(57)【要約】      （修正有）【課題】光源の数を増やすことなく、光学式タッチパネルによる位置検出の精度を向上させることが可能な表示装置を提供する。【解決手段】制御部３３０は液晶表示パネルによる画像表示と物体ＨＮＤの位置検出とを時分割で制御する。画像表示期間には画像処理部３３２が、面光源から表示領域へ照射される光を画素ごとに変調するように液晶表示パネルを制御する。所定の位置検出期間には位置情報設定部３３３が液晶表示パネルの表示領域を仮想的に小領域に分割し、小領域ごとに異なる周波数で光の透過／遮断を反復するように液晶表示パネルを制御する。位置推定部３３４は、検出部１３３が検出した物体からの反射光を解析し、この光の明滅の周波数に基づいて液晶表示パネルの表示領域の中からその周波数に対応する小領域を、その物体が接触した小領域として推定する。【選択図】図３
2016218569.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タッチパネルの機能を備えた表示装置であり、
面光源と、
前記面光源によって光が照射される表示領域を含み、前記表示領域の光透過率を画素単位で調節する液晶表示パネルと、
前記液晶表示パネルの表示領域を透過した光のうち、前記表示領域の上方に位置する検出対象の物体によって反射された一部を検出する検出部と、
前記液晶表示パネルによる画像表示と前記検出部を用いた前記物体の位置検出とを時分割で制御し、画像表示の期間には、画像データが示す各画素の階調値に基づいて画素ごとに光を変調するように前記液晶表示パネルを制御し、位置検出の期間には、前記液晶表示パネルの表示領域から仮想的に複数の小領域を分割して、小領域ごとに異なる周波数で光の透過と遮断とを反復するように前記液晶表示パネルを制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記物体によって反射されて前記検出部によって検出された光を解析し、当該光の明滅の周波数に基づいて前記液晶表示パネルの表示領域の中から当該周波数に対応する小領域を識別し、当該識別した小領域を前記物体が接触した小領域として推定する位置推定部
を有する表示装置。
【請求項２】
前記面光源は可視域の発光素子と赤外域の発光素子とを含み、
前記制御部は、
画像表示の期間には前記可視域の発光素子を発光させ、位置検出の期間には前記赤外域の発光素子を発光させるように前記面光源を制御する光源駆動部
を更に有する請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記液晶表示パネルの表示領域から位置検出の期間ごとに異なる小領域を仮想的に分割することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記検出部は、前記液晶表示パネルの表示領域の異なる部分を透過した光を個別に検出するように配置された複数の受光素子を含み、
前記位置推定部は、前記複数の受光素子の少なくとも２つが同じ位置検出の期間に光を検出した場合、少なくとも２つの小領域に同時に前記物体が接触したことを推定する
ことを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれかに記載の表示装置。
【請求項５】
前記面光源は、前記液晶表示パネルの表示領域の異なる部分を個別に照らす複数の発光素子を含み、いずれの部分に前記物体が接触した場合でも前記物体によって反射されて前記検出部によって検出される光量が揃うように、各部分と前記検出部との位置関係に応じて前記複数の発光素子の各発光量を変化させることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれかに記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は表示装置に関し、特にこの装置にタッチパネル機能を組み込む技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
タッチパネルは今や、表示装置を搭載した電気機器のほとんどにおいて標準の入力装置として定着しつつある。実際、ＡＴＭ、自動券売機ではすでにタッチパネルは標準の入力装置である。また、タッチパネルを標準の入力装置とするスマートフォンとタブレット端末とが爆発的な普及を遂げている。さらに、家電製品の中にも、操作パネルにタッチパネルが組み込まれた機種が多く登場している。
【０００３】
タッチパネルの動作原理としては、「静電容量方式」、「抵抗膜方式」、および「光学式」の３方式が代表的なものとして知られている。（投影型）静電容量方式では、ガラス等から成る透明な基板の裏面に、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）等から成る透明電極が複数本、互いに直交するように配置されている。この基板の表面にユーザーの指が接触すると、この指とその接触点の裏側で交差する１対の電極のそれぞれとの間に静電結合が生じるので、これらの電極の静電容量が変化する。この変化からそれらの電極を識別することにより、その接触点の位置が特定される。抵抗膜方式では、一定の間隔で対向する２枚の透明な導電膜の間に電圧が印加される。指等から圧力を受けて両膜が一点で接触すると、その接触点を通して両膜間に電流が流れる。この電流量からその接触点の位置が特定される。光学式では、赤外線等の不可視光で画面が走査されると共に、その画面の脇でその光が検出される。ユーザーの指等が画面に接近してその光を遮り、または反射した場合、光が遮られた方向、または反射光が届いた方向からその指等の位置が特定される（たとえば特許文献１−３参照）。
【０００４】
静電容量方式と抵抗膜方式とに比べて光学式は普及が遅れている。これは、光学式がマルチタッチへの対応能力においては静電容量方式に及ばず、製造コストにおいては抵抗膜方式に及ばないことに起因する。しかし、画質重視の電気機器および大画面への実装については、光学式が他の方式よりも有利である。これは、光学式が他の方式と異なり、画面を横切る電極を必要とはしないことによる。このような電極が不要であれば、画面の開口率が向上するので高画質化には有利であり、回路規模が画面のサイズには依存しないので大画面化にも有利である。したがって、光学式タッチパネルは、テレビ、ＰＣ等で利用される比較的大型のディスプレイへの搭載が期待されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２００７／０４６３４１号
【特許文献２】特開２０１１−０８６２２０号公報
【特許文献３】特開２０１２−０８３５９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の光学式タッチパネルは他の方式と比べて位置検出の精度を向上させにくい。これは、従来の光学式が採用する位置検出の方法に起因する。この方法では、まずユーザーの指等による遮光量または反射光量が２箇所以上で検出され、これらの光量に基づいて各検出器から遮光位置または反射位置までの距離が計測される。さらに、これらの距離から三角測量によって遮光位置または反射位置が特定される。しかし、光量の計測は、照明光または太陽光等、外光の影響を受けやすいので、精度の向上が難しい。
【０００７】
光学式タッチパネルに位置検出の精度を向上させるための工夫としてはたとえば特許文献１に開示された技術が知られている。この技術では、画面を照らす点光源の２次元配列を設置場所に応じてグループ分けし、各グループの発光を異なるパターンで変調する。このパターンは特に各グループが光を照射する画面の位置を表す。したがって、検出された遮光または反射光の変調パターンから読み取られる位置が、その光を遮り、または反射した物体の位置として特定される。光の変調パターンは光量とは異なり外光の影響を受けにくいので、この技術は位置検出の精度を向上させることができる。
【０００８】
しかし、この技術は、特にテレビ、ＰＣ等、光学式タッチパネルの搭載が期待される表示装置においては望ましくない。実際、これらの表示装置には、エッジライトと導光板との組み合わせから成る面光源を利用する機種が多い。したがって、これらの表示装置に特許文献１に開示された技術を利用するには光源の数を増やさなければならない。しかし、これは製造コストの削減を妨げるので好ましくない。
【０００９】
本発明の目的は上記の課題を解決することであり、特に、光源の数を増やすことなく、光学式タッチパネルによる位置検出の精度を向上させることが可能な表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の１つの観点における表示装置はタッチパネルの機能を備えた表示装置であり、面光源と、この面光源によって光が照射される表示領域を含み、この表示領域の光透過率を画素単位で調節する液晶表示パネルと、この液晶表示パネルの表示領域を透過した光のうち、その表示領域の上方に位置する検出対象の物体によって反射された一部を検出する検出部と、液晶表示パネルによる画像表示と検出部を用いた物体の位置検出とを時分割で制御し、画像表示の期間には、画像データが示す各画素の階調値に基づいて画素ごとに光を変調するように液晶表示パネルを制御し、位置検出の期間には、液晶表示パネルの表示領域から仮想的に複数の小領域を分割して、小領域ごとに異なる周波数で光の透過と遮断とを反復するように液晶表示パネルを制御する制御部とを備えている。制御部は、上記の物体によって反射されて検出部によって検出された光を解析し、その光の明滅の周波数に基づいて液晶表示パネルの表示領域の中からその周波数に対応する小領域を識別し、その識別した小領域を上記の物体が接触した小領域として推定する位置推定部を有する。
【００１１】
面光源は可視域の発光素子と赤外域の発光素子とを含んでいてもよい。制御部は、画像表示の期間には可視域の発光素子を発光させ、位置検出の期間には赤外域の発光素子を発光させるように面光源を制御する光源駆動部を更に有してもよい。
制御部は、液晶表示パネルの表示領域から位置検出の期間ごとに異なる小領域を仮想的に分割してもよい。
【００１２】
検出部は、液晶表示パネルの表示領域の異なる部分を透過した光を個別に検出するように配置された複数の受光素子を含んでいてもよい。位置推定部は、それら複数の受光素子の少なくとも２つが同じ位置検出の期間に光を検出した場合、少なくとも２つの小領域に同時に物体が接触したことを推定してもよい。
面光源は、液晶表示パネルの表示領域の異なる部分を個別に照らす複数の発光素子を含み、いずれの部分に上記の物体が接触した場合でもその物体によって反射されて検出部によって検出される光量が揃うように、各部分と検出部との位置関係に応じて複数の発光素子の各発光量を変化させてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明による上記の表示装置は位置検出期間において、液晶表示パネルには画面内の領域ごとに異なる周波数で面光源の光の透過と遮断とを反復させる一方、位置推定部には検出した光の明滅の周波数に基づいてその光を透過させた領域を識別させる。こうしてこの表示装置は、光源の数を増やすことなく、光学式タッチパネルによる位置検出の精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】（ａ）は、本発明の実施形態による表示装置を搭載した画像形成装置の上部の外観を示す斜視図であり、（ｂ）は、同様な表示装置を搭載したスマートフォンの外観を示す正面図であり、（ｃ）は、その表示装置の分解斜視図である。
【図２】図１の示す液晶表示パネルによる光の変調原理を示す模式図であり、（ａ）は液晶層に対して電圧が印加されていないときを示し、（ｂ）は、電圧を印加したときを示す。
【図３】図１の示す表示装置の回路構成を示すブロック図である。
【図４】（ａ）は、図３の示すバックライトの発光期間を示すタイミングチャートであり、（ｂ）は、（ａ）の示す画面表示期間において、図３の示す液晶表示パネルの各電極線に対して供給される信号のタイミングチャートである。
【図５】（ａ）は、図１の示す表示装置の画面から仮想的に分割された小領域を示す模式図であり、（ｂ）は、それらの小領域に割り当てられた変調周波数を示す表である。
【図６】図４の（ａ）の示す位置検出期間において、図３の示す液晶表示パネルの各電極線に対して供給される信号のタイミングチャートである。
【図７】（ａ）は、図３の示す赤外線センサーが検出した光の解析に利用される位置推定部の構成を示すブロック図であり、（ｂ）は、赤外線センサーが検出した光量の経時変化を示すグラフであり、（ｃ）は、その光量の経時変化から位置推定部が解析した光量の周波数分布を示すグラフである。
【図８】（ａ）は、図５の（ａ）の示す画面の領域のうち、位置検出に実際に利用される領域を示す模式図であり、（ｂ）は、（ａ）の示す領域に割り当てられた光の変調周波数を示す表である。
【図９】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、赤外線センサーが２ヶ所、４ヶ所に設置された場合に、各センサーが監視対象とする画面の領域を示す模式図である。
【図１０】本発明の実施形態の変形例が含む各赤外線ＬＥＤの設置場所と発光量との関係を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
［表示装置の外観］
図１の（ａ）は、本発明の実施形態による表示装置１００を搭載した画像形成装置ＩＦＤの上部の外観を示す斜視図である。この画像形成装置ＩＦＤは複合機（multi-function peripheral：ＭＦＰ）であり、スキャナー、カラーコピー機、およびカラーレーザープリンターの機能を併せ持つ。図１の（ａ）を参照するに、この複合機ＩＦＤの前面の上部に操作パネルＯＰＰが取り付けられ、その前面に表示装置１００が埋め込まれている。この表示装置１００は画像表示機能と共にタッチパネルの機能を含む。表示装置１００は、操作画面、各種情報の入力画面等のグラフィックユーザーインターフェース（ＧＵＩ）画面を表示すると共に、そのＧＵＩ画面の含むボタン、メニュー、ツールバー等のＧＵＩ部品を通してユーザーの入力操作を受け付ける。
【００１６】
図１の（ｂ）は、本発明の実施形態による表示装置１００を搭載したスマートフォンＭＢＤの外観を示す正面図である。図１の（ｂ）を参照するに、このスマートフォンＭＢＤの前面に表示装置１００は埋め込まれている。この表示装置１００は図１の（ａ）の示すものと同様、ＧＵＩ画面を表示すると共に、そのＧＵＩ画面の含むＧＵＩ部品を通してユーザーの入力操作を受け付ける。
【００１７】
［表示装置の構造］
図１の（ｃ）は、図１の（ａ）、（ｂ）の示す表示装置１００の分解斜視図である。図１の（ｃ）を参照するに、この表示装置１００には膜状または板状部材が複数枚、積層されている。これらの部材は、図１の（ｃ）が示す上下方向を表示装置１００が光を出射する方向とした場合、下から順に、バックライト１１０、液晶表示パネル１２０、およびカバー１３０に大別される。
【００１８】
バックライト１１０は、可視域の発光素子１１１、赤外域の発光素子１１２、導光板１１３、および光学シート１１４を含む。可視域の発光素子１１１はたとえば白色の発光ダイオード（ＬＥＤ）であり、赤外域の発光素子１１２はたとえば赤外線ＬＥＤである。導光板１１３と光学シート１１４とは平面形状が実質的に同じサイズの長方形である。発光素子１１１、１１２は１種類あたり１個ずつを１組として複数組（図１の（ｃ）では３組）が、導光板１１３の１つの長辺に沿って等間隔に設置されている。各発光素子１１１、１１２は導光板１１３のその長辺からその内部に光を照射する。導光板１１３はこれらの光を内部で拡散させて、上面の全体から上方へ出射する。光学シート１１４は導光板１１３の上方に配置され、たとえば拡散シートとプリズムシートとの２層構造を含む。拡散シートは導光板１１３の上面から出射される光を拡散させる。プリズムシートは、拡散シートが拡散した光の出射方向を上方に揃える。これらの要素１１１−１１４の組み合わせにより、バックライト１１０は面光源として機能する。
【００１９】
液晶表示パネル１２０は、第１偏光板１２１、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）基板１２２、液晶層１２３、カラーフィルター基板１２４、第２偏光板１２５、および制御回路基板１２６を含む。偏光板１２１、１２５と基板１２２、１２４とはいずれも同じサイズの長方形状である。第１偏光板１２１はバックライト１１０からの光のうち特定の直線偏光のみを透過させ、第２偏光板１２５はその直線偏光に対して偏光方向が直交する別の直線偏光のみを透過させる。２枚の基板１２２、１２４はガラス等から成る透明な基板であり、液晶層１２３を間に挟んでいる。ＴＦＴ基板１２２は液晶層１２３に面した表面にＩＴＯ等から成る透明な画素電極とＴＦＴとのマトリクスを含む。一方、カラーフィルター基板１２４は液晶層１２３に面した表面にＲＧＢ３種類のカラーフィルターのマトリクスを含む。各フィルターは特に赤外線が透過可能な素材から成る。このマトリクスは更にその全体がＩＴＯ等から成る透明な共通電極で覆われている。これらの要素１２１−１２５が重なっている領域は表示領域であり、バックライト１１０からの可視光を透過させることにより画面として機能し、赤外線を透過させることによりタッチパネルとして機能する。制御回路基板１２６は１枚または複数枚の印刷回路基板であり、ＴＦＴ基板１２２の１辺にフレキシブル印刷回路基板（ＦＰＣ）１２７によって接着され、かつ電気的に接続されている。制御回路基板１２６はＴＦＴ基板１２２の画素電極とカラーフィルター基板１２４の共通電極とを利用して液晶層１２３に対して電圧を印加する。制御回路基板１２６は更にその電圧を画素ごとに制御することにより、バックライト１１０からの光に対する表示領域の透過率を画素単位で変化させる。これらの要素１２１−１２７を利用して液晶表示パネル１２０はバックライト１１０からの光を画素単位で変調して上面から出射させる。
【００２０】
カバー１３０は、透明板１３１、ベゼル１３２、および赤外線センサー１３３を含む。透明板１３１はたとえば透明なガラス製の板状部材であり、液晶表示パネル１２０の上面を覆って外部の物体から保護する。ベゼル１３２は、バックライト１１０、液晶表示パネル１２０、および透明板１３１のいずれよりも一回り大きい長方形状の枠であり、それら１１０、…、１３１の外側を囲んでそれらを支持する。赤外線センサー１３３はベゼル１３２の内側に設置され、バックライト１１０の含む赤外線ＬＥＤ１１２から照射されて液晶表示パネル１２０の表示領域を透過した赤外線のうち、ユーザーの指、スタイラス等、画面に接近した検出対象の物体によって反射されたものを検出する。
【００２１】
［液晶表示パネルによる光の変調原理］
図２は、液晶表示パネル１２０による光の変調原理を示す模式図である。特に、図２の（ａ）は、液晶層１２３に対して電圧が印加されていないときを示し、（ｂ）は、電圧が印加されたときを示す。以下の説明では便宜上、液晶層１２３がねじれネマティック（ＴＮ）型であることを想定する。
【００２２】
図２の（ａ）を参照するに、制御回路基板１２６が液晶層１２３に対して電圧ＶＬＣを印加していないとき、液晶分子ＬＣＭの長軸方向、すなわち配向方向は各基板１２２、１２４の表面に対して平行である。これらの配向方向は更に各基板１２２、１２４の表面を覆う配向膜（図１、図２には示されていない。）により、ＴＦＴ基板１２２の表面の近傍では第１偏光板１２１が透過させる直線偏光（以下、「第１直線偏光」という。）Ｌ１の偏光方向（図２の（ａ）では短辺方向）に設定され、カラーフィルター基板１２４の表面の近傍では第２偏光板１２５が透過させる直線偏光（以下、「第２直線偏光」という。）Ｌ２の偏光方向（図２の（ａ）では長辺方向）に設定される。その結果、液晶層１２３の全体ではＴＦＴ基板１２２からカラーフィルター基板１２４へ近づくにつれて、液晶分子ＬＣＭの配向方向が第１直線偏光Ｌ１の偏光方向から第２直線偏光Ｌ２の偏光方向まで連続的に回転する。
【００２３】
液晶分子ＬＣＭの配向方向の分布がこのようにねじれている場合、バックライト１１０からの光ＬＢＫのうち第１偏光板１２１を透過した第１直線偏光Ｌ１は液晶層１２３を透過する間に自身の偏光方向を９０°回転させて（すなわち旋光して）、第２直線偏光Ｌ２に変化する。この第２直線偏光Ｌ２を第２偏光板１２５は透過させる。こうして、画面の輝度は最高値に達する。
【００２４】
図２の（ｂ）を参照するに、制御回路基板１２６が液晶層１２３に対して電圧ＶＬＣを印加したとき、液晶層１２３には各基板１２２、１２４の表面に対して垂直な電界ＥＦＬが生じる。この電界ＥＦＬの方向に揃うように液晶分子ＬＣＭの配向方向は各基板１２２、１２４の表面に対して傾斜する。電圧が高いほど電界ＥＦＬは強いので、それらの配向方向の傾斜角は大きい。電圧が十分に高ければ、すべての液晶分子ＬＣＭの配向方向は電界ＥＦＬと平行に揃う。
【００２５】
この場合、バックライト１１０からの光のうち第１偏光板１２１を透過した第１直線偏光Ｌ１は旋光することなく液晶層１２３を透過する。この第１直線偏光Ｌ１を第２偏光板１２５は遮断する。こうして、画面の輝度は最低値まで降下する。
液晶層１２３に対する印加電圧ＶＬＣのレベルが高いほど液晶分子ＬＣＭの傾斜角は大きいので、第１直線偏光Ｌ１が旋光することなく液晶層１２３を透過して第２偏光板１２５によって遮断される確率は高い。すなわち、印加電圧ＶＬＣのレベルが高いほど液晶表示パネル１２０の表示領域の光透過率は低い。
【００２６】
この性質に基づいて、制御回路基板１２６は液晶層１２３に対する印加電圧ＶＬＣのレベルを画素ごとに調節して表示領域の光透過率を画素単位で変化させる。その結果、バックライト１１０からの一様な光が画素単位で変調されるので、画面の輝度が画素単位での階調変化を表す。こうして、その画面上に画像が再現される。
［表示装置の回路構成］
図３は、表示装置１００の回路構成を示すブロック図である。図３を参照するにこの構成は、画素マトリクス３００、走査駆動部３１０、データ駆動部３２０、および表示制御部３３０を含む。
【００２７】
画素マトリクス３００は液晶層１２３に面したＴＦＴ基板１２２の表面に形成され、画素電極３０１、ＴＦＴ３０２、および保持キャパシタ３０３の１つずつの組み合わせ（以下、「セル」という。）がマトリクス状に配置されている。これらのセルの間には、複数本のデータ線Ｄ１、Ｄ２、…、が画素マトリクス３００の列方向（図３では縦方向）に伸びており、複数本の走査線Ｓ１、Ｓ２、…、と保持電極線Ｈ１、Ｈ２、…とが画素マトリクス３００の行方向（図３では横方向）に伸びている。いずれの電極線もＩＴＯ等の透明な導電部材から成る。画素電極３０１はＩＴＯ等の透明な導電部材から成り、データ線Ｄ１、…と走査線Ｓ１、…とで区切られた矩形領域を１つずつ覆い、液晶層１２３を隔ててカラーフィルター基板１２４の共通電極（図３には示されていない。）と対向している。ＴＦＴ３０２はＭＯＳトランジスタであり、ドレインが同じセルの画素電極３０１に連結され、ゲートが走査線Ｓ１、…に１本ずつ連結され、ソースがデータ線Ｄ１、…に１本ずつ連結されている。保持キャパシタ３０３は、画素電極３０１の一部またはＴＦＴ３０２のドレインの一部と保持電極線Ｈ１、…の一部とが絶縁層を隔てて構成する静電容量である。いずれの保持電極線Ｈ１、…もカラーフィルター基板１２４の共通電極と同じ電位ＶＣＭに維持されているので、保持キャパシタ３０３の両端間電圧は、同じセルの画素電極３０１と共通電極とが液晶層１２３を隔てて構成する静電容量（以下、「液晶キャパシタ」という。）の両端間電圧と実質的に等しい。
【００２８】
走査駆動部３１０とデータ駆動部３２０とはそれぞれ単一または複数のチップに組み込まれ、ＴＦＴ基板１２２の周縁部に直接実装され（ＣＯＧ）、またはＦＰＣ１２７の上に実装される（ＴＡＢ）。表示制御部３３０は、制御回路基板１２６に実装された単一または複数のチップから構成されている。
走査駆動部３１０は表示制御部３３０からの制御信号ＣＴＬに応じて走査信号を走査線Ｓ１、…に対し、先頭の走査線Ｓ１から順番に供給する。この走査信号に応じて各走査線Ｓ１、…に接続されたＴＦＴ３０２がオンオフする。
【００２９】
データ駆動部３２０は表示制御部３３０からの制御信号ＣＴＬに応じて、まず表示制御部３３０からデジタル画像信号ＲＧＢを１ラインずつラッチする。データ駆動部３２０は次に各ラインに対するデジタル画像信号ＲＧＢを、そのラインの含む各セルに対する電圧信号に変換する。データ駆動部３２０は続いて、１ラインの含む各セルに対する電圧信号を、そのセルに接続されたデータ線Ｄ１、…へ同時に供給する。
【００３０】
表示制御部３３０は、液晶表示パネル１２０による画像表示と赤外線センサー１３３を用いたユーザーの指等の位置検出とを時分割で制御する。具体的には、表示制御部３３０は、光源駆動部３３１、画像処理部３３２、位置情報設定部３３３、および位置推定部３３４を含む。これらの要素３３１−３３４は、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ等によって専用のハードウェアとして構成され、または、汎用のＣＰＵが異なるソフトウェアを実行することによって実現される。
【００３１】
光源駆動部３３１は、バックライト１１０の含む白色ＬＥＤ１１１と赤外線ＬＥＤ１１２とを、画像処理部３３２の示すタイミングで交互に発光させる。
画像処理部３３２はまず、表示対象の画像を示す画像データを１フレームずつ複合機ＩＦＤまたはスマートフォンＭＢＤの制御部から取り込み、そのデータから各ラインのデジタル画像信号ＲＧＢを構成する。画像処理部３３２は次に、その画像データの含む垂直同期信号に同期して制御信号ＣＴＬを生成することにより、走査駆動部３１０には先頭の走査線Ｓ１に対して走査信号を供給すべきタイミングを指示し、データ駆動部３２０には各ラインのデジタル画像信号ＲＧＢを取り込むべきタイミングを指示する。画像処理部３３２はまたその垂直同期信号に同期して、画像表示期間と位置検出期間との一方が他方へ切り替わるタイミングを光源駆動部３３１と位置情報設定部３３３とへ通知する。「画像表示期間」とは、操作画面等の画像を表示装置１００の画面に表示する期間をいい、「位置検出期間」とは、表示装置１００の画面を赤外線ＬＥＤ１１２からの照射光で走査し、ユーザーの指等、検出対象の物体からの反射光を赤外線センサー１３３で検出する期間をいう。
【００３２】
位置情報設定部３３３は画像処理部３３２の指示に従って、画像表示期間が位置検出期間へ切り替わるタイミングで起動する。位置情報設定部３３３はまず、所定の位置情報を示す画像データを１フレームずつ内蔵のメモリから読み出し、そのデータから各ラインのデジタル画像信号ＲＧＢを構成する。「位置情報」とは、液晶表示パネル１２０の表示領域から仮想的に分割された小領域を識別するための情報をいい、その「位置情報を示す画像データ」とは、小領域単位で一様な遮光と透光との別を示すフレーム群をいう。このフレーム群では遮光と透光との切り替わりの周波数が小領域ごとに異なるので、この周波数（以下、「変調周波数」という。）が位置情報として利用される。位置情報設定部３３３は次に制御信号ＲＣＴにより、走査駆動部３１０には先頭の走査線Ｓ１に対して走査信号を供給すべきタイミングを指示し、データ駆動部３２０には各ラインのデジタル画像信号ＲＧＢを取り込むべきタイミングを指示する。位置情報設定部３３３はまた位置推定部３３４の要求に応じて位置情報、すなわち小領域と変調周波数との間の対応表（図５の（ｂ）参照。）を位置推定部３３４に参照させる。
【００３３】
位置推定部３３４は位置検出期間中、赤外線センサー１３３の出力を監視する。その出力から赤外線センサー１３３への赤外線ＩＲＬの入射を検出した場合、位置推定部３３４はまず、検出した赤外線ＩＲＬを解析してその明滅の周波数を調べる。位置推定部３３４は次に、位置情報設定部３３３に位置情報の参照を要求し、解析した赤外線ＩＲＬから得られた周波数をその位置情報と照合してその周波数に対応する小領域を識別する。こうして識別した小領域を位置推定部３３４は、検出した赤外線ＩＲＬを反射した物体ＨＮＤが接触した小領域として推定し、その小領域の識別情報をユーザーの入力操作に関する情報（以下、「操作情報」という。）として複合機ＩＦＤまたはスマートフォンＭＢＤの制御部へ通知する。
【００３４】
［表示装置の動作］
−フレーム期間の分割−
図４の（ａ）は、バックライト１１０の発光期間を示すタイミングチャートである。図４の（ａ）を参照するに、通常の１フレーム期間１ＦＲが画像表示期間ＩＤＰと位置検出期間ＰＤＰとに二分される。たとえば通常のフレームレートを５０Ｈｚとした場合、両期間ＩＤＰ、ＰＤＰは倍速のフレームレート１００Ｈｚで切り替わる。各期間の持続時間はたとえば共通の値＝１ＦＲ／２である。画像処理部３３２は画像データの含む垂直同期信号に同期して、制御信号ＣＴＬを各駆動部３１０、３２０へ送出すると共に、画像表示期間ＩＤＰと位置検出期間ＰＤＰとの切り替わりを垂直同期信号の周波数（たとえば５０Ｈｚ）の２倍の周波数（たとえば１００Ｈｚ）で光源駆動部３３１へ通知する。この通知に応じて光源駆動部３３１はバックライト１１０に、白色ＬＥＤ１１１と赤外線ＬＥＤ１１２とを交互に発光させる。画像表示期間ＩＤＰでは白色ＬＥＤ１１１が発光するので、表示装置１００の画面に１フレームの画像ＩＭＧが表示される。一方、位置検出期間ＰＤＰでは白色ＬＥＤ１１１に代わり赤外線ＬＥＤ１１２が発光する。赤外線は不可視光であるので、位置検出期間ＰＤＰでは表示装置１００の画面がユーザーの目には一様な黒画面ＢＬＫとしか映らない。こうして、画像表示期間ＩＤＰと位置検出期間ＰＤＰとの切り替わりにおける画面表示はユーザーには、倍速のインパルス駆動による画面表示と同様にしか見えない。
【００３５】
−画像表示期間−
図４の（ｂ）は、画面表示期間ＩＤＰにおいて、図３の示す液晶表示パネル１２０の各電極線Ｓ１、…、Ｄ１、…に対して供給される信号のタイミングチャートである。図４の（ｂ）を参照するに、画面表示期間ＩＤＰでは先頭の走査線Ｓ１から順番に走査信号として矩形状の電圧パルス（以下、「走査パルス」という。）ＳＰＬが印加される。走査駆動部３１０は走査パルスＳＰＬの高さを、各セルの含むＴＦＴ３０２の閾値電圧以上に設定するので、走査パルスＳＰＬが立ち上がっている走査線では、それに接続された１行のセルの含むＴＦＴ３０２が一斉にターンオンする。一方、このターンオンに先立ってデータ線Ｄ１、…には、その１行の含む各セルに対する電圧信号として矩形状の電圧パルス（以下、「データパルス」という。）ＤＰＬが同時に印加される。データ駆動部３２０は共通電圧ＶＣＭに対するデータパルスＤＰＬの高さＶＧＳを、ターンオンするＴＦＴ３０２を含むセルに設定すべき光透過率、すなわちそのセルの階調値に応じて変化させる。
【００３６】
ＴＦＴ３０２がターンオンしたセルではデータ線Ｄ１、…からデータパルスＤＰＬがそのＴＦＴ３０２を通して画素電極３０１に対して印加される。このとき、図２の示すように、画素電極３０１とカラーフィルター基板１２４の共通電極との間の液晶層１２３にはデータパルスＤＰＬの高さＶＧＳに応じた強さの電界ＥＦＬが生じるので、液晶分子ＬＣＭの配向方向が傾斜し始める。データパルスＤＰＬはまた、同じセルの保持キャパシタ３０３を充電させる。この充電により保持キャパシタ３０３は、ＴＦＴ３０２がターンオフした後もそのＴＦＴ３０２が再びターンオンするまで画素電極３０１の電位を安定に保持し続ける。これにより、そのセルでは画像表示期間ＩＤＰ中、液晶分子ＬＣＭの配向方向が液晶層１２３の電界ＥＦＬの強さに応じた傾斜角に維持されるので、このセルの光透過率すなわち階調値がデータパルスＤＰＬの高さＶＧＳに対応する値に維持される。
【００３７】
−画面の仮想的な分割−
位置検出期間ＰＤＰでは、表示装置１００の画面の各小領域が異なる周波数でバックライト１１０からの赤外線の透過と遮断とを反復する。
図５の（ａ）は、表示装置１００の画面から仮想的に分割された小領域ＡＲ１１、ＡＲ１２、…を示す模式図である。図５の（ａ）を参照するに、小領域ＡＲ１１、…はいずれも縦横数ｃｍ程度の同じ長方形状であり、画面を縦方向にｓ行、横方向にｔ列のマトリクスに分割している（数ｓ、ｔは正の整数である）。各行の小領域ＡＲ１１−ＡＲ１ｔ、ＡＲ２１−ＡＲ２ｔ、…はｐ本の走査線Ｓ１１−Ｓ１ｐ、Ｓ２１−Ｓ２ｐ、…を共有し、各列の小領域ＡＲ１１−ＡＲｓ１、ＡＲ１２−ＡＲｓ２、…はｑ本のデータ線Ｄ１１−Ｄ１ｑ、Ｄ２１−Ｄ２ｑ、…を共有する（数ｐ、ｑは正の整数であり、積ｓ×ｐが走査線の総数に等しく、積ｔ×ｑがデータ線の総数に等しい）。
【００３８】
図５の（ｂ）は、各領域ＡＲｉｊ（ｉ＝１、…、ｓ。ｊ＝１、…、ｔ。）に割り当てられた変調周波数ＦＲｉｊを示す表である。この表は、位置情報設定部３３３が内蔵するメモリに位置情報として保存されている。変調周波数ＦＲｉｊは、画像表示期間ＩＤＰと位置検出期間ＰＤＰとが切り替わる倍速のフレームレートよりも高い帯域からそれぞれ異なる値に設定される：ＦＲｉｊ≠ＦＲｋｌ（ｉ≠ｋまたはｊ≠ｌ）。たとえば倍速のフレームレートが１００Ｈｚである場合、変調周波数ＦＲｉｊは１００Ｈｚ−１ｋＨｚの帯域から選択される。液晶の応答速度は数ミリ秒程度に設定可能であるので、この選択は実現可能である。
【００３９】
−位置検出期間−
図６は、位置検出期間ＰＤＰにおいて、図３の示す液晶表示パネル１２０の各電極線Ｓ１、…、Ｄ１、…に対して供給される信号のタイミングチャートである。図６を参照するに、位置検出期間ＰＤＰでは画像表示期間ＩＤＰと同様に、走査パルスＳＰＬが先頭の走査線Ｓ１１から順番に印加される。しかし、位置情報設定部３３３は走査駆動部３１０の動作を画像表示期間ＩＤＰよりも数倍に高速化して、走査パルスＳＰＬのパルス幅と間隔とをいずれも短縮させる。これにより、画像表示期間ＩＤＰよりも位置検出期間ＰＤＰでは、走査パルスＳＰＬの印加がすべての走査線を一巡する期間ＳＣＰが短縮する。その結果、画像表示期間ＩＤＰでは走査パルスＳＰＬの印加が走査線１本あたり１回のみであるのに対し、位置検出期間ＰＤＰでは走査パルスＳＰＬの印加が走査線１本あたり複数回繰り返される。
【００４０】
走査パルスＳＰＬの印加に先立ってデータ線Ｄ１１、…、ＤｔｑにはデータパルスＤＰＬが同時に印加される。データ駆動部３２０は、位置情報を示す画像データに従って共通電圧ＶＣＭに対するデータパルスＤＰＬの高さを小領域の列ごとに、すなわち連続して隣接するｑ本のデータ線のグループＤ１１−Ｄ１ｑ、Ｄ２１−Ｄ２ｑ、…ごとに揃える。さらに、その高さは、最小の階調値“黒”に対応する最高値ＶＭＸと最大の階調値“白”に対応する最低値＝共通電極の電位ＶＣＭとの２値のいずれかにしか設定されない。
【００４１】
ＴＦＴ３０２がターンオンしたセルではデータ線Ｄ１１、…、ＤｔｑからデータパルスＤＰＬがそのＴＦＴ３０２を通して画素電極３０１に対して印加される。このとき、画素電極３０１とカラーフィルター基板１２４の共通電極との間の液晶層１２３には最強の電界ＥＦＬが生じるか、電界が実質上消滅するかのいずれかでしかないので、液晶分子ＬＣＭの配向方向は図２の示す２通りの分布、すなわち両基板１２２、１２４の表面に対して平行または垂直のいずれかに設定される。データパルスＤＰＬはまた、連続して隣接するｑ本のデータ線のグループＤ１１−Ｄ１ｑ、Ｄ２１−Ｄ２ｑ、…ごとに高さが揃っているので、各行のセルは小領域ごとに光透過率すなわち階調値が、最大または最小のいずれかに揃う。こうしてフレームは、位置情報を示す画像データに従って小領域単位で一様な遮光と透光とのパターンを成す。このパターンは、走査パルスＳＰＬの印加がすべての走査線を一巡する期間ＳＣＰ中、安定に維持される。これは、ＴＦＴ３０２がターンオフした後もそのＴＦＴ３０２が再びターンオンするまで保持キャパシタ３０３が画素電極３０１の電位を安定に保持し続けることによる。
【００４２】
図６ではこのパターンが白黒のモザイク模様ＭＰＴで表されている。ただし、実際にはバックライト１１０が液晶表示パネル１２０を照らす光は赤外線のみであるので、ユーザーの目には画面はこのモザイク模様ＭＰＴではなく一様な黒画面としか映らない。このモザイク模様ＭＰＴは、走査パルスＳＰＬの印加がすべての走査線を一巡する期間ＳＣＰごとに変化する。これにより、位置検出期間ＰＤＰの全体では、赤外線を遮断する時間と透過させる時間との割合、およびその遮断と透過とを繰り返す頻度は小領域ごとに異なる。その結果、赤外線の明滅の周波数は小領域ごとに異なる分布を示し、特に、平均値、中心値等、この分布の統計的な代表値、すなわち変調周波数が小領域ごとに異なる。したがって、赤外線センサー１３３が赤外線を検出した場合、その赤外線の周波数分布から、その赤外線を透過した小領域を特定することができる。
【００４３】
図７の（ａ）は、赤外線センサー１３３が検出した赤外線の解析に利用される位置推定部３３４の構成を示すブロック図であり、（ｂ）は、赤外線センサー１３３が検出した光量の経時変化を示すグラフであり、（ｃ）は、その光量の経時変化から位置推定部３３４が解析した光量の周波数分布を示すグラフである。
図７の（ａ）を参照するに、画面の小領域の１つＡＲｍｎの上方にユーザーの指等ＨＮＤが位置する場合、位置検出期間ＰＤＰでは、その小領域ＡＲｍｎを透過した赤外線ＩＲＬのうち、その指等ＨＮＤによって反射された部分が赤外線センサー１３３によって検出される。このとき、赤外線センサー１３３の出力は、図７の（ｂ）が示すように、検出した赤外線の光量の経時変化ＴＣＨを示す。この出力を位置推定部３３４はバンドパスフィルタ７０１へ通す。バンドパスフィルタ７０１はこの出力の中から、小領域ＡＲｉｊ（ｉ＝１、…、ｓ。ｊ＝１、…、ｔ。）に割り当てられた変調周波数ＦＲｉｊが属する帯域の周波数成分を抜き出す。位置推定部３３４は更にこの抜き出した周波数成分をフーリエ解析部７０２で処理する。フーリエ解析部７０２はこの周波数成分に対してフーリエ解析を行い、図７の（ｃ）が示すような光量の周波数分布を求める。この分布の統計的な代表値ＦＲｍｎを位置推定部３３４は位置情報設定部３３３の記憶する位置情報、すなわち図５の（ｂ）の示す表と照合し、その代表値ＦＲｍｎが変調周波数として割り当てられた小領域ＡＲｍｎを、赤外線センサー１３３が検出した赤外線ＩＲＬを透過させた小領域として特定する。
【００４４】
実際、液晶の応答速度が十分に高ければ、いずれの小領域ＡＲｉｊを透過した赤外線も矩形波であり、その矩形波の周期の逆数がその小領域ＡＲｉｊに割り当てられた変調周波数ＦＲｉｊを表す。したがって、赤外線センサー１３３の出力の中で単一の小領域ＡＲｍｎを透過した赤外線ＩＲＬを表す部分の占める割合が十分に高ければ、赤外線センサー１３３の出力はその赤外線ＩＲＬと実質的に同じ矩形波を表す。また、矩形波の周波数分布の統計的な代表値はその周期の逆数であるので、フーリエ解析部７０２の求めた代表値ＦＲｍｎはその小領域ＡＲｍｎを透過した赤外線ＩＲＬの周期の逆数、すなわちその小領域ＡＲｍｎに割り当てられた変調周波数ＦＲｍｎに等しい。
【００４５】
各小領域ＡＲｉｊを透過した赤外線の波形が実際には理想的な矩形波から鈍っている場合でも同様である。すなわち、各小領域ＡＲｉｊを透過した赤外線の周波数分布の統計的な代表値がその小領域ＡＲｉｊに割り当てられた変調周波数ＦＲｉｊを表す限り、赤外線センサー１３３によって検出された赤外線が透過した小領域はフーリエ解析部７０２の求めた代表値から特定可能である。
【００４６】
［実施形態の利点］
本発明の実施形態による表示装置１００では上記のとおり、位置検出期間ＰＤＰにおいて、まず位置情報設定部３３３が液晶表示パネル１２０の表示領域から複数の小領域を仮想的に分割し、小領域ごとに異なる周波数でバックライト１１０からの赤外線の透過と遮断とを反復するように液晶表示パネル１２０を制御する。一方、赤外線センサー１３３の出力が赤外線の検出を示した場合、位置推定部３３４がその出力を解析してその赤外線の明滅の周波数を求め、その周波数に基づいてその赤外線を透過させた領域を識別する。
【００４７】
こうして表示装置１００は、バックライト１１０が導光板１１３を利用した面光源であっても、赤外線センサー１３３が検出した赤外線を透過させた領域を識別することができる。したがって、この表示装置１００は光源の数を増やすことなく、光学式タッチパネルによる位置検出の精度を向上させることができる。
［変形例］
（A）位置推定部３３４は、赤外線センサー１３３の出力から赤外線の変調周波数を特定する際にフーリエ解析を利用する。その他に、赤外線センサー１３３の出力がすでに十分に整った矩形波である場合、位置推定部３３４はその矩形波の形状から直接その周期を計測し、その周期の逆数を、赤外線センサー１３３が検出した赤外線の変調周波数として求めてもよい。
【００４８】
（B）図４の（ａ）では、画像表示期間ＩＤＰと位置検出期間ＰＤＰとで１フレーム期間１ＦＲあたりの持続時間が等しい。その他に、たとえば位置検出期間ＰＤＰを帰線（ブランキング）期間に制限する等、画像表示期間ＩＤＰと位置検出期間ＰＤＰとで１フレーム期間１ＦＲあたりの持続時間が異なってもよい。
図４の（ａ）では更に、画像表示期間ＩＤＰと位置検出期間ＰＤＰとの出現頻度がいずれも倍速のフレームレート（たとえば１００Ｈｚ）に等しい。その他に、たとえば位置検出期間ＰＤＰが数フレームに１回ずつ設定される等、画像表示期間ＩＤＰと位置検出期間ＰＤＰとで出現頻度が異なってもよい。
【００４９】
（C）図１の（ｃ）ではバックライト１１０が位置検出期間ＰＤＰには白色ＬＥＤ１１１に代えて赤外線ＬＥＤ１１２を発光させ、ユーザーの指等によって反射された赤外線を赤外線センサー１３３で検出する。その他に、たとえばバックライト１１０が位置検出期間ＰＤＰにも白色ＬＥＤ１１１を発光させ、ユーザーの指等によって反射された可視光を可視光センサーで検出してもよい。ただし、この場合、位置検出期間ＰＤＰにもユーザーの目に画面が映る可能性が生じる。したがって、画像表示期間ＩＤＰの持続時間よりも位置検出期間ＰＤＰの持続時間を短縮し、または画像表示期間ＩＤＰの出現頻度よりも位置検出期間ＰＤＰの出現頻度を低減する等、両期間ＩＤＰ、ＰＤＰの切り替わりに伴うフリッカーを防ぐ工夫が必要である。
【００５０】
（D）上記の実施形態は、いずれの位置検出期間ＰＤＰにおいても、図５の（ａ）の示す小領域ＡＲｉｊ（ｉ＝１、…、ｓ。ｊ＝１、…、ｔ。）のすべてで赤外線を透過させる。その他に、すべての小領域ＡＲｉｊの中から実際に赤外線を透過させる小領域を制限してもよく、特に位置検出期間ＰＤＰごとに制限対象の小領域を変えてもよい。
図８の（ａ）は、図５の（ａ）の示す小領域ＡＲｉｊのうち、位置検出に実際に利用される小領域を示す模式図である。図８の（ａ）を参照するに、４つの小領域ＡＲ２１、ＡＲ２２、ＡＲ３１、ＡＲ３２にはボタン８０１が表示され、別の４つの小領域ＡＲ２（ｔ−１）、ＡＲ２ｔ、ＡＲ３（ｔ−１）、ＡＲ３ｔにはスピンボックス８０２が表示されている。このようなＧＵＩ部品８０１、８０２を表示している小領域（図８の（ａ）が示す斜線部）では、それらのＧＵＩ部品の操作を目的とするユーザーの指等の接触を検出する必要がある。
【００５１】
図８の（ｂ）は、図８の（ａ）の示す小領域ＡＲｉｊ（ｉ＝１、…、ｓ。ｊ＝１、…、ｔ。）に割り当てられた変調周波数ＦＲｉｊを示す表である。図８の（ｂ）を参照するに、ＧＵＩ部品８０１、８０２を表示している小領域ＡＲ２１、ＡＲ２２、ＡＲ３１、ＡＲ３２、ＡＲ２（ｔ−１）、ＡＲ２ｔ、ＡＲ３（ｔ−１）、ＡＲ３ｔ（図８の（ａ）が示す斜線部参照。）に割り当てられた変調周波数ＦＲｉｊのみが“０”とは異なる値Ｆ１、Ｆ２であり、他の小領域に割り当てられた変調周波数ＦＲｉｊは“０”である。
【００５２】
この場合、液晶表示パネル１２０は、ボタン８０１を表示している小領域ＡＲ２１、ＡＲ２２、ＡＲ３１、ＡＲ３２では変調周波数ＦＲｉｊ＝Ｆ１で、スピンボックス８０２を表示している小領域ＡＲ２（ｔ−１）、ＡＲ２ｔ、ＡＲ３（ｔ−１）、ＡＲ３ｔでは変調周波数ＦＲｉｊ＝Ｆ２で、それぞれ遮光と透光とを繰り返せばよい。その他の小領域では一様に遮光を継続する。このように一部の小領域のみで赤外線を変調する動作は、すべての小領域で変調する動作よりも液晶表示パネル１２０の負担が軽い。
【００５３】
さらに、赤外線センサー１３３が赤外線を検出した場合、その周波数分布の統計的な代表値すなわち変調周波数が２種類の値Ｆ１、Ｆ２のいずれかである。したがって、位置推定部３３４は、検出した赤外線の変調周波数がこれらの値Ｆ１、Ｆ２のいずれであるかさえ識別すれば、ユーザーの指等がボタン８０１とスピンボックス８０２とのいずれを操作したかを特定することができる。
【００５４】
このように、識別対象の小領域が限られている場合には、それらの小領域にのみ斜光と透光とを繰り返させる。これにより、赤外線の変調動作に対する液晶表示パネル１２０の負担が軽減するので、その構成を簡単化し、かつその変調動作の信頼性を向上することができる。また、位置推定部３３４が識別すべき変調周波数の種類が低減するので、位置推定部３３４の構成を簡単化し、かつその識別の信頼性を向上することができる。
【００５５】
（E）図１の（ｃ）では赤外線センサー１３３がベゼル１３２の内側の１箇所に設置されて、画面の全体にわたってユーザーの指等から反射された赤外線を監視する。その他に、同様な赤外線センサーが複数の箇所に設置され、それらの間で赤外線の監視が分担されてもよい。
図９の（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、赤外線センサーが２ヶ所、４ヶ所に設置された場合に、各センサーが監視対象とする画面の小領域を示す模式図である。図９の（ａ）を参照するに、画面の左側に設置された赤外線センサー９０１は画面の左半分に位置する小領域（図９の（ａ）では斜線部）を監視対象とし、画面の右側に設置された赤外線センサー９０２は画面の右半分に位置する小領域（図９の（ａ）では複数の点が打たれた部分）を監視対象とする。図９の（ｂ）を参照するに、画面の左上に設置された赤外線センサー９１１は画面の左上半部に位置する小領域（図９の（ｂ）では右下がりの斜線部）を監視対象とし、画面の右上に設置された赤外線センサー９１２は画面の右上半部に位置する小領域（図９の（ｂ）では複数の点が細かく打たれた部分）を監視対象とし、画面の左下に設置された赤外線センサー９１３は画面の左下半部に位置する小領域（図９の（ｂ）では複数の点が粗く打たれた部分）を監視対象とし、画面の右下に設置された赤外線センサー９１４は画面の右下半部に位置する小領域（図９の（ｂ）では右上がりの斜線部）を監視対象とする。
【００５６】
このように複数の赤外線センサーに異なる小領域を監視させることにより、各センサーが識別すべき変調周波数の種類が減少するので、各センサーの構成を簡単化し、かつその識別の信頼性を向上することができる。また、２つ以上のセンサーで同時に赤外線を検出することが可能であるので、簡単なマルチタッチには対応することができる。すなわち、異なるセンサーが同時に赤外線を検出した場合には、それらのセンサーが監視する異なる小領域にユーザーの指等が同時に接触した（マルチタッチ）とみなすことができる。
【００５７】
さらに、各センサーの検出した赤外線の光量から、その赤外線を透過させた小領域がそのセンサーの監視対象であるか否かを位置推定部３３４が識別してもよい。この場合、異なるセンサーが監視対象とする２つの小領域の間で変調周波数が同じ値に設定されてもよい。これにより、変調周波数の種類が減少するので、赤外線の変調動作に対する液晶表示パネル１２０の負担を軽減してその構成を簡単化し、かつその変調動作の信頼性を向上することができる。
【００５８】
図９とは異なり、各センサーに画面全体を監視させて、検出した赤外線の光量に基づいて、そのセンサーからその赤外線を反射した物体までの距離を位置推定部３３４に推測させてもよい。この場合、位置推定部３３４は、検出した赤外線の変調周波数からその赤外線を透過させた小領域を特定するのに加え、その赤外線を検出した２つ以上のセンサーのそれぞれから、その赤外線を反射した物体までの距離に基づいて、特定された小領域内におけるその物体の位置を更に細かく特定してもよい。これにより、位置検出の分解能を小領域１つあたりのサイズよりも精細化することができる。
【００５９】
（F）図１の（ｃ）ではすべての赤外線ＬＥＤ１１２の発光量が一定である。その他に、赤外線ＬＥＤごとに発光量が異なる値に調節されてもよい。
図１０は、各赤外線ＬＥＤの設置場所と発光量との関係を示す模式図である。図１０を参照するに、３個の赤外線ＬＥＤ１００１、１００２、１００３が、導光板１１３の１つの長辺を３等分する３つの区間の各中央部に設置されている。各赤外線ＬＥＤ１００１、…は主に、設置された区間を１辺とする導光板１１３の領域に赤外線ＩＲ１、ＩＲ２、ＩＲ３を照射する。各赤外線ＩＲ１、…は、導光板１１３の長辺方向（図１０では横方向）において画面を３等分する領域ＡＲ１、ＡＲ２、ＡＲ３の１つを透過する。一方、赤外線センサー１３３は中央の領域ＡＲ２の周縁部に設置されている。
【００６０】
図１０の示すとおり、左右の領域ＡＲ１、ＡＲ３は中央の領域ＡＲ２よりも赤外線センサー１３３までの距離が遠い。この場合、図３の示す光源駆動部３３１は、左右の赤外線ＬＥＤ１００１、１００３の発光量を中央の赤外線ＬＥＤ１００２の発光量よりも増大させる。たとえば、各赤外線ＬＥＤ１００１、…への電力供給に対するパルス幅制御のデューティー比を、左右の赤外線ＬＥＤ１００１、１００３については７０％に設定するのに対し、中央の赤外線ＬＥＤ１００２については５０％に留める。これにより、左右の領域ＡＲ１、ＡＲ３には中央の領域ＡＲ２よりも強い赤外線が照射される。したがって、左右の領域ＡＲ１、ＡＲ３に接触したユーザーの指等からは中央の領域ＡＲ２に接触したものよりも強い赤外線が反射される。その結果、赤外線センサー１３３にはいずれの領域ＡＲ１、…から入射した赤外線も実質的に同じ光量で検出される。
【００６１】
このように、赤外線ＬＥＤ１００１、…ごとに発光量を異なる値に調節し、それらのＬＥＤが照射する画面の各領域ＡＲ１、…から赤外線センサー１３３までの距離の違いを相殺することにより、いずれの領域ＡＲ１、…から赤外線センサー１３３が受ける光量も同じ値に揃える。その結果、赤外線センサー１３３が検出すべき赤外線の光量の範囲（ダイナミックレンジ）を十分に狭めることができるので、そのセンサー１３３の構成を簡単化し、かつその検出の信頼性を向上することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明は表示装置に関し、上記のとおり、バックライトの照射する赤外線を液晶表示パネルに小領域単位で変調させる。このように、本発明は明らかに産業上利用可能である。
【符号の説明】
【００６３】
１００  表示装置
１１０  バックライト
１１１  白色ＬＥＤ
１１２  赤外線ＬＥＤ
１１３  導光板
１１４  光学シート
１２０  液晶表示パネル
１２１  第１偏光板
１２２  ＴＦＴ基板
１２３  液晶層
１２４  カラーフィルター基板
１２５  第２偏光板
１２６  制御回路基板
１２７  フレキシブル印刷回路基板
１３０  カバー
１３１  透明板
１３２  ベゼル
１３３  赤外線センサー
３００  画素マトリクス
３０１  画素電極
３０２  ＴＦＴ
３０３  保持キャパシタ
３１０  走査駆動部
３２０  データ駆動部
３３０  表示制御部
３３１  光源駆動部
３３２  画像処理部
３３３  位置情報設定部
３３４  位置推定部
Ｓ１１、…、Ｓ１ｐ、Ｓ２１、…、Ｓｓｐ  走査線
Ｄ１１、…、Ｄ１ｑ、Ｄ２１、…、Ｄｔｑ  データ線
Ｈ１、Ｈ２、…  保持電極線
１ＦＲ  １フレーム期間
ＩＤＰ  画像表示期間
ＰＤＰ  位置検出期間
ＳＰＬ  走査パルス
ＳＣＰ  走査パルスの印加がすべての走査線を一巡する期間
ＤＰＬ  データパルス
ＶＭＸ  データパルスの最高値
ＭＰＴ  画面の小領域ごとの斜光と透光との別を示すフレームのパターン
【図１】
2016218569.tif 000003
【図２】
2016218569.tif 000004
【図３】
2016218569.tif 000005
【図４】
2016218569.tif 000006
【図５】
2016218569.tif 000007
【図６】
2016218569.tif 000008
【図７】
2016218569.tif 000009
【図８】
2016218569.tif 000010
【図９】
2016218569.tif 000011
【図１０】
2016218569.tif 000012