JP2007033789A - 表示装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 画像の表示と受光とを同時又は交互に行う表示装置において、発光させて画像を表示させる複数の表示素子と、この表示素子による表示面に入射した光の受光を行う複数の受光素子とを備え、表示素子の画素と、受光素子の画素とが、それぞれ独立して配置され、表示素子及び受光素子に対して、それぞれカラーフィルター31R,32G,33B及び34R,34G,34Bが設けられている構成とする。
【選択図】 図4
Description
これらの方式では、いずれも、表示装置の表示パネルの上に、特殊な位置検出用のパネルを重ねた構造となる。
このような光学式では、表示品質の低下は起こらないが、表示装置の周囲に設置する装置が大掛かりとなり、携帯機器には不向きである。
また、液晶表示ディスプレイのように、表示画素そのものが受光する(電荷を蓄積する)機能を備えていない場合には、表示画素に隣接して、受光素子を配置して、表示(発光)が休止した期間に、受光素子で受光を行うことが提案されている。
3色のカラーフィルターR,G,Bに対応する3つの表示画素101,102,103は、それぞれサブピクセルを構成し、これら3つのサブピクセルを合わせて、1画素の画像データが表示される。
そして、受光素子101c,102c,103cが表示画素101,102,103内に設けられていることにより、受光素子101c,102c,103cの面積を大きくすると、表示画素101,102,103の開口率が下がる。このため、輝度が低下したり、光源からの光量を増やして輝度を上げる必要が生じたりする。
また、受光素子の面積を大きくしても、表示素子の面積を充分に確保することが可能になる。
そして、表示素子及び受光素子に対して、それぞれカラーフィルターが設けられていることにより、表示素子の画素と独立して配置されている受光素子の画素に対してもカラーフィルターが設けられており、受光素子によってカラー画像の受光検出を行うことができる。
また、画素数を多くして表示装置を高精細化した場合には、受光素子の面積も小さくなるが、本発明によれば、その場合の感度の低下を最小限にすることができる。
さらに、受光素子の面積を大きくしても、表示素子の面積を充分に確保することが可能になるため、光源の輝度を上げる必要がなく、消費電力の増大を抑制することができる。
従って、本発明によれば、カラー画像の受光検出を行う構成の表示装置の設計を、容易に行うことが可能になる。
本実施の形態においては、本発明の表示装置をカラー液晶表示ディスプレイに適用したものである。図1は、カラー液晶表示ディスプレイの積層構造を模式的に示している。
TFT基板1には、その液晶層3側に、スイッチング素子としての薄膜トランジスタ(TFT)と、画素電極と、それらを絶縁・分離する絶縁層を含む、電極層4が形成されている。
対向電極基板1には、その液晶層3側に、対向電極5及びカラーフィルター6が形成されている。
そして、これら各層1,2,3,4,5,6により、透過型の液晶表示パネルが構成される。
また、各透明基板1,2の液晶層3とは反対側に、それぞれ偏光板7,8が設けられている。
このバックライト15によって、背面側から液晶表示パネルを照明することにより、カラー画像を表示することができる。
バックライト15としては、例えば、複数の蛍光管や、複数の発光ダイオード等の、光源が配列された構成とすることができる。そして、好ましくは、比較的高速で点灯のオン・オフ制御ができるように構成する。
そして、液晶表示ディスプレイを構成する各発光素子に隣接して、受光センサ(受光素子)を配置することにより、発光(画像の表示)と受光(読み取り)とを、並行して行うことを可能にしている。
以下、発光と受光を並行して行える本形態のディスプレイを、画像の入力(受光)と出力(表示)が同時に行えるディスプレイであることから、I/Oディスプレイと称し、液晶表示パネルをI/Oディスプレイパネルと称する。
バックライト15を備えたI/Oディスプレイパネル20に対して、アプリケーションプログラム実行部11、表示ドライブ回路12、受光ドライブ回路13、画像処理部14の各ブロックが設けられている。
アプリケーションプログラム実行部11は、ここで実行中のアプリケーションに応じた画像をI/Oディスプレイパネル20に表示させるように、画像データの処理及び画像の表示の指示を行うと共に、I/Oディスプレイパネル20への接触を検出して、接触した表示箇所に応じた処理等を行うように構成される。
アプリケーションプログラム実行部11からの画像の表示の指示は、表示ドライブ回路12に送られ、I/Oディスプレイパネル20で画像を表示させるための駆動が行われる。
バックライト15の点灯のオン・オフ制御は、表示ドライブ回路12による画像表示の駆動に連動して行われる。
受光ドライブ回路13は、内部にフレームメモリ13aを備えており、このフレームメモリ13aは、受光信号の読み出し時に必要な判定処理に使用される。
そして、判定結果(座標データ、認識結果等)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に送られる。
送られた判定結果を受けて、アプリケーション実行部11において、実行中のアプリケーションに応じた処理を行う。例えば、表示画像中に、接触を検出した箇所や範囲等を表示させる処理を行う。
図3に示すように、I/Oディスプレイパネル20の中央に、透明な表示エリア(センサエリア)21が配置され、この表示エリア21の4つの端面に、表示用水平ドライバ22、表示用垂直ドライバ23、センサ用垂直ドライバ24、センサ読み出し用水平ドライバ25が配置されている。
表示用水平ドライバ22と表示用垂直ドライバ23とには、表示用のデータとして、表示信号と制御クロックとが供給されて、表示エリア21にマトリクス状に配置された表示画素の駆動が行われる。
センサ用垂直ドライバ24とセンサ読み出し用水平ドライバ25とには、読み出し用のクロック(図示せず)が供給されて、そのクロックに同期して読み出された受光信号を、受光信号線を介して、図2に示した受光ドライブ回路13に供給する。
これにより、図9に示した構成と比較して、受光素子の面積を広く確保することができる利点を有する。
本実施の形態では、表示素子と受光素子とをそれぞれ独立して配置するので、図4に示すように、表示素子用のカラーフィルター31R,32G,33Bと、受光素子用のカラーフィルター34R,34G,34Bとが、それぞれ独立して配置されている。
そして、表示素子用のカラーフィルター31R,32G,33Bの3つのサブピクセルに対して、その図中下側に、1つの受光素子用のカラーフィルター34R,34G,34Bが配置されている。即ち、表示素子の表示画素1つに対して、受光素子の1画素が設けられ、これらが1つずつ隣接して繰り返し配置されている。
1つの画素101が備える表示のための構成としては、薄膜トランジスタ(TFT)から成るスイッチング素子101aと、画素電極101bとを備えている。
スイッチング素子101aは、そのゲートが、水平方向に延びるゲート線101hに接続され、そのドレインが、垂直方向に延びる表示信号線101iに接続されている。即ち、これら2本の配線101h,101iの交点に、スイッチング素子101aが配置されている。
また、このスイッチング素子101aのソースは、画素電極101bに接続されている。この画素電極101bのスイッチング素子101aとは反対側には、配線101nが接続されている。
スイッチング素子101aは、ゲート線101hを介して供給される信号により、オン・オフが制御され、表示信号線101iを介して供給される信号により、画素電極101bでの表示状態が設定される。
リセットスイッチ101dのオン・オフは、リセット線101kから供給される信号により制御される。
読み出しスイッチ101gのオン・オフは、読み出し線101mから供給される信号により制御される。
まず、リセットスイッチ101dをオンにして、センサ101cの電荷のリセットを行う。
その後、リセットスイッチ101dをオフにすることにより、センサ101cにおける受光量に対応した電荷が、コンデンサ101eに蓄積される。
次に、読み出しスイッチ101gをオンにすることにより、コンデンサ101eに蓄積された電荷が、バッファアンプ101fを介して、センサ信号線101jに供給され、外部に出力される。
図7に示す回路構成は、個々の発光素子と受光素子の基本的な回路構成が、図10と同様になっている。そして、図10と同じ回路部品については、符号のアルファベットa〜j,m,nを同一にしている。
スイッチング素子31a,32a,33aは、そのゲートが、水平方向に延びるゲート線31hに接続され、そのドレインが、垂直方向に延びる表示信号線31i,32i,33iに接続されている。ゲート線31hは、3つのセグメント31,32,33に対して共通になっている。即ち、これら2本の配線31h及び31i,32i,33iの交点に、スイッチング素子31a,32a,33aが配置されている。
また、このスイッチング素子31a,32a,33aのソースは、画素電極31b,32b,33bに接続されている。この画素電極31b,32b,33bのスイッチング素子31a,32a,33aとは反対側には、配線31nが接続されている。この配線31nも、3つのセグメント31,32,33に対して共通になっている。
スイッチング素子31a,32a,33aは、ゲート線31hを介して供給される信号により、オン・オフが制御され、表示信号線31i,32i,33iを介して供給される信号により、画素電極31b,32b,33bでの表示状態が設定される。
なお、図6では、この3箇所に分かれた受光センサ34cがそれぞれ2本の配線で接続されているが、図7の回路構成図では簡略化して、それぞれ1本の配線で示している。
この受光センサ34cには、電源線から電源電圧VDDが供給される。また、この受光センサ(受光素子)34cには、リセットスイッチ34dとコンデンサ34eが接続され、またバッファアンプ34fと読み出しスイッチ34gとを介して、センサ信号線34jが接続されている。
リセットスイッチ34dのオン・オフは、リセット線34kから供給される信号により制御される。
読み出しスイッチ34gのオン・オフは、読み出し線34mから供給される信号により制御される。
まず、リセットスイッチ34dをオンにして、センサ34cの電荷のリセットを行う。
その後、リセットスイッチ34dをオフにすることにより、センサ34cにおける受光量に対応した電荷が、コンデンサ34eに蓄積される。
次に、読み出しスイッチ34gをオンにすることにより、コンデンサ34eに蓄積された電荷が、バッファアンプ34fを介して、センサ信号線34jに供給され、外部に出力される。
画像の表示と受光検出とは、同時に行う、交互に切り替えて行う、異なるタイミングで行う等、図2に示した各ブロックの具体的な構成によって、様々な駆動が可能である。
さらに、図9に示した構成と比較して、受光素子の面積を大きくすることが可能になるため、充分な光量を受光素子に入射させることができ、受光素子の感度の向上を図ることが可能になる。
従って、S/Nを充分に大きくして、カラー画像の受光検出を良好に行うことができる。
これに対して、本実施の形態では、表示素子の画素(サブピクセル31,32,33)と、受光素子の画素34とが独立して形成され、受光素子の画素の総数を表示素子のサブピクセルの総数の3分の1としているため、図9に示した構成よりも受光素子の画素数が少なくなっており、センサパネル21から送られる受光データの量を3分の1に低減することができる。
これにより、駆動を低速にして消費電力を低減することや、画素数を増やして表示装置の画面の高精細化を図ることが可能になる。
図8Aに示す形態は、表示素子用の3つのカラーフィルター31R,32G,33Bと、受光素子用の1つのカラーフィルター34Gとを、2×2の正方形状に配置した構成である。
図8Bに示す形態は、表示素子用の3つのカラーフィルター31R,32G,33Bと、受光素子用の1つのカラーフィルター34Gとを、ストライプ状に4つ並行するように配置した構成である。
これら図8A及び図8Bでは、図4と同じく表示素子と受光素子の画素数の比が3:1であるので、図4と同一の符号を使用している。
そして、表示素子用の4色のカラーフィルター51R,52G,53B,54Wを4隅に配置して、受光素子用カラーフィルター55Gを中央に配置している。即ち、表示素子と受光素子の数の比が4:1となっている。
そして、より好ましくは、表示素子のサブピクセルの総数よりも、受光素子の画素の総数を少なくする。
このように、表示素子のサブピクセルの総数よりも受光素子の画素の総数を少なくすることにより、前述したように、駆動を低速にして消費電力を低減することや、画素数を増やして表示装置の画面の高精細化を図ることが可能になる。
例えば、プラズマディスプレイパネルや有機EL(electro-luminescence)ディスプレイを用いた表示パネル等を使用することも可能である。
Claims (3)
- 画像の表示と受光とを同時又は交互に行う表示装置において、
発光させて画像を表示させる複数の表示素子と、
前記表示素子による表示面に入射した光の受光を行う複数の受光素子とを備え、
前記表示素子の画素と、前記受光素子の画素とが、それぞれ独立して配置され、
前記表示素子及び前記受光素子に対して、それぞれカラーフィルターが設けられている
ことを特徴とする表示装置。 - 前記表示素子は、前記カラーフィルターの色が互いに異なる、複数のサブピクセルによって、1つの画素が構成され、前記サブピクセルの総数よりも、前記受光素子の画素の総数が少ないことを特徴とする請求項1に記載の表示装置。
- 前記表示素子の画素の総数と、前記受光素子の画素の総数とが同一であり、前記表示素子の画素と前記受光素子の画素とが1つずつ隣接して繰り返し配置されていることを特徴とする請求項2に記載の表示装置。
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