、まずプリチャージされた電圧が低下して基準電圧を下回るまでの時間t_thを計測できるようセンサ回路２０１を変更し、一定の期間におけるt_thの分布を保持し、そこから順序統計量を求めるという処理が必要になり、回路規模が非常に大きくなってしまうことがある。
【００３８】
順序統計量の１つである中央値を非常に簡素な手順で推定する手法として、推定対象の確率変数をｘ、ｘの中央値の推定値をｍとしたとき、ｘの観測値がｍより大きければｍに一定の正の定数δ（δ：第１定数）を足し、逆に小さければｍからδ（−δ：第２定数）を引くという更新手順を繰り返すという非特許文献１に開示された従来技術が存在する。この手法で中央値が推定できる理由は、ｍが中央値の時にｘがｍより大きくなる確率と小さくなる確率がちょうど等しくなるので、中央値がこの更新手順の確率的な平衡点になるためである。
【００３９】
この手法を露光時間のキャリブレーションに適用すると、センサ出力がハイレベルからローレベルに切り替わる時間を計測するためのセンサ回路２０１の変更は不要になり、また、センサ出力がハイレベルかローレベルかによって露光時間を直接変更するので、出力の履歴を保持するための追加の記憶領域なども必要なくなり、単純な処理で背景領域においてセンサ出力の期待値ｐが概ね０．５になるような露光時間の調節が実現できる。また、外部環境の変動に対しても適応的に追随することが出来る。
【００４０】
ここで、背景領域においてセンサ出力の期待値ｐが０．５では、背景領域でも半分のセンサ出力がローレベルになってしまい、センサとしてはかなりノイジー（不安定）なものになってしまう。そこで、背景領域ではなるべく出力がハイレベルになるよう、期待値ｐを０．５より大きな値に設定することがより望ましい。
【００４１】
そこで、本実施形態に係る表示装置では、任意の期待値ｐの値を実現する露光時間を求めるために、以下のような更新手順を用いる。まず期待値ｐの目標値をα（例えば０．９５）とし、露光時間ｔを適当な値で初期化し、センサ回路２０１を作動させる。δを正の定数とし、センサ回路２０１の出力が得られる度に、センサ出力がローレベルであれば露光時間をｔをｔ−αδ（−αδ：第１定数）に変更し、逆にセンサ出力がハイレベルであればｔをｔ＋（１−α）δ（（１−α）δ：第２定数）に変更する。
【００４２】
上記更新手順により、０より大きく１より小さい任意の値αについて、背景領域においてセンサ出力がハイレベルになる確率が概ねαになるような露光時間ｔのキャリブレーションが実現できる。
【００４３】
図５は本実施形態に係る表示装置のキャリブレーション処理の一例を説明するフローチャートである。センサ回路２０１からハイレベルかローレベルの２値の出力が得られる度に、まず、予め外部から設定されるフラグに基づいてキャリブレーションを行うか否かの判定を行う（ステップ５０１）。キャリブレーションを行わない場合はそのまま終了する。
【００４４】
キャリブレーション処理を行う場合は、センサ出力がハイレベルであるか否かの判定を行い（ステップ５０２）、ハイレベルであればステップ５０３の更新則（露光時間ｔをｔ＋（１−α）δと更新する）に従いコントローラ２０２に保持されている露光時間のパラメータを更新し、終了する。センサ出力がローレベルであれば、ステップ５０４の更新則（露光規則ｔをｔ−αδと更新する）に従いコントローラ２０２に保持されている露光時間のパラメータを更新し、終了する。
【００４５】
このように、第１実施形態に係わる表示装置によれば、表示部に組み込まれた多数のセンサ回路２０１の各々について、適応的なキャリブレーションを行うことにより、外部環境の変動や個々のセンサ回路２０１のバラつきによらず、安定した信号検出が可能になる。
【００４６】
また、本実施形態のキャリブレーション処理は、センサ回路２０１の２値の出力に基づいて、コントローラ２０２に保持されている露光時間などのパラメータを変更するため、キャリブレーション処理のために追加で必要となる回路規模が極めて小さくてすみ、製造コストの上昇を抑えることが出来る。
【００４７】
すなわち、本実施形態によれば、液晶パネル等の表示装置の画素にセンサ回路２０１を組み込み、画像の表示を行うとともに信号検出を行うことが出来る表示装置において、極めて簡素なキャリブレーション手法により多数存在するセンサ回路２０１のキャリブレーションを実現することにより、外部環境の変動やノイズ、信号検出回路の特性のばらつきなどによらず安定した信号検出を行う表示装置を提供することが可能となる。
【００４８】
なお、上記第１実施形態において、露光時間ｔの変更幅を決める定数δは常に一定の値を使う必要は無く、露光時間ｔの値に応じて決めても良い。例えば、δ＝ｔ／１００とすれば、露光時間が長ければ刻み幅も大きくなり、逆に露光時間が短ければ刻み幅も小さくなる。露光時間の変更幅があまり細かく設定できないような場合は、センサ回路２０１の出力がローレベルである回数を数えるカウンタ（第２カウンタ）ｃ１と、センサ回路２０１の出力がハイレベルである回数を数えるカウンタ（第１カウンタ）ｃ２とを用意し、センサ出力がローレベルであればカウンタｃ１をインクリメントし、カウンタｃ１が一定の値ｎ１（ｎ１：第５定数）に達したらカウンタｃ１を０にリセットするとともに露光時間ｔからδを引き（−δ：第６定数）、センサ出力がハイレベルであればカウンタｃ２をインクリメントし、カウンタｃ２が一定の値ｎ２（ｎ２：第３定数）に達したらカウンタｃ２を０にリセットするとともに露光時間ｔにδを足す（δ：第４定数）という更新手順を用いても良い。この手順により、センサ出力の期待値ｐは概ねｎ２／（ｎ１＋ｎ２）に収束することになる。
【００４９】
また、本実施形態に係る表示装置では複数のセンサ回路２０１で共通に用いるパラメータのキャリブレーションに対して適用することも出来る。例えば、複数のセンサ回路２０１に共通に用いる制御を行う場合は、別途２つのカウンタｃ３とカウンタｃ４を用意し、各々のセンサ出力がローレベルであればカウンタｃ３をインクリメントし、カウンタｃ３が一定の値ｎ３に達したらカウンタｃ３を０にリセットするとともに露光時間ｔからδを引き、センサ出力がハイレベルであればカウンタｃ４をインクリメントし、カウンタｃ４が一定の値ｎ４に達したらカウンタｃ４を０にリセットするとともに露光時間ｔにδを足すという更新手順を用いても良い。この手順により、複数のセンサ回路２０１をまとめてキャリブレーションすることが出来る。
【００５０】
また、キャリブレーション処理はセンサ出力が得られる度に毎回行う必要は必ずしもなく、外部から与えられるフラグに応じてキャリブレーション処理を行うか否かを切り替えることも出来る。
【００５１】
さらに、キャリブレーション処理は露光時間の調節に限定されるものではなく、プリチャージ電圧の調整に用いても良い。例えば、プリチャージ電圧を上げると、チャージされた電圧が基準電圧まで低下するのに要する時間が長くなるため、センサ出力がハイレベルになる確率が上昇する。これは、露光時間を短くした場合と同様の効果であり、前述のキャリブレーション手順において、露光時間を長くするかわりにプリチャージ電圧を下げ、露光時間を短くするかわりにプリチャージ電圧を上げればプリチャージ電圧を用いたセンサ回路のキャリブレーションが行える。
【００５２】
また、露光時間とプリチャージ電圧との両方を用いてキャリブレーションを行うことも可能である。例えば露光時間が一定の下限に達したらプリチャージ電圧の調節に切り替え、プリチャージ電圧が一定の下限に達したら逆に露光時間の調節に切り替えるといった処理を行っても良い。
【００５３】
次に、第２実施形態に係る表示装置について図面を参照して説明する。なお、以下の説明において、上述の第１実施形態に係る表示装置と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
【００５４】
本実施形態に係る表示装置は、センサ回路２０１として、第１実施形態で用いている光センサ回路の替わりに、静電容量センサ回路を用いる点を除いては第１実施形態と同様の構成である。
【００５５】
図６はセンサ回路２０１としてのチャージ・トランスファ式の静電容量センサに対して本実施形態のキャリブレーション処理を適用する手順を説明するための図である。この静電容量センサ回路は、容量検出用のセンサ電極６０１を用いて、指などの接近による浮遊容量６０２の変化を検出するものである。
【００５６】
静電容量センサは、センサ電極６０１と、浮遊容量６０２と、コンデンサ６０４と、コンデンサ６０４を放電させるスイッチ６０３と、センサ電極６０１のチャージ又は出力を切り替えるスイッチ６０５と、コンパレータ６０７と、コンパレータ６０７の前段に設けられたスイッチ６０６と、を備える。
【００５７】
まず、スイッチ６０３をオンにしてコンデンサ６０４に蓄積された電荷を放電する。次に、スイッチ６０３をオフにした後、スイッチ６０５をクロック制御で切り替えることにより、浮遊容量に充電された電荷が１クロックごとにコンデンサ６０４に蓄えられ、コンデンサ６０４の電圧が上昇する。定められたチャージ期間t_chargeが経過したところでスイッチ６０６をオンにし、コンデンサ６０４の電圧と基準電圧とをコンパレータ６０７により比較する。コンパレータ６０７は、比較結果に応じてハイレベルとローレベルとの２値の信号で出力する。
【００５８】
指がセンサ電極６０１に接近すると浮遊容量６０２が大きくなるため、電圧の上昇速度は大きくなる。従って、指がセンサ電極６０１に接近している場合にセンサ出力がハイレベルになり、離れている場合にはセンサ出力がローレベルになるようにチャージ期間t_chargeを適切に設定すれば指の有無を検出することができる。
【００５９】
そこで、本実施形態では、δを正の定数とし、センサ出力が得られる度にセンサ出力がハイレベルか否か判断し、センサ出力がローレベルであればチャージ期間t_chargeをt_charge+αδ（αδ：第１定数）に変更し、センサ出力がハイレベルであればt_chargeをt_charge-(1-α)δ（−（１−α）δ：第２定数）に変更して、チャージ期間を更新する。
【００６０】
この更新手順により、０より大きく１より小さい任意の値αについて、指が近接していない場合のセンサ出力がハイレベルになる確率が概ねαになるようなチャージ期間t_chargeのキャリブレーションが実現できる。
【００６１】
すなわち、本実施形態によれば、液晶パネル等の表示装置の画素にセンサ回路２０１を組み込み、画像の表示を行うとともに信号検出を行うことが出来る表示装置において、極めて簡素なキャリブレーション手法により多数存在するセンサ回路２０１のキャリブレーションを実現することにより、外部環境の変動やノイズ、信号検出回路の特性のばらつきなどによらず安定した信号検出を行う表示装置を提供することが可能となる。
【００６２】
上述のキャリブレーション処理は図３に示した光センサ回路や図６に示した静電容量センサ回路のキャリブレーションに限定されるものではなく、何らかの物理量を計測し、その物理量が一定の閾値より大きいか小さいかの２値の判定を行うセンサ回路において、スイッチの動作タイミングや電圧等のパラメータを外部からコントロールすることにより判定の閾値が変化するようなセンサ回路であればどのようなものに対しても同様に適用することが出来る。
【００６３】
図７に、図３の変形例であるセンサ回路を示す。図７に示すセンサ回路では、コンデンサ７０３とスイッチ７０２との間にアンプ７０６を設けている点が図３に示す場合と異なっている。センサの信号（コンデンサ７０３の電圧）を増幅出力することができるので比較的大画面の液晶パネル等の表示装置に用いるのに適している。
【００６４】
また、図８に、図６の変形例であるセンサ回路を示す。図８に示すセンサ回路は、ノードｎｄ１に所定の電圧をプリチャージした後にカップリングパルス線の電圧をプルアップする（例えば１０Ｖ）ように構成されている。このとき指が近接しているか否かにより、ノードｎｄ１の上昇量に差が生じる。この上昇量の差はノードｎｄ０とノードｎｄ１との間の静電容量と、ノードｎｄ１と指との間の静電容量との容量比と、カップリングパルス線の電圧のプルアップ量と、により変化する。この上昇量の差をアンプ８０６を通してコンパレータ８０５に入力する。コンパレータ８０５はセンサ用ＩＣ１０５内に設けられる。
【００６５】
コンパレータ８０５によりデジタル信号に変換されたセンサの出力信号がコントローラ２０２の内部で画像処理され、タッチ座標の計算に用いられる。タッチ座標の計算には、さまざまなノイズ対策処理とともに、所定の閾値を用いて２値化処理などがなされるのが一般的である。
【００６６】
また、上記実施形態のキャリブレーションの方法は、プリチャージ電圧の制御に用いることができる。プリチャージ電圧の制御は例えば画面の右半分と左半分にわけてそれぞれ別個に行っても良い。さらに多くの分割領域に対して行っても良い。また、画像処理の際の閾値の調節に用いることもできる。閾値の調節を画面の分割領域に対して行うこともできる。
【００６７】
なお、上記第１実施形態および第２実施形態は、例えば、液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置等に適用することができ、表示部が画素と２値の値を出力するセンサ回路とを含む表示装置であれば、上記以外の表示装置にも適用することができることは言うまでもない。
【００６８】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００６９】
ｐ…期待値、ｔ…露光時間、ｃ１〜ｃ４…カウンタ、t_charge…チャージ期間、１０１…アレイ基板、１０２…表示部、１０３…表示用ＩＣ、１０４…インターフェース、１０５…センサ用ＩＣ、１０６…インターフェース、２０１…センサ回路、２０２…コントローラ（制御手段）、２０３…キャリブレーション回路（キャリブレーション手段）、３０１、３０２…スイッチ、３０３…コンデンサ、３０４…フォトダイオード、３０５…コンパレータ、６０１…センサ電極、６０２…浮遊容量、６０３…スイッチ、６０４…コンデンサ、６０５…スイッチ、６０６…スイッチ、６０７…コンパレータ、７０２…スイッチ、７０３…コンデンサ、７０６…アンプ、８０５…コンパレータ、８０６…アンプ。
【図１】
2012048482.tif 000003
【図２】
2012048482.tif 000004
【図３】
2012048482.tif 000005
【図４】
2012048482.tif 000006
【図５】
2012048482.tif 000007
【図６】
2012048482.tif 000008
【図７】
2012048482.tif 000009
【図８】
2012048482.tif 000010