JP4645658B2 - センシング装置、表示装置、電子機器およびセンシング方法 - Google Patents

Description

本発明は、指やペン等の対象物が画面に触れた位置を検出するセンシング装置、表示装置、電子機器およびセンシング方法に関する。

特許文献１には、指やライトペンで指示された画面上の座標位置を検出する液晶表示装置が記載されている。この液晶表示装置は、入射光を撮像する画像読取センサ３３を画素ごとに備え、指やライトペンを画面に近づけたり接触させたときの撮像データの変化から、座標位置を検出する。また、この液晶表示装置では、画素アレイ部１に配列された総ての画像読取センサ３３から撮像データを読み出すのではなく、撮像データの読み出しを行方向については４行ごとに、列方向については３列ごとに行っている。
特開２００４−３１８８１９号公報

ところで、特許文献１に記載された液晶表示装置では、撮像データの読み出し対象となる複数の画像読取センサ３３が固定されており、常に同じ複数の画像読取センサ３３から撮像データを読み出している。したがって、タッチ入力が長時間ない場合であっても、タッチ入力がある場合と同じ個数の画像読取センサ３３から撮像データを読み出さなければならず、余計な電力消費が生じてしまう。

本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、消費電力を低減可能なセンシング装置、表示装置、電子機器およびセンシング方法を提供することを課題とする。

上述した課題を解決するため、本発明に係るセンシング装置は、対象物が画面に触れた位置を検出するセンシング装置において、ｍ（２以上の整数）本の走査線とｎ（２以上の整数）本の読出線との交差に対応して前記画面上に配列され、入射される光量に応じた大きさの第１検出信号を各々生成するｍ×ｎ個のセンサと、前記ｍ×ｎ個のセンサの各々から前記第１検出信号を読み出す通常読出モードと、連続して並ぶＭ（２以上で前記ｍ以下の整数）本の前記走査線と、連続して並ぶＮ（２以上で前記ｎ以下の整数）本の前記読出線とに対応し、前記ｍ×ｎ個未満となる前記センサの各々から前記第１検出信号を読み出す部分読出モードとで動作可能な読出手段と、前記対象物が前記画面に近づいて前記対象物と前記画面との距離が一定の距離以下に至ったか否かを判定するために設定された第１閾値と、前記対象物が前記画面に非接触であるか否かを判定するために設定された第２閾値とを使用可能であり、前記読出手段によって読み出された前記各第１検出信号を、前記第１閾値と前記第２閾値のどちらか一方と比較して、２値化された第２検出信号を各々生成する２値化手段と、前記２値化手段によって前記各第１検出信号が前記第１閾値と比較されて前記第２検出信号が各々生成された場合、前記各第２検出信号に基づいて、前記対象物が前記画面に近づいて前記対象物と前記画面との距離が一定の距離以下に至ったことを検知し、前記２値化手段によって前記各第１検出信号が前記第２閾値と比較されて前記第２検出信号が各々生成された場合、前記各第２検出信号に基づいて、前記対象物が前記画面に非接触であることを検知する検知手段と、前記２値化手段によって前記各第１検出信号が前記第２閾値と比較されて前記第２検出信号が各々生成された場合、前記各第２検出信号に基づいて、前記対象物が前記画面に接触している位置を検出する検出手段と、前記通常読出モードと前記部分読出モードとの間の移行を管理するとともに前記第１閾値と前記第２閾値との変更を管理し、前記部分読出モードにおいて、前記検知手段によって前記対象物が前記画面に近づいて前記対象物と前記画面との距離が一定の距離以下に至ったことが検知されると、前記通常読出モードへ移行するように前記読出手段を制御するとともに、前記各第１検出信号を前記第２閾値と比較して前記第２検出信号を各々生成するように前記２値化手段を制御し、前記通常読出モードにおいて、所定時間連続して前記検知手段によって前記対象物が前記画面に非接触であることが検知されると、前記部分読出モードへ移行させるように前記読出手段を制御するとともに、前記各第１検出信号を前記第１閾値と比較して前記第２検出信号を各々生成するように前記２値化手段を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、通常読出モードにおいて、対象物が画面に非接触であることを所定時間連続して検知すると、読出手段の動作を部分読出モードに移行させる。読出手段は、部分読出モードの場合、画面上に配列されたｍ×ｎ個のセンサのうち、連続して並ぶＭ本の走査線と連続して並ぶＮ本の読出線に対応するセンサのみから第１検出信号を読み出す。一方、部分読出モードにおいて、対象物が画面に近づいて対象物と画面との距離が一定の距離以下に至ったことを検知すると、読出手段の動作を通常読出モードに移行させる。読出手段は、通常読出モードの場合、画面上に配列された総てのセンサ（ｍ×ｎ個）から第１検出信号を読み出す。

したがって、対象物が画面に非接触であることを所定時間連続して検知してから、次に対象物と画面との距離が一定の距離以下になったことを検知するまでの間は、読出手段を部分読出モードで動作させることになる。この場合は、画面上に配列された一部のセンサのみから第１検出信号を読み出すことになるので、第１検出信号を読み出すセンサの個数を減らすことができる。このため、第１検出信号の読み出しや２値化信号の生成に要する処理負荷を軽減することができ、その分だけ電力消費を低減することができる。一方、対象物と画面との距離が一定の距離以下になったことを検知してから、次に対象物が画面に非接触であることを所定時間連続して検知するまでの間は、読出手段を通常読出モードで動作させることになる。この場合は、画面上に配列された総てのセンサ（ｍ×ｎ個）から第１検出信号を読み出す。したがって、ｍ×ｎ個のセンサが画面全体に配列されている場合であれば、画面全体を対象にしたタッチ判定やタッチ位置の検出を行うことができる。特に、読出手段の動作を部分読出モードから通常読出モードに移行させるタイミングを、対象物が画面に接触したことを検知したときではなく、対象物と画面との距離が一定の距離以下になったことを検知したときにすることで、対象物が実際に画面に触れる前に、画面全体を対象にしたタッチ判定やタッチ位置の検出に移行することが可能になる。

なお、「画面上に配列され」とは、例えば、複数のセンサを備えたタッチパネルを画面上に貼り付けている場合に加え、後述する実施形態に記載しているように複数のセンサを表示パネルに内蔵している場合を含む。また、「対象物」とは、例えば、指やタッチペン等である。

また、上述したセンシング装置において、前記読出手段は、前記通常読出モードの場合、前記ｍ本の走査線の各々を順次選択し、前記部分読出モードの場合、前記Ｍ本の前記走査線をＬ（２以上で前記Ｍ以下の整数）本ごとに１本の割合で順次選択する選択手段を備え、前記通常読出モードの場合、前記選択手段によって選択された前記走査線に対応する前記ｎ個の前記センサから前記ｎ本の読出線を介して前記第１検出信号を各々読み出し、前記部分読出モードの場合、前記選択手段によって前記走査線が選択されると、前記Ｎ本の前記読出線を介して対応する前記センサから前記第１検出信号を各々読み出す構成であってもよい。

この構成であれば、選択手段は、部分読出モードの場合、選択対象となるＭ本の走査線をＬ本ごとに１本の割合で順次選択する。したがって、部分読出モードの場合に第１検出信号を読み出すセンサの個数をさらに１／Ｌに減らすことができるので、より一層の低消費電力化を図ることができる。

また、上述したいずれかのセンシング装置において、出射光の光量を調整可能な光源を複数備え、前記画面の背面に設けられたバックライトと、前記読出手段によって読み出された複数の前記第１検出信号に基づいて環境光の照度を算出し、算出した照度が所定値未満の場合であって、かつ前記部分読出モードの場合、当該部分読出モードにおいて前記第１検出信号が読み出される前記センサが配列されたエリアに対応する前記光源の出射光の光量を、他の前記光源の出射光の光量より増やす調整手段とを備える構成であってもよい。

後述する実施形態にも記載しているように、センシング装置の周囲が明るい場合は、画面上に生じる影によって対象物が画面の近くまで接近したことを検知する。一方、センシング装置の周囲が暗い場合は、対象物によって反射されるバックライトの光によって、対象物が画面の近くまで接近したことを検知する。このため、センシング装置の周囲が暗い場合は、バックライトの発光輝度が弱いと接近したことを検知しづらい。したがって、上記の構成を採用すると、センシング装置の周囲が暗い場合であっても、対象物が画面の近くまで接近したことをより検知しやすくできる。また、画面のうち、部分読出モードの場合に第１検出信号を読み出すセンサが配列されたエリアについてのみ、バックライトからの光を強めているので、無駄な電力消費を極力抑えることができる。

また、本発明に係る表示装置は、上述したいずれかのセンシング装置と、画像を表示する表示部とを備えることを特徴とする。この表示装置には、例えば、液晶素子やＯＬＥＤ素子を用いた表示装置が含まれる。また、上述した表示装置は、前記検出手段によって検出された位置の軌跡を示す画像を生成して前記表示部に表示する表示制御手段を備える構成であってもよい。

また、本発明に係る電子機器は、上述した表示装置を備えることを特徴とする。この電子機器には、例えば、パーソナルコンピュータや携帯電話機、携帯情報端末等が含まれる。

また、本発明に係るセンシング方法は、ｍ（２以上の整数）本の走査線とｎ（２以上の整数）本の読出線との交差に対応して画面上に配列され、入射される光量に応じた大きさの第１検出信号を各々生成するｍ×ｎ個のセンサを用いて、対象物が前記画面に触れた位置を検出するセンシング方法であって、通常読出モードにおいて、前記ｍ×ｎ個のセンサの各々から前記第１検出信号を読み出し、前記対象物が前記画面に非接触であるか否かを判定するために設定された第２閾値と前記各第１検出信号とを比較して２値化された第２検出信号を各々生成し、前記各第２検出信号に基づいて、前記対象物が前記画面に接触している位置の検出を行い、前記各第２検出信号に基づいて、所定時間連続して前記対象物が前記画面に非接触であることを検知すると、部分読出モードへ移行し、前記部分読出モードにおいて、連続して並ぶＭ（２以上で前記ｍ以下の整数）本の前記走査線と、連続して並ぶＮ（２以上で前記ｎ以下の整数）本の前記読出線とに対応し、前記ｍ×ｎ個未満となる前記センサの各々から前記第１検出信号を読み出し、前記対象物が前記画面に近づいて前記対象物と前記画面との距離が一定の距離以下に至ったか否かを判定するために設定された第１閾値と前記各第１検出信号とを比較して２値化された第２検出信号を各々生成し、前記各第２検出信号に基づいて、前記対象物が前記画面に近づいて前記対象物と前記画面との距離が一定の距離以下に至ったことを検知すると、前記通常読出モードへ移行することを特徴とする。

上記のセンシング装置によれば、高い精度でのタッチ判定やタッチ位置の検出と、消費電力の低減とを行うことができる。

以下の第１，第２実施形態では、本発明に係るセンシング装置を透過型の液晶表示装置に適用した場合について説明する。
＜１．第１実施形態＞
図１は、第１実施形態に係る液晶表示装置１の構成を示すブロック図である。

同図に示すように、液晶表示装置１は、液晶パネルＡＡ、制御回路３００、画像処理回路４００、調光回路７００、およびバックライト８００を備える。液晶パネルＡＡは、スイッチング素子として薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor）を形成した素子基板と対向基板とを互いに電極形成面を対向させ、かつ一定の間隙を保って貼付したものであり、この間隙に液晶が挟持される。また、液晶パネルＡＡは、その素子基板上に、画像表示領域Ａ、走査線駆動回路１００、データ線駆動回路２００、センサ用走査回路５００、および受光信号処理回路６００を備える。画像表示領域Ａには、ｍ（行）×ｎ（列）個の画素回路Ｐ１がマトリクス状に形成され、各画素回路Ｐ１は走査線駆動回路１００とデータ線駆動回路２００に電気的に接続される。

制御回路３００は、走査線駆動回路１００とデータ線駆動回路２００に対し、クロック信号や各種の制御信号を供給する。画像処理回路４００は、入力画像データＤinに画像処理を施して出力画像データＤoutを生成し、これをデータ線駆動回路２００に出力する。走査線駆動回路１００は、マトリクス状に配列する画素回路Ｐ１を行単位で順次選択する。また、データ線駆動回路２００は、走査線駆動回路１００によって順次選択される１行分（ｎ個）の画素回路Ｐ１の各々に対し、データ信号を供給する。液晶パネルＡＡの背面にはバックライト８００が設けられ、調光回路７００は、制御回路３００の制御の下、環境光の照度（液晶表示装置１の周囲の明るさ）に応じた輝度でバックライト８００を発光させる。バックライト８００からの光は液晶パネルＡＡ（画像表示領域Ａ）を介して射出される。前述したように、画像表示領域Ａには複数の画素回路Ｐ１がマトリクス状に配列しているため、データ線駆動回路２００から供給されるデータ信号の電圧レベルに応じて画素回路Ｐ１ごとに透過率が制御される。これによって光変調による階調表示が可能となり、画像表示領域Ａに画像が表示される。

また、液晶表示装置１はタッチ入力機能を備えており、画像表示領域Ａには画素回路Ｐ１ごとに光検出回路Ｏ１が設けられている。より具体的に説明すると、画像表示領域Ａには、Ｘ方向に延在するｍ本の走査線と、Ｙ方向に延在するｎ本の読出線とが形成され、走査線と読出線との交差に対応して、ｍ（行）×ｎ（列）個の光検出回路Ｏ１が配置される。各光検出回路Ｏ１は、光センサを備え、入射光の光量に応じた信号レベルの受光信号を出力する。制御回路３００は、センサ用走査回路５００に対し、クロック信号や走査用の制御信号を供給する。また、制御回路３００は、受光信号処理回路６００に対し、クロック信号や受光信号処理用の制御信号を供給する。センサ用走査回路５００は、マトリクス状に配列する光検出回路Ｏ１を、走査信号Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３，…，Ｙｍを用いて順次選択する。受光信号処理回路６００は、センサ用走査回路５００によって順次選択される１行分（ｎ個）の光検出回路Ｏ１からｎ本の読出線を介して受光信号Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３，Ｘ４，…，Ｘｎを読み出し、これを制御回路３００に供給する。

なお、詳細については後述するが、液晶表示装置１は、受光信号の読出モードとして通常読出モードと部分読出モードを備えている。通常読出モードの場合、センサ用走査回路５００と受光信号処理回路６００は、画像表示領域Ａに備わる総ての光検出回路Ｏ１（ｍ×ｎ個）から受光信号を読み出す。一方、部分読出モードの場合、センサ用走査回路５００と受光信号処理回路６００は、マトリクス状に配列するｍ×ｎ個の光検出回路Ｏ１のうち、予め定められた一部分の光検出回路Ｏ１のみから受光信号を読み出す。また、制御回路３００は、センサ用走査回路５００と受光信号処理回路６００を制御して、１画面分の受光信号を所定の周期（例えば６０Ｈｚ）で読み出す。なお、１画面分の受光信号の個数は、通常読出モードであればｍ×ｎ個になるが、部分読出モードであればｍ×ｎ個未満になる。例えば、部分読出モードの場合に受光信号を読み出すエリアが画像表示領域Ａの下半分に定められている場合、部分読出モードでは、１画面分の受光信号としてｍ×ｎ／２個の受光信号を読み出すことになる。

ところで、例えば、日中の自然光の下に液晶表示装置１がある場合等、液晶表示装置１の周囲が明るい場合は、画像表示領域Ａ（表示画面）において、指やタッチペンの接触した部分が影となり、この部分の受光量が他の部分の受光量よりも低下する。つまり、指やタッチペンが表示画面に対してある程度接近すると表示画面上に淡い影ができ、指やタッチペンがさらに表示画面に接近するにつれ影が徐々に濃くなる。この際、表示画面において影ができた部分にある光検出回路Ｏ１（光センサ）の受光量は、影が濃くなるにつれ徐々に低下する。逆に、夜間の暗い環境の下に液晶表示装置１がある場合等、液晶表示装置１の周囲が暗い場合は、バックライト８００からの光が指やタッチペンによって反射されるため、表示画面において指やタッチペンが接触した部分の受光量が他の部分の受光量よりも増加する。つまり、指やタッチペンが表示画面に対してある程度接近すると、バックライト８００からの光が指やタッチペンによって反射され、表示画面上には反射光の当たる部分ができる。この部分の反射光の強さは、指やタッチペンがさらに表示画面に接近するにつれ徐々に大きくなる。この際、表示画面において反射光が当たっている部分にある光検出回路Ｏ１（光センサ）の受光量は、指やタッチペンの接近に伴って反射光が強くなるほど増加する。

したがって、制御回路３００では、１画面分の受光信号に基づいて、指やタッチペンが表示画面に接触しているか否か（タッチの有無）を判定することができる。また、制御回路３００では、１画面分の受光信号に基づいて、指やタッチペンが表示画面の近くまで接近しているか否か（接近の有無）を判定することができる。なお、接近の有無を判定できる距離は、各光検出回路Ｏ１の受光量から指やタッチペンの影または反射光を検知し得る距離となる。

具体的に説明すると、制御回路３００では、まず、読み出した１画面分の受光信号について、受光信号ごとにその信号レベルを閾値と比較して２値化信号に変換する（２値化処理）。なお、この２値化処理の際に使用する閾値は、大別すると２つある。１つは、タッチ判定用の閾値Ｔである。この閾値Ｔは、受光信号の信号レベルが、指やタッチペンを表示画面に接触させたときの受光量のレベルに到達しているか否かを判定するためのものである。もう１つは、接近判定用の閾値Ｓである。この閾値Ｓは、受光信号の信号レベルが、指やタッチペンを画面の近くまで接近させたときの受光量のレベルに到達しているか否かを判定するためのものである。例えば、タッチ判定用の閾値Ｔは、表示画面上において指やタッチペンが実際に接触した部分にある光検出回路Ｏ１の受光量（受光信号の信号レベル）について多数のサンプルデータを取得することで、取得したサンプルデータに基づいてその値を設定することができる。同様に接近判定用の閾値Ｓについても、表示画面上において指やタッチペンが実際に接近した部分にある光検出回路Ｏ１の受光量について多数のサンプルデータを取得することで、取得したサンプルデータに基づいてその値を設定することができる。

つまり、上述した２値化処理の際に閾値としてタッチ判定用の閾値Ｔを使用した場合、制御回路３００では、各受光信号の信号レベルが、指やタッチペンを表示画面に接触させたときの受光量のレベルに到達しているか否かを判定することになり、到達している場合と、到達していない場合とで異なる信号値を有する２値化信号に変換することになる。一方、上述した２値化処理の際に閾値として接近判定用の閾値Ｓを使用した場合、制御回路３００では、各受光信号の信号レベルが、指やタッチペンを表示画面の近くまで接近させたときの受光量のレベルに到達しているか否かを判定ことになり、到達している場合と、到達していない場合とで異なる信号値を有する２値化信号に変換することになる。なお、受光信号の読出モードが通常読出モードであれば、１画面分の受光信号はｍ×ｎ個あるので、これに対応して２値化信号もｍ×ｎ個生成される。一方、受光信号の読出モードが部分読出モードであれば、１画面分の受光信号はｍ×ｎ個未満となるが、例えば、部分読出モードの場合に読み出される１画面分の受光信号がｍ×ｎ／２個であれば、これに対応して２値化信号もｍ×ｎ／２個生成される。

また、実際には、液晶表示装置１の周囲が明るい場合と暗い場合で異なる閾値を使用する必要がある。つまり、タッチ判定用の閾値Ｔとして、液晶表示装置１の周囲が明るい場合に使用する閾値Ｔ１と、液晶表示装置１の周囲が暗い場合に使用する閾値Ｔ２が必要になる。また、接近判定用の閾値Ｓについても同様に、液晶表示装置１の周囲が明るい場合に使用する閾値Ｓ１と、液晶表示装置１の周囲が暗い場合に使用する閾値Ｓ２が必要になる。これらのタッチ判定用の閾値Ｔ１，Ｔ２と、接近判定用の閾値Ｓ１，Ｓ２は、液晶表示装置１内に備わるメモリ（図示略）に記憶されている。

例えば、液晶表示装置１の周囲が明るく、表示画面において指やタッチペンの接触した部分が影になる場合について考えてみる。図２（ａ）に示すように、各受光信号の信号レベルは"０"（暗）〜"１００"（明）までの範囲内の値をとる一方、タッチ判定用の閾値Ｔ１は"１０"、接近判定用の閾値Ｓ１は"２０"に設定されているものとする。この場合、制御回路３００では、上述した２値化処理の際に閾値としてタッチ判定用の閾値Ｔ１を使用していれば、信号レベルが"１０"未満の受光信号を２値化信号"１"へ変換する一方、信号レベルが"１０"以上の受光信号を２値化信号"０"へ変換する。また、制御回路３００では、上述した２値化処理の際に閾値として接近判定用の閾値Ｓ１を使用していれば、信号レベルが"２０"未満の受光信号を２値化信号"１"へ変換する一方、信号レベルが"２０"以上の受光信号を２値化信号"０"へ変換する。

次に、液晶表示装置１の周囲が暗く、表示画面において指やタッチペンが接触した部分が反射光によって明るくなる場合について考えてみる。図２（ｂ）に示すように、各受光信号の信号レベルは、液晶表示装置１の周囲が明るい場合と同様に、"０"（暗）〜"１００"（明）までの範囲内の値をとる一方、タッチ判定用の閾値Ｔ２は"６５"、接近判定用の閾値Ｓ２は"５０"に設定されているものとする。この場合、制御回路３００では、上述した２値化処理の際に閾値としてタッチ判定用の閾値Ｔ２を使用していれば、信号レベルが"６５"以上の受光信号を２値化信号"１"へ変換する一方、信号レベルが"６５"未満の受光信号を２値化信号"０"へ変換する。また、制御回路３００では、上述した２値化処理の際に閾値として接近判定用の閾値Ｓ２を使用していれば、信号レベルが"５０"以上の受光信号を２値化信号"１"へ変換する一方、信号レベルが"５０"未満の受光信号を２値化信号"０"へ変換する。

図３は、このような２値化処理によって得られる１画面分の２値化信号について示す模式図である。なお、同図に示す例は、受光信号の読出モードが通常読出モードの場合であって、1画面分の２値化信号がｍ×ｎ個生成された場合である。この例では、画像表示領域Ａ（表示画面）において（２,２），（２,３），（３,２），（３,３）の部分に配置された４個の光検出回路Ｏ１から読み出した各受光信号について、２値化信号の値が"１"になっている。上述したように２値化信号の値が"１"になる部分は、例えば、２値化処理の際に閾値としてタッチ判定用の閾値Ｔ１を使用した場合であれば、受光信号の信号レベルが"１０"未満となるタッチされた部分であり、２値化処理の際に閾値として接近判定用の閾値Ｓ１を使用した場合であれば、受光信号の信号レベルが"２０"未満となる影の部分である。また、２値化処理の際に閾値としてタッチ判定用の閾値Ｔ２を使用した場合であれば、受光信号の信号レベルが"６５"以上となるタッチされた部分であり、２値化処理の際に閾値として接近判定用の閾値Ｓ２を使用した場合であれば、受光信号の信号レベルが"５０"以上となる反射光の強い部分である。

したがって、制御回路３００では、２値化処理の際に閾値としてタッチ判定用の閾値Ｔ（Ｔ１またはＴ２）を使用した場合であれば、１画面分の２値化信号の中に信号値が"１"となる２値化信号が含まれている場合に、タッチがあると判定する一方、信号値が"１"となる２値化信号が含まれていない場合に、タッチがないと判定することができる。また、制御回路３００では、２値化処理の際に閾値として接近判定用の閾値Ｓ（Ｓ１またはＳ２）を使用した場合であれば、１画面分の２値化信号の中に信号値が"１"となる２値化信号が含まれている場合に、接近していると判定する一方、信号値が"１"となる２値化信号が含まれていない場合に、接近していないと判定することができる。このように制御回路３００では、２値化処理の際に使用する閾値を変更することで、タッチ判定と接近判定の２つを行うことができる。

また、制御回路３００では、タッチがあると判定した場合に、２値化信号の値が"１"となる光検出回路Ｏ１の配列位置（Ｘ,Ｙ）から、指やタッチペンによる表示画面上のタッチ位置を検出する。例えば、図３に示した例では、２値化信号の値が"１"となる４個の光検出回路Ｏ１（２,２），（２,３），（３,２），（３,３）の部分がタッチ位置として検出される。

なお、例えば、表示画面上にごみ等が付着して小さな影ができてしまうことがある。また、タッチ入力を意図せずに手のひら全体で表示画面に触れてしまうようなこともある。これらを指やタッチペンによる表示画面へのタッチと誤判定しないよう、制御回路３００では、１画面分の２値化信号のうち、信号値が"１"となる２値化信号の個数を計数し、計数値に基づいてタッチの有無を判定することができる。例えば、制御回路３００では、上述した計数値が所定値以上の場合にタッチがあると判定する一方、計数値が所定値未満の場合にタッチがないと判定してもよい。また、例えば、指やタッチペンの接触面積と、表示画面における光検出回路Ｏ１の配列密度から、指やタッチペンが表示画面に接触した場合に信号値が"１"となる２値化信号の個数の上限値と下限値を設定し、これをメモリに記憶しておく。そして、制御回路３００では、上述した計数値がメモリに記憶された上限値と下限値によって定まる範囲内の値である場合に、タッチがあると判定する一方、計数値が上述した範囲内の値でない場合に、タッチがないと判定してもよい。さらに、信号値が"１"となる複数の２値化信号について、これに対応する光検出回路Ｏ１が隣接しているか否かを考慮するようにしてもよい。また、１画面分の各２値化信号の値を、対応する光検出回路Ｏ１の配列に従って並べ、"１"の部分を黒、"０"の部分を白とした２値画像を作成し、この２値画像の黒の部分の形状が、楕円形や円形（指やタッチペンを表示画面に接触させたときの接触面の形状）であるかを考慮するようにしてもよい。

さらに、以上説明したタッチ判定の場合と同様に接近判定についても、信号値が"１"となる２値化信号の個数を計数し、計数値に基づいて接近の有無を判定することができる。例えば、制御回路３００では、上述した計数値が所定値以上の場合に接近していると判定する一方、計数値が所定値未満の場合に接近していないと判定してもよい。また、例えば、指やタッチペンを表示画面に接近させたときにできる影や反射光の当たる部分の面積と、光検出回路Ｏ１の配列密度から、指やタッチペンが表示画面に接近した場合に信号値が"１"となる２値化信号の個数の上限値と下限値を設定し、これをメモリに記憶しておく。そして、制御回路３００では、上述した計数値が上限値と下限値によって定まる範囲内の値である場合に、接近していると判定する一方、計数値が上述した範囲内の値でない場合に、接近していないと判定してもよい。さらに、信号値が"１"となる複数の２値化信号について、これに対応する光検出回路Ｏ１が隣接しているか否かを考慮するようにしてもよい。また、タッチ判定の場合と同様に、１画面分の２値化信号に基づいて、"１"の部分を黒、"０"の部分を白とした２値画像を作成し、この２値画像の黒の部分の形状が、指やタッチペンを表示画面に接近させたときにできる影や反射光の当たる部分の形状に似ているか否かを考慮するようにしてもよい。

なお、タッチ判定の場合と接近判定の場合では、信号値が"１"となる２値化信号の個数が異なる（例えば、接近時にできる影は、タッチ時にできる影（接触面積）よりも大きい）。したがって、タッチ判定の場合と接近判定の場合では、計数値と比較する上限値や下限値等の値が異なる。また、指やタッチペンの接近や接触に伴って表示画面上に生じる影の大きさと反射光の当たる部分の大きさは異なる。したがって、液晶表示装置１の周囲が明るい場合と暗い場合でも、計数値と比較する上限値や下限値等の値が異なる。

図４は、通常読出モードと部分読出モードについて説明するための図である。
なお、同図に示す画面表示列は、指やタッチペンによるタッチ入力によって手書きの絵を作成するための画像編集ソフトウェアの編集画面である。表示画面の上側には、手書入力エリアＢが設けられている。この手書入力エリアＢに指やタッチペンによって手書きの絵を入力することができる。また、手書入力エリアＢの下方には、図中、点線で示す操作ボタン表示エリアＣが設けられている。この操作ボタン表示エリアＣには、画像編集ソフトウェアを起動した直後の段階であれば、同図に示すように「白黒」，「カラー」，「開く」という３つの操作ボタンが表示される。ユーザは、画像編集ソフトウェアを起動すると、まず、操作ボタン表示エリアＣに表示されている操作ボタンの部分にタッチして、白黒モードで絵の入力を開始するのか、カラーモードで絵の入力を開始するのか、あるいは既に保存してある手書き画像を読み出して編集を開始するのか等を選択する。操作ボタン表示エリアＣにおいてこのような選択操作が行われると、手書入力エリアＢに絵を描くことが可能になる。

また、画像編集ソフトウェアの実行中に、例えば５分間タッチ入力がないと、液晶表示装置１は低消費電力モードに移行し、手書入力エリアＢの部分の表示を停止する。これにより手書入力エリアＢの部分は全面が黒色（または白色）となる。この際、操作ボタン表示エリアＣには、上述した３つの操作ボタンの代わりに、例えば、「編集再開」，「保存」，「終了」という３つの操作ボタンが表示される。ユーザは、手書き画像の入力を再開する場合であれば「編集再開」ボタンにタッチする。また、入力した手書き画像を保存する場合であれば「保存」ボタンにタッチする。また、入力した手書き画像を保存せずに画像編集ソフトウェアを終了する場合であれば「終了」ボタンにタッチする。このように、一旦、低消費電力モードに移行すると、以降、何らかの操作を行う際に、ユーザは必ず操作ボタン表示エリアＣの部分にタッチすることになる。したがって、低消費電力モードの期間中は、操作ボタン表示エリアＣの部分についてのみタッチ判定や接近判定を行えばよい。このため、本実施形態に係る液晶表示装置１では、低消費電力モードに移行してない場合は、受光信号の読出モードを通常読出モードにする一方、低消費電力モードに移行したこと、すなわちタッチ入力が所定時間ないことに応じて、受光信号の読出モードを通常読出モードから部分読出モードに移行させる。

図４に示す例の場合、画像表示領域Ａ（表示画面）には、２４０本の走査線と１８０本の読出線が設けられている。センサ用走査回路５００は、通常読出モードの場合、２４０本の走査線を１本ずつ順次選択する。つまり、走査線１，走査線２，走査線３，…，走査線２３８，走査線２３９，走査線２４０の順に走査線を１本ずつ順次選択する。これに対し、部分読出モードの場合、センサ用走査回路５００は、操作ボタン表示エリアＣの部分に対応する走査線２０１から走査線２４０までの計４０本の走査線のみを１本ずつ順次選択する。つまり、走査線２０１，走査線２０２，走査線２０３，…，走査線２３８，走査線２３９，走査線２４０の順に４０本の走査線のみを選択し、走査線１から走査線２００までの残りの２００本の走査線は選択しない。なお、図４に示す例の場合、受光信号処理回路６００は、通常読出モードの場合であっても部分読出モードの場合であっても、１８０本の読出線を総て使用して受光信号の読み出しを行う。

その結果、図４に示す例の場合、通常読出モードであれば、２４０本の走査線と１８０本の読出線に対応する計４３２００個の光検出回路Ｏ１（すなわち画像表示領域Ａに備わる総ての光検出回路Ｏ１）から受光信号を読み出すことになる。この場合、１画面分の受光信号の個数は４３２００個になる。一方、部分読出モードの場合は、走査線２０１から走査線２４０までの４０本の走査線と１８０本の読出線に対応する計７２００個の光検出回路Ｏ１（すなわち操作ボタン表示エリアＣの部分に配列された光検出回路Ｏ１）のみから受光信号を読み出すことになる。この場合、１画面分の受光信号の個数は７２００個となり、通常読出モードの場合の１／６になる。

また、図５は、図４に示した手書入力エリアＢと操作ボタン表示エリアＣの配置を上下から左右に置き換えたものである。この図５に示す例の場合においても、通常読出モードの場合は、画像表示領域Ａに備わる総ての光検出回路Ｏ１（４３２００個）から受光信号を読み出すことになる。一方、部分読出モードの場合は、操作ボタン表示エリアＣの部分に配列された光検出回路Ｏ１のみから受光信号を読み出すことになる。つまり、図５に示す例において部分読出モードの場合、センサ用走査回路５００は、通常読出モードの場合と変わらず２４０本の総ての走査線を１本ずつ順次選択することになるが、受光信号処理回路６００は、１８０本の読出線のうち、操作ボタン表示エリアＣの部分に対応する読出線１から読出線５０までの計５０本の読出線のみを使用して受光信号の読み出しを行うことになる。その結果、図５に示す例において部分読出モードの場合は、２４０本の走査線と５０本の読出線に対応する計１２０００個の光検出回路Ｏ１のみから受光信号を読み出すことになる。この場合、１画面分の受光信号の個数は１２０００個となり、通常読出モードの場合の１／３．６になる。

なお、図４および図５に示した例の他、例えば、部分読出モードの場合は、走査線１から走査線６０までの６０本の走査線と、読出線１から読出線９０までの９０本の読出線とに対応する計５４００個の光検出回路Ｏ１のみから受光信号を読み出す構成であってもよい。この場合、部分読出モードにおいて、センサ用走査回路５００は、走査線１から走査線６０までの６０本の走査線のみを１本ずつ順次選択する一方、受光信号処理回路６００は、読出線１から読出線９０までの計９０本の読出線のみを使用して受光信号の読み出しを行う。

このようにセンサ用走査回路５００と受光信号処理回路６００は、通常読出モードの場合と部分読出モードの場合で動作が異なる。センサ用走査回路５００は、通常読出モードの場合、総ての走査線を１本ずつ順次選択するが、部分読出モードの場合は、操作ボタン表示エリアＣの部分に対応する複数の走査線（例えば、図４に示した例では走査線２０１〜走査線２４０）のみを１本ずつ順次選択する。また、受光信号処理回路６００は、通常読出モードの場合、総ての読出線を使用して受光信号の読み出しを行うが、部分読出モードの場合は、操作ボタン表示エリアＣの部分に対応する複数の読出線（例えば、図５に示した例では読出線１〜読出線５０）のみを使用して受光信号の読み出しを行う。このため制御回路３００は、読出モードの切替えを指示する制御信号をセンサ用走査回路５００と受光信号処理回路６００に出力し、両回路５００，６００の動作を制御する。

また、液晶表示装置１では、１画面分の受光信号を読み出し、読み出した１画面分の受光信号に基づいてタッチの有無や接近の有無を判定し、タッチがあると判定した場合にはそのタッチ位置を検出する、というタッチ入力機能に関する１サイクル分の処理を所定の周期（例えば、１２０Ｈｚや６０Ｈｚ）ごとに行う。なお、本実施形態では、上述した１サイクル分の処理を６０Ｈｚごとに行っているものとする。また、タッチ入力機能に関する１サイクル分の処理には、上述したようにタッチの有無や接近の有無を判定する処理や、タッチ位置を検出する処理が含まれるため、１画面分の受光信号を読み出す実時間は、１サイクル分の処理を行う１周期分の時間よりも短い時間となる。例えば、上述したように１サイクル分の処理を６０Ｈｚごとに行っている場合であれば、１画面分の受光信号を読み出す実時間は、１６．６ｍｓよりも短い所定の時間幅に設定される。

また、制御回路３００では、複数の受光信号に基づいて環境光の照度を算出し、算出した照度が所定値以上の場合は、液晶表示装置１の周囲が明るい場合であると判別する一方、算出した照度が所定値未満の場合は、液晶表示装置１の周囲が暗い場合であると判別する。なお、環境光の照度は、例えば、１画面分の受光信号についてその信号レベルの平均値を求めることによって算出される。また、１画面分の受光信号を総て使用せずとも、例えば、画像表示領域Ａの四隅に位置する所定数の光検出回路Ｏ１から読み出した受光信号を使用してもよいし、画像表示領域Ａの中央に位置する所定数の光検出回路Ｏ１から読み出した受光信号を使用してもよい。また、制御回路３００は、算出した環境光の照度を示すデータを調光回路７００に出力する。これによって調光回路７００は、環境光の照度に応じた輝度でバックライト８００を発光させる。

また、制御回路３００では、検出したタッチ位置の軌跡を示す画像を生成し、この画像を、指やタッチペンによって描かれた文字や絵等の手書き画像として画像表示領域Ａに表示することができる。この場合には、制御回路３００によって生成された手書き画像のデータが入力画像データＤinとして画像処理回路４００に供給される。

図６は、本実施形態に係るモード切替処理１，２の流れを示すフローチャートである。
同図（ａ）に示すモード切替処理１は、受光信号の読出モードが通常読出モードである場合に実行される。なお、液晶表示装置１では、例えば、ユーザによって上述した画像編集ソフトウェアが起動されると、タッチ入力の受付を開始した後、受光信号の読出モードを通常読出モードに移行させる。また、前述したように通常読出モードでは、画像表示領域Ａに備わる総ての光検出回路Ｏ１から受光信号が読み出されている。制御回路３００では、まず、新たに読み出した１画面分の受光信号（ｍ×ｎ個）に基づいて、タッチの有無、すなわち指やタッチペンが表示画面に接触しているか、それとも非接触であるかを判定する（ステップＳ１０１）。

具体的には前述したように、まず、制御回路３００では、１画面分の各受光信号について、その信号レベルをタッチ判定用の閾値Ｔ（詳細には閾値Ｔ１またはＴ２）と比較し、２値化信号に変換する。なお、ここで使用する閾値Ｔは、基本的に、後述するモード切替処理２のステップＳ２０３で設定されるが、環境光の測定結果に基づいて、液晶表示装置１の周囲が明るい状態から暗い状態に変化した場合や、逆に暗い状態から明るい状態に変化した場合は、閾値Ｔ１と閾値Ｔ２の間で適宜変更される。つまり、液晶表示装置１の周囲が明るい場合であれば閾値Ｔ１が使用され、液晶表示装置１の周囲が暗い場合であれば閾値Ｔ２が使用される。次いで、制御回路３００では、生成した１画面分の２値化信号（ｍ×ｎ個）について、例えば、信号値が"１"となる２値化信号の個数を計数し、計数値がメモリに記憶されている上限値と下限値によって定まる範囲内の値である場合に、タッチがあると判定する一方（ステップＳ１０１：ＮＯ）、計数値が上述した範囲内の値でない場合に、タッチがないと判定する（ステップＳ１０１：ＹＥＳ）。なお、前述したように計数値と比較する上限値や下限値の値は、タッチ判定の場合と接近判定の場合、あるいは液晶表示装置１の周囲が明るい場合と暗い場合で異なる。

ステップＳ１０１においてタッチがあると判定した場合は、モード切替処理１を終える。この場合、受光信号の読出モードは通常読出モードのままである。また、このようにタッチがあると判定した場合、制御回路３００では、モード切替処理１を終えた後、タッチ位置の検出を行う。このタッチ位置の検出の際には、ステップＳ１０１においてタッチの有無を判定する際に生成した１画面分の２値化信号（ｍ×ｎ個）が使用される。

一方、ステップＳ１０１においてタッチがないと判定した場合、制御回路３００では、タッチがないとの判定結果を連続して得ている状態が所定時間（例えば５分）継続しているか否かを判定する（ステップＳ１０２）。前述したようにタッチ入力機能に関する１サイクル分の処理は６０Ｈｚごとに行われているので、ステップＳ１０１の判定結果は６０Ｈｚごとに得られる。したがって、制御回路３００では、タッチがないとの判定結果を連続して得ている回数を計数し、この計数値が上述した所定時間に相当する回数に到達したか否かを判定すればよい。なお、所定時間は、例えば６０秒や３０分等、任意の時間幅に設定することができる。

ステップＳ１０２において所定時間継続していないと判定した場合は、モード切替処理１を終える。この場合も受光信号の読出モードは通常読出モードのままである。一方、ステップＳ１０２において所定時間継続していると判定した場合、制御回路３００では、受光信号の読出モードを通常読出モードから部分読出モードに切替える（ステップＳ１０３）。このように制御回路３００では、通常読出モードの場合、指やタッチペンが表示画面に非接触であることを所定時間連続して検知すると、受光信号の読出モードを部分読出モードに切替える。なお、受光信号の読出モードを部分読出モードに切替える際には、読出モードの切替え（→部分読出モード）を指示する制御信号が制御回路３００からセンサ用走査回路５００と受光信号処理回路６００に送られる。

センサ用走査回路５００と受光信号処理回路６００は、この制御信号を受信すると、通常読出モードの場合の動作を中止し、部分読出モードの場合の動作を開始する。例えば、図４に示した例の場合、センサ用走査回路５００は、部分読出モードの場合の動作を開始すると、走査線２０１から走査線２４０までの４０本の走査線のみを１本ずつ順次選択する。また、図５に示した例の場合、受光信号処理回路６００は、部分読出モードの場合の動作を開始すると、読出線１から読出線５０までの５０本の読出線のみを使用して受光信号の読み出しを行う。このように、受光信号の読出モードを通常読出モードから部分読出モードに切替えると、受光信号の読み出し対象となる光検出回路Ｏ１が、画像表示領域Ａに備わる総ての光検出回路Ｏ１から、操作ボタン表示エリアＣの部分に含まれる光検出回路Ｏ１のみに変更される。これによりセンサ用走査回路５００と受光信号処理回路６００は、表示画面のうち、操作ボタン表示エリアＣの部分に配列された光検出回路Ｏ１のみから受光信号を読み出すことになる。

ところで、指やタッチペンが表示画面に非接触であることを所定時間連続して検知した場合、すなわちタッチ入力が所定時間ない場合とは、基本的に、指やタッチペンが表示画面から比較的離れた位置にある場合である。したがって、このように指やタッチペンが表示画面から比較的離れた位置にある場合には、次に指やタッチペンが表示画面（操作ボタン表示エリアＣ）の近くまで接近したときに、受光信号の読出モードを部分読出モードから通常読出モードに切替えてやればよい。このため制御回路３００では、受光信号の読出モードを部分読出モードに切替えた後、２値化処理の際に使用する閾値を、タッチ判定用の閾値Ｔから接近判定用の閾値Ｓに変更する（ステップＳ１０４）。

前述したように、液晶表示装置１内のメモリには、タッチ判定用の閾値Ｔ１，Ｔ２と接近判定用の閾値Ｓ１，Ｓ２が記憶されているので、制御回路３００では、環境光の測定結果に基づいて液晶表示装置１の周囲の明るさを判別し、液晶表示装置１の周囲が明るい場合は、メモリから接近判定用の閾値Ｓ１を読み出し、この閾値Ｓ１を２値化処理の際に使用する閾値として設定する。また、制御回路３００では、液晶表示装置１の周囲が暗い場合は、メモリから接近判定用の閾値Ｓ２を読み出し、この閾値Ｓ２を２値化処理の際に使用する閾値として設定する。つまり、ステップＳ１０４に示す処理により、２値化処理の際に使用する閾値は、液晶表示装置１の周囲が明るい場合であれば、タッチ判定用の閾値Ｔ１"１０"から接近判定用の閾値Ｓ１"２０"に変更される。また、液晶表示装置１の周囲が暗い場合であれば、タッチ判定用の閾値Ｔ２"６５"から接近判定用の閾値Ｓ２"５０"に変更される。

一方、図６（ｂ）に示すモード切替処理２は、受光信号の読出モードが部分読出モードである場合に実行される。前述したように部分読出モードでは、１画面分の受光信号として、操作ボタン表示エリアＣの部分に配列された光検出回路Ｏ１のみから受光信号が読み出されている。制御回路３００では、まず、新たに読み出した１画面分の受光信号に基づいて、接近の有無、すなわち指やタッチペンが表示画面（操作ボタン表示エリアＣ）の近くまで接近しているか否かを判定する（ステップＳ２０１）。

具体的には前述したように、まず、制御回路３００では、１画面分の各受光信号について、その信号レベルを接近判定用の閾値Ｓ（詳細には閾値Ｓ１またはＳ２）と比較し、２値化信号に変換する。なお、ここで使用する閾値Ｓは、基本的に、前述したモード切替処理１のステップＳ１０４で設定されるが、環境光の測定結果に基づいて、液晶表示装置１の周囲が明るい状態から暗い状態に変化した場合や、逆に暗い状態から明るい状態に変化した場合は、閾値Ｓ１と閾値Ｓ２の間で適宜変更される。つまり、液晶表示装置１の周囲が明るい場合であれば閾値Ｓ１が使用され、液晶表示装置１の周囲が暗い場合であれば閾値Ｓ２が使用される。次いで、制御回路３００では、生成した１画面分（操作ボタン表示エリアＣ分）の２値化信号について、例えば、信号値が"１"となる２値化信号の個数を計数し、計数値がメモリに記憶されている上限値と下限値によって定まる範囲内の値である場合に、接近していると判定する一方（ステップＳ２０１：ＹＥＳ）、計数値が上述した範囲内の値でなかった場合に、接近していないと判定する（ステップＳ２０１：ＮＯ）。なお、前述したように計数値と比較する上限値や下限値の値は、タッチ判定の場合と接近判定の場合、あるいは液晶表示装置１の周囲が明るい場合と暗い場合とで異なる。また、結局、上述したステップＳ２０１では、表示画面のうち操作ボタン表示エリアＣの部分についてのみ、接近の有無を判定していることになる。

ステップＳ２０１において接近していないと判定した場合は、モード切替処理２を終える。この場合、受光信号の読出モードは部分読出モードのままである。一方、ステップＳ２０１において接近していると判定した場合、制御回路３００では、受光信号の読出モードを部分読出モードから通常読出モードに切替える（ステップＳ２０２）。このように制御回路３００では、部分読出モードの場合、指やタッチペンが表示画面（操作ボタン表示エリアＣ）の近くまで接近したことを検知すると、受光信号の読出モードを通常読出モードに切替える。なお、受光信号の読出モードを通常読出モードに切替える際には、読出モードの切替え（→通常読出モード）を指示する制御信号が制御回路３００からセンサ用走査回路５００と受光信号処理回路６００に送られる。

センサ用走査回路５００と受光信号処理回路６００は、この制御信号を受信すると、部分読出モードの場合の動作を中止し、通常読出モードの場合の動作を開始する。その結果、センサ用走査回路５００は総ての走査線を１本ずつ順次選択し、受光信号処理回路６００は総ての読出線を使用して受光信号の読み出しを行う。したがって、受光信号の読出モードを部分読出モードから通常読出モードに切替えたことに応じて、画像表示領域Ａに備わる総ての光検出回路Ｏ１から受光信号が読み出されることになる。

ところで、このように指やタッチペンが表示画面（操作ボタン表示エリアＣ）の近くまで接近したことを検知した場合とは、上述した画像編集ソフトウェアの実行中において低消費電力モードに移行した後、ユーザが何らかの操作を行うために操作ボタン表示エリアＣの部分にタッチしようとしている場合である。したがって、指やタッチペンが表示画面に接触する可能性が極めて高いので、タッチ判定やタッチ位置の検出に備える必要がある。このため、制御回路３００では、受光信号の読出モードを通常読出モードに切替えた後、２値化処理の際に使用する閾値を、接近判定用の閾値Ｓからタッチ判定用の閾値Ｔに変更する（ステップＳ２０３）。

前述したように、液晶表示装置１内のメモリには、タッチ判定用の閾値Ｔ１，Ｔ２と接近判定用の閾値Ｓ１，Ｓ２が記憶されているので、制御回路３００では、環境光の測定結果に基づいて液晶表示装置１の周囲の明るさを判別し、液晶表示装置１の周囲が明るい場合は、メモリからタッチ判定用の閾値Ｔ１を読み出し、この閾値Ｔ１を２値化処理の際に使用する閾値として設定する。また、制御回路３００では、液晶表示装置１の周囲が暗い場合は、メモリからタッチ判定用の閾値Ｔ２を読み出し、この閾値Ｔ２を２値化処理の際に使用する閾値として設定する。つまり、ステップＳ２０３に示す処理により、２値化処理の際に使用する閾値は、液晶表示装置１の周囲が明るい場合であれば、接近判定用の閾値Ｓ１"２０"からタッチ判定用の閾値Ｔ１"１０"に変更される。また、液晶表示装置１の周囲が暗い場合であれば、接近判定用の閾値Ｓ２"５０"からタッチ判定用の閾値Ｔ２"６５"に変更される。

なお、前述したように制御回路３００では、タッチ入力機能に関する１サイクル分の処理を６０Ｈｚごとに行っている。この１サイクル分の処理によってタッチ位置を検出した場合、制御回路３００では、検出したタッチ位置が手書入力エリアＢ内にあれば、このタッチ位置に基づいて手書き画像の表示を更新する。

このように本実施形態によれば、制御回路３００では、指やタッチペンが表示画面に非接触であることを所定時間連続して検知すると、受光信号の読出モードを通常読出モードから部分読出モードに移行させる。この場合、センサ用走査回路５００と受光信号処理回路６００は、操作ボタン表示エリアＣの部分に配列された光検出回路Ｏ１のみから受光信号を読み出す。また、制御回路３００では、指やタッチペンが表示画面（操作ボタン表示エリアＣ）の近くまで接近したことを検知すると、受光信号の読出モードを部分読出モードから通常読出モードに移行させる。この場合、センサ用走査回路５００と受光信号処理回路６００は、画面上に備わる総ての光検出回路Ｏ１から受光信号を読み出す。

したがって、指やタッチペンが表示画面に非接触であることを所定時間連続して検知してから、次に指やタッチペンが表示画面（操作ボタン表示エリアＣ）の近くまで接近したことを検知するまでの間は、受光信号の読出モードが部分読出モードになる。この場合は、操作ボタン表示エリアＣの部分に配列された光検出回路Ｏ１のみから受光信号を読み出すことになるので、受光信号を読み出す光検出回路Ｏ１の個数を減らすことができる。このため、受光信号の読み出しや２値化処理に要する処理負荷を大幅に軽減することが可能となり、液晶表示装置１の電力消費を低減することができる。一方、指やタッチペンが表示画面（操作ボタン表示エリアＣ）の近くまで接近したことを検知してから、次に指やタッチペンが表示画面に非接触であることを所定時間連続して検知するまでの間は、受光信号の読出モードが通常読出モードになる。この場合は、表示画面に配列された総ての光検出回路Ｏ１から受光信号を読み出す。したがって、表示画面全体を対象にしたタッチ判定やタッチ位置の検出を行うことが可能になる。特に、受光信号の読出モードを部分読出モードから通常読出モードに移行させるタイミングを、タッチを検知したときではなく接近を検知したときにすることで、指やタッチペンが実際に表示画面に触れる前に、表示画面全体を対象にしたタッチ判定やタッチ位置の検出に移行することが可能になる。

なお、走査線の総数ｍと読出線の総数ｎは、ともに２以上の整数であればよい。また、部分読出モードの場合に選択される走査線の数Ｍは、２以上でｍ以下の整数であればよい。同様に、部分読出モードの場合に使用される読出線の数Ｎは、２以上でｎ以下の整数であればよい。

＜２．第２実施形態＞
上述した第１実施形態において、センサ用走査回路５００は、受光信号の読出モードが部分読出モードである場合に、選択対象となるＭ（２≦Ｍ≦ｍ）本の走査線をＬ（２≦Ｌ≦Ｍ）本ごとに1本の割合で順次選択する構成であってもよい。

具体的に説明すると、例えば、図４に示した例において、センサ用走査回路５００は、部分読出モードの場合に、走査線２０１から走査線２４０までの４０本の走査線を、例えば２本ごとに１本の割合で順次選択する。この場合、センサ用走査回路５００は、例えば、走査線２０１，走査線２０３，走査線２０５，…，走査線２３５，走査線２３７，走査線２３９の順に走査線を１本ずつ選択する。したがって、選択対象となる４０本の走査線のうち２０本しか選択されず、残りの２０本の走査線は選択されずに間引かれる。また、図５に示した例であれば、センサ用走査回路５００は、部分読出モードの場合に、走査線１から走査線２４０までの２４０本の走査線を、例えば１０本ごとに１本の割合で順次選択する。この場合、センサ用走査回路５００は、例えば、走査線１０，走査線２０，走査線３０，…，走査線２２０，走査線２３０，走査線２４０の順に走査線を１本ずつ選択する。したがって、選択対象となる２４０本の走査線のうち２４本しか選択されず、残りの２１６本の走査線は選択されずに間引かれる。

以上の構成であると、部分読出モードの場合に受光信号を読み出す光検出回路Ｏ１の個数を、第１実施形態の場合に比べてさらに１／Ｌに減らすことができるので、より一層の低消費電力化を図ることができる。

＜３．電子機器＞
次に、上述した液晶表示装置１を適用した電子機器について説明する。
図７に、液晶表示装置１を適用したモバイル型のパーソナルコンピュータの構成を示す。パーソナルコンピュータ２０００は、表示ユニットおよびタッチ入力ユニットとしての液晶表示装置１と、本体部２０１０とを備える。また、本体部２０１０には、電源スイッチ２００１とキーボード２００２が設けられている。

図８に、液晶表示装置１を適用した携帯電話機の構成を示す。携帯電話機３０００は、表示ユニットおよびタッチ入力ユニットとしての液晶表示装置１と、複数の操作ボタン３００１と、スクロールボタン３００２とを備える。スクロールボタン３００２を操作することで、液晶表示装置１に表示される画面がスクロールされる。

図９に、液晶表示装置１を適用した携帯情報端末（ＰＤＡ：Personal Digital Assistants）の構成を示す。携帯情報端末４０００は、表示ユニットおよびタッチ入力ユニットとしての液晶表示装置１と、複数の操作ボタン４００１と、電源スイッチ４００２とを備える。操作ボタン４００１を操作すると、住所録やスケジュール帳といった各種の情報が液晶表示装置１に表示される。

なお、液晶表示装置１が適用される電子機器としては、図７〜図９に示すものの他、デジタルスチルカメラ、カーナビゲーション装置、電子手帳、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、ＡＴＭ（Automated Teller Machine：現金自動預け払い機）、自動販売機等が挙げられる。そして、これらの各種電子機器の表示ユニットおよびタッチ入力ユニットとして、前述した液晶表示装置１が適用可能である。また、特に携帯機器の場合は、本発明を適用して余計な電力消費を抑えることで、一回の充電（あるいは１回の電池交換）で動作可能な時間を延ばすことができる。

＜４．変形例＞
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に述べる各種の変形が可能である。

（１）上述した第１実施形態でも説明したように、液晶表示装置１の周囲が明るい場合は、表示画面上に生じる影によって指やタッチペンが表示画面の近くまで接近したことを検知する。一方、液晶表示装置１の周囲が暗い場合は、指やタッチペンによって反射されるバックライト８００の光によって、指やタッチペンが表示画面の近くまで接近したことを検知する。このため、液晶表示装置１の周囲が暗い場合は、バックライト８００の発光輝度が弱いと接近したことを検知しにくい。そこで、バックライト８００として、いわゆるスキャンバックライトを採用し、液晶表示装置１の周囲が暗い場合であって、かつ受光信号の読出モードが部分読出モードの場合は、操作ボタン表示エリアＣの部分を照明する光源についてのみ、他の光源よりも出射光の光量を増やすようにしてもよい。

具体的に説明すると、まず、スキャンバックライトは、出射光の光量を調整可能な光源を複数備える。例えば、スキャンバックライトは、第１光源，第２光源，第３光源の３つの光源を備えるものとする。これらの第１〜第３光源は、表示画面上において照明する領域が各々異なる。図４に示した表示画面を例に説明すると、例えば、この表示画面をＸ方向に延びる３つの帯状の領域（上段領域［走査線１〜走査線８０］，中段領域［走査線８１〜走査線１６０］，下段領域［走査線１６１〜走査線２４０］）に区分したとき、第１光源からの出射光は上段領域を照らし、第２光源からの出射光は中段領域を照らし、第３光源からの出射光は下段領域を照らす。制御回路３００では、複数の受光信号に基づいて環境光の照度を算出し、算出した照度が所定値未満の場合に、液晶表示装置１の周囲が暗い場合であると判別する。このように液晶表示装置１の周囲が暗い場合であると判別した場合であって、かつ受光信号の読出モードが部分読出モードである場合、制御回路３００は、算出した環境光の照度を示すデータを調光回路７００に出力する際に、第３光源についてのみ出射光の光量を所定量だけ増やすよう調光回路７００に指示する。この指示に従って調光回路７００は、第１光源と第２光源については、環境光の照度に応じた出射光の光量となるよう調整を行う一方、第３光源については、制御回路３００から指示された所定量だけ第１光源や第２光源よりも出射光の光量を増加させる。

以上の構成によれば、図４に示した表示画面上において、液晶表示装置１の周囲が暗く、かつ部分読出モードの場合に、操作ボタン表示エリアＣの部分を含んだ下段領域についてのみ、スキャンバックライトからの光を強めることができる。したがって、液晶表示装置１の周囲が暗い場合であっても、指やタッチペンが表示画面（操作ボタン表示エリアＣ）の近くまで接近したことをより検知しやすくできる。また、操作ボタン表示エリアＣの部分を照明する第３光源についてのみ出射光の光量を増やせばよいので、表示画面全体の輝度を上げずに済む。よって、無駄な電力消費を抑えることができる。なお、スキャンバックライトは、エッジライト方式を採用してもよいし、直下型方式を採用してもよい。

（２）上述した各実施形態では、指やタッチペンが表示画面の近くまで接近したことを検知すると、受光信号の読出モードを部分読出モードから通常読出モードに切替える場合について説明したが、指やタッチペンが表示画面に接触したことを検知した場合に、受光信号の読出モードを部分読出モードから通常読出モードに切替える構成であってもよい。また、上述した各実施形態では、タッチ入力が所定時間ないことを検知すると、受光信号の読出モードを通常読出モードから部分読出モードに切替える場合について説明したが、指やタッチペンが表示画面の近くまで接近していないことを所定時間連続して検知した場合に、受光信号の読出モードを通常読出モードから部分読出モードに切替える構成であってもよい。

（３）上述した各実施形態では、１画素（画素回路Ｐ１）ごとに光検出回路Ｏ１を備える構成としたが、例えば、上下左右の４つの画素（画素回路Ｐ１）ごとに光検出回路Ｏ１を１つ備える構成であってもよい。また、光検出回路Ｏ１の配列パターンは、マトリクス状に限定されない。例えば、市松模様（チェス柄）における黒（または白）の配列パターンとなるように、画像表示領域Ａに各光検出回路Ｏ１を形成してもよい。

（４）本発明に係る表示装置は、半透過型や反射型の液晶表示装置、あるいはＯＬＥＤ（Organic Light Emitting Diode：有機発光ダイオード）素子を用いた表示装置であってもよい。ＯＬＥＤ素子は、光の透過量を変化させる液晶素子とは異なり、それ自体が発光する電流駆動型の発光素子である。また、本発明に係る表示装置は、液晶素子やＯＬＥＤ素子以外の電気光学素子を用いた表示装置であってもよい。なお、電気光学素子とは、電気信号（電流信号または電圧信号）の供給によって透過率や輝度といった光学的特性が変化する素子である。例えば、無機ＥＬ（ElectroLuminescence）や発光ポリマー等の発光素子を用いた表示パネルや、着色された液体と当該液体に分散された白色の粒子とを含むマイクロカプセルを電気光学物質として用いた電気泳動表示パネル、極性が相違する領域ごとに異なる色に塗り分けられたツイストボールを電気光学物質として用いたツイストボールディスプレイパネル、黒色トナーを電気光学物質として用いたトナーディスプレイパネル、あるいはヘリウムやネオン等の高圧ガスを電気光学物質として用いたプラズマディスプレイパネル等を備えた表示装置に対しても本発明を適用することができる。

（５）本発明に係るセンシング装置は、いわゆるジェスチャー機能を備え、指やタッチペンによって線や簡単な図形等が画面上に描かれると、その形に対応する操作コマンド（例えば、スクロール、次のページに進む、前のページに戻る、ペースト、コピー、削除、元に戻す等）を特定し、特定した操作コマンドに応じた処理を行うコンピュータ装置にも適用可能である。この場合は、指やタッチペンによって描かれた線や図形を示す画像を表示する必要はない。このように本発明に係るセンシング装置において、検出したタッチ位置の軌跡を示す画像を生成し、これを表示することは必須ではない。

第１実施形態に係る液晶表示装置１の構成を示すブロック図である。 第１実施形態に係り、タッチ判定用の閾値Ｔ１，Ｔ２と接近判定用の閾値Ｓ１，Ｓ２について説明するための図である。 第１実施形態に係り、１画面分の２値化信号について示す模式図である。 第１実施形態に係る通常読出モードと部分読出モードについて説明するための図（その１）である。 第１実施形態に係る通常読出モードと部分読出モードについて説明するための図（その２）である。 第１実施形態に係るモード切替処理１，２の流れを示すフローチャートである。 本発明に係る電子機器の具体例／パーソナルコンピュータ２０００を示す斜視図である。 本発明に係る電子機器の具体例／携帯電話機３０００を示す斜視図である。 本発明に係る電子機器の具体例／携帯情報端末４０００を示す斜視図である。

１…液晶表示装置、１００…走査線駆動回路、２００…データ線駆動回路、３００…制御回路、４００…画像処理回路、５００…センサ用走査回路、６００…受光信号処理回路、７００…調光回路、８００…バックライト、ＡＡ…液晶パネル、Ａ…画像表示領域、Ｂ…手書入力エリア、Ｃ…操作ボタン表示エリア、Ｐ１…画素回路、Ｏ１…光検出回路、２０００…パーソナルコンピュータ、３０００…携帯電話機、４０００…携帯情報端末。

Claims (7)

1. 対象物が画面に触れた位置を検出するセンシング装置において、
   ｍ（２以上の整数）本の走査線とｎ（２以上の整数）本の読出線との交差に対応して前記画面上に配列され、入射される光量に応じた大きさの第１検出信号を各々生成するｍ×ｎ個のセンサと、
   前記ｍ×ｎ個のセンサの各々から前記第１検出信号を読み出す通常読出モードと、連続して並ぶＭ（２以上で前記ｍ以下の整数）本の前記走査線と、連続して並ぶＮ（２以上で前記ｎ以下の整数）本の前記読出線とに対応し、前記ｍ×ｎ個未満となる前記センサの各々から前記第１検出信号を読み出す部分読出モードとで動作可能な読出手段と、
   前記対象物が前記画面に近づいて前記対象物と前記画面との距離が一定の距離以下に至ったか否かを判定するために設定された第１閾値と、前記対象物が前記画面に非接触であるか否かを判定するために設定された第２閾値とを使用可能であり、前記読出手段によって読み出された前記各第１検出信号を、前記第１閾値と前記第２閾値のどちらか一方と比較して、２値化された第２検出信号を各々生成する２値化手段と、
   前記２値化手段によって前記各第１検出信号が前記第１閾値と比較されて前記第２検出信号が各々生成された場合、前記各第２検出信号に基づいて、前記対象物が前記画面に近づいて前記対象物と前記画面との距離が一定の距離以下に至ったことを検知し、前記２値化手段によって前記各第１検出信号が前記第２閾値と比較されて前記第２検出信号が各々生成された場合、前記各第２検出信号に基づいて、前記対象物が前記画面に非接触であることを検知する検知手段と、
   前記２値化手段によって前記各第１検出信号が前記第２閾値と比較されて前記第２検出信号が各々生成された場合、前記各第２検出信号に基づいて、前記対象物が前記画面に接触している位置を検出する検出手段と、
   前記通常読出モードと前記部分読出モードとの間の移行を管理するとともに前記第１閾値と前記第２閾値との変更を管理し、前記部分読出モードにおいて、前記検知手段によって前記対象物が前記画面に近づいて前記対象物と前記画面との距離が一定の距離以下に至ったことが検知されると、前記通常読出モードへ移行するように前記読出手段を制御するとともに、前記各第１検出信号を前記第２閾値と比較して前記第２検出信号を各々生成するように前記２値化手段を制御し、前記通常読出モードにおいて、所定時間連続して前記検知手段によって前記対象物が前記画面に非接触であることが検知されると、前記部分読出モードへ移行させるように前記読出手段を制御するとともに、前記各第１検出信号を前記第１閾値と比較して前記第２検出信号を各々生成するように前記２値化手段を制御する制御手段と、
   を備えることを特徴とするセンシング装置。
2. 前記読出手段は、
   前記通常読出モードの場合、前記ｍ本の走査線の各々を順次選択し、前記部分読出モードの場合、前記Ｍ本の前記走査線をＬ（２以上で前記Ｍ以下の整数）本ごとに１本の割合で順次選択する選択手段を備え、
   前記通常読出モードの場合、前記選択手段によって選択された前記走査線に対応する前記ｎ個の前記センサから前記ｎ本の読出線を介して前記第１検出信号を各々読み出し、前記部分読出モードの場合、前記選択手段によって前記走査線が選択されると、前記Ｎ本の前記読出線を介して対応する前記センサから前記第１検出信号を各々読み出す
   ことを特徴とする請求項１に記載のセンシング装置。
3. 出射光の光量を調整可能な光源を複数備え、前記画面の背面に設けられたバックライトと、
   前記読出手段によって読み出された複数の前記第１検出信号に基づいて環境光の照度を算出し、算出した照度が所定値未満の場合であって、かつ前記部分読出モードの場合、当該部分読出モードにおいて前記第１検出信号が読み出される前記センサが配列されたエリアに対応する前記光源の出射光の光量を、他の前記光源の出射光の光量より増やす調整手段と、
   を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のセンシング装置。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載のセンシング装置と、
   画像を表示する表示部と、
   を備えることを特徴とする表示装置。
5. 前記検出手段によって検出された位置の軌跡を示す画像を生成して前記表示部に表示する表示制御手段を備えることを特徴とする請求項４に記載の表示装置。
6. 請求項４または請求項５に記載の表示装置を備えた電子機器。
7. ｍ（２以上の整数）本の走査線とｎ（２以上の整数）本の読出線との交差に対応して画面上に配列され、入射される光量に応じた大きさの第１検出信号を各々生成するｍ×ｎ個のセンサを用いて、対象物が前記画面に触れた位置を検出するセンシング方法であって、
   通常読出モードにおいて、
   前記ｍ×ｎ個のセンサの各々から前記第１検出信号を読み出し、
   前記対象物が前記画面に非接触であるか否かを判定するために設定された第２閾値と前記各第１検出信号とを比較して２値化された第２検出信号を各々生成し、
   前記各第２検出信号に基づいて、前記対象物が前記画面に接触している位置の検出を行い、
   前記各第２検出信号に基づいて、所定時間連続して前記対象物が前記画面に非接触であることを検知すると、部分読出モードへ移行し、
   前記部分読出モードにおいて、
   連続して並ぶＭ（２以上で前記ｍ以下の整数）本の前記走査線と、連続して並ぶＮ（２以上で前記ｎ以下の整数）本の前記読出線とに対応し、前記ｍ×ｎ個未満となる前記センサの各々から前記第１検出信号を読み出し、
   前記対象物が前記画面に近づいて前記対象物と前記画面との距離が一定の距離以下に至ったか否かを判定するために設定された第１閾値と前記各第１検出信号とを比較して２値化された第２検出信号を各々生成し、
   前記各第２検出信号に基づいて、前記対象物が前記画面に近づいて前記対象物と前記画面との距離が一定の距離以下に至ったことを検知すると、前記通常読出モードへ移行すること
   を特徴とするセンシング方法。

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