JP5178710B2 - 表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、フォトダイオード等の光検出素子を画素内に有する表示装置に関し、特に、表示装置の動作中に光センサ信号を自動的に補正（calibration）することが可能な表示装置に関する。

従来、例えばフォトダイオード等の光検出素子を画素内に備えたことにより、ディスプレイに近接した物体の画像を取り込むことが可能な、画像取り込み機能付の表示装置が提案されている。このような画像取り込み機能付き表示装置は、双方向通信用表示装置や、タッチパネル機能付き表示装置としての利用が想定されている。

従来の画像取り込み機能付き表示装置では、アクティブマトリクス基板において、信号線および走査線、ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、画素電極等の周知の構成要素を半導体プロセスによって形成する際に、同時に、フォトダイオードを画素内に作り込む。このような従来の画像取り込み機能付き表示装置は、特開２００６−３８５７号公報、および、“Ａ Ｔｏｕｃｈ Ｐａｎｅｌ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ＬＣＤ Ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ＬＴＰＳ Ａ/Ｄ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ”， Ｔ．Ｎａｋａｍｕｒａ等， ＳＩＤ ０５ ＤＩＧＥＳＴ， ｐｐ１０５４−１０５５， ２００５等に開示されている。

ところで、フォトダイオード等の光検出素子の出力は一般的に低レベルであるので、アンプによって増幅してから信号処理回路へ出力する。このため、光検出素子の出力が最終的に光センサ信号として出力されるまでに、パネル内のアンプ等の回路に固有のオフセットを含んでしまう。そのため、光センサ信号に対して、これらのオフセットやゲインを調整すべく、補正が必要である。

オフセットとゲインの補正を行うためには、光センサが黒レベルを検出した場合の光センサ信号と、光センサが白レベルを検出した場合の光センサ信号とをそれぞれ取得する必要がある。前者の黒レベルの光センサ信号の取得については、いわゆるダブルサプリング方式と呼ばれる、リセット動作直後に読み出し信号を印加する方式が知られている。しかし、後者の白レベルの光センサ信号の取得については、例えば白い紙等を光センサの前に置くなどの作業が必要である。従って、表示装置の通常の動作中に、光センサ信号のオフセットやゲインを自動的に補正することはできなかった。

本発明は、上記の課題を鑑み、光検出素子を画素内に有する表示装置であって、特に、表示装置の動作中に光センサ信号を自動的に補正することが可能な表示装置を提供することを目的とする。

本発明にかかる表示装置は、上記の課題を解決するために、アクティブマトリクス基板を備えた表示装置であって、前記アクティブマトリクス基板の画素領域に設けられた光センサと、前記光センサに接続されたセンサ駆動配線と、前記光センサへ、前記センサ駆動配線を介して、センサ駆動信号を供給するセンサ駆動回路と、前記センサ駆動信号に従って前記光センサから読み出されたセンサ出力を増幅し、光センサ信号として出力するアンプ回路と、前記アンプ回路から出力された光センサ信号を処理する信号処理回路とを備え、前記センサ駆動回路が、動作モードとして、前記光センサへ、第１のパターンのセンサ駆動信号を供給することにより、光センサの受光量に応じた光センサ信号を前記信号処理回路へ出力する第１の動作モードと、前記光センサへ、第２のパターンのセンサ駆動信号を供給することにより、光センサが黒レベルを検出した場合に相当する補正用の第１の光センサ信号レベルを取得する第２の動作モードと、前記光センサへ、第３のパターンのセンサ駆動信号を供給することにより、光センサが白レベルを検出した場合に相当する補正用の第２の光センサ信号レベルを取得する第３の動作モードとを有し、前記信号処理回路において、前記第１の光センサ信号レベルと第２の光センサ信号レベルとを用いて、前記第１の動作モード時の光センサ信号を補正することを特徴とする。

本発明によれば、光検出素子を画素内に有する表示装置であって、特に、表示装置の動作中に光センサ信号を自動的に補正することが可能な表示装置を提供できる。

図１は、本発明の一実施形態にかかる表示装置の概略構成を示すブロック図である。 図２は、本発明の一実施形態にかかる表示装置における一画素の構成を示す等価回路図である。 図３は、リセット信号と読み出し信号の波形をそれぞれ示すタイミングチャートである。 図４は、本発明の一実施形態にかかる表示装置におけるセンサ駆動タイミングを示すタイミングチャートである。 図５は、センサ画素読み出し回路の内部構成を示す回路図である。 図６は、読み出し信号と、センサ出力と、センサ画素読み出し回路の出力との関係を示す波形図である。 図７は、センサカラムアンプの構成例を示す回路図である。 図８は、第１の実施形態にかかる表示装置の第１〜第３の動作モードのそれぞれにおけるリセット信号および読み出し信号のパターンの一例を示す波形図である。 図９（ａ）は、図８に示した第２の動作モードにおけるＶ_INTの波形図であり、図９（ｂ）は、図８に示した第３の動作モードにおけるＶ_INTの波形図である。 図１０は、第１の実施形態にかかる表示装置の第１〜第３の動作モードのそれぞれにおけるリセット信号および読み出し信号のパターンの他の例を示す波形図である。 図１１（ａ）は、図１０に示した第２の動作モードにおけるＶ_INTの波形図であり、図１１（ｂ）は、図１０に示した第３の動作モードにおけるＶ_INTの波形図である。 図１２は、第２の実施形態にかかる表示装置の第１〜第３の動作モードのそれぞれにおけるリセット信号および読み出し信号のパターンの一例を示す波形図である。 図１３（ａ）は第２の実施形態にかかる表示装置の第２の動作モードにおけるＶ_INTの波形図であり、図１３（ｂ）は第３の動作モードにおけるＶ_INTの波形図である。 図１４は、本発明の実施形態にかかる表示装置の一変形例として、光センサの配線ＶＤＤおよびＯＵＴがソース配線ＣＯＬとは別個に設けられた構成を示す等価回路図である。

本発明の一実施形態にかかる表示装置は、アクティブマトリクス基板を備えた表示装置であって、前記アクティブマトリクス基板の画素領域に設けられた光センサと、前記光センサに接続されたセンサ駆動配線と、前記光センサへ、前記センサ駆動配線を介して、センサ駆動信号を供給するセンサ駆動回路と、前記センサ駆動信号に従って前記光センサから読み出されたセンサ出力を増幅し、光センサ信号として出力するアンプ回路と、前記アンプ回路から出力された光センサ信号を処理する信号処理回路とを備え、前記センサ駆動回路が、動作モードとして、前記光センサへ、第１のパターンのセンサ駆動信号を供給することにより、光センサの受光量に応じた光センサ信号を前記信号処理回路へ出力する第１の動作モードと、前記光センサへ、第２のパターンのセンサ駆動信号を供給することにより、光センサが黒レベルを検出した場合に相当する補正用の第１の光センサ信号レベルを取得する第２の動作モードと、前記光センサへ、第３のパターンのセンサ駆動信号を供給することにより、光センサが白レベルを検出した場合に相当する補正用の第２の光センサ信号レベルを取得する第３の動作モードとを有し、前記信号処理回路において、前記第１の光センサ信号レベルと第２の光センサ信号レベルとを用いて、前記第１の動作モード時の光センサ信号を補正することを特徴とする。

この構成によれば、表示装置の動作中に、センサ駆動信号を第２のパターンまたは第３のパターンに切り替えることにより、光センサが黒レベルを検出した場合に相当する補正用の第１の光センサ信号レベルと、光センサが白レベルを検出した場合に相当する補正用の第２の光センサ信号レベルとを取得し、これらの補正用の信号レベルを用いて、第１の動作モード時の光センサ信号を補正することができる。これにより、表示装置の動作中に光センサ信号を自動的に補正することが可能な表示装置を提供できる。

上記の構成において、前記センサ駆動配線が、前記光センサに接続されたリセット信号配線と、前記光センサに接続された読み出し信号配線とを含み、前記センサ駆動信号が、前記リセット信号配線を介して前記光センサへ供給されるリセット信号と、前記読み出し信号配線を介して前記光センサへ供給される読み出し信号とを含むことが好ましい。

上記の構成において、さらに、前記第１の動作モードにおいて、前記センサ駆動回路が、前記光センサへリセット信号を供給し、所定時間経過後に読み出し信号を供給することにより、前記所定時間内の光センサの受光量に応じた光センサ信号を前記信号処理回路へ出力し、前記第２の動作モードにおいて、前記センサ駆動回路が、前記光センサへ、リセット信号の供給を開始した後に読み出し信号を供給することにより、補正用の第１の光センサ信号レベルを取得し、前記第３の動作モードにおいて、前記センサ駆動回路が、前記光センサへ、リセット信号の供給を開始した後に、第１の動作モードにおける読み出し信号よりも振幅の小さい読み出し信号を供給することにより、補正用の第２の光センサ信号レベルを取得することが好ましい。

なお、上記の構成において、第３の動作モードにおける「第１の動作モードにおける読み出し信号よりも振幅の小さい読み出し信号」とは、読み出し信号の振幅がゼロである場合も含む。上記の構成によれば、センサ駆動回路が、第２の動作モードおよび第３の動作モードによって補正用の第１の光センサ信号レベルと第２の光センサ信号レベルとをそれぞれ取得する。第２の動作モードでは、リセット信号の供給を開始した後に読み出し信号を供給することにより、補正用の第１の光センサ信号レベルとしては、光センサの充電初期レベルの光センサ信号、すなわち、黒レベルのオフセット量が取得される。また、第３の動作モードでは、リセット信号の供給を開始した後に、第１の動作モードにおける読み出し信号よりも振幅の小さい読み出し信号を供給することにより、センサ出力の読み出しに寄与する各種の回路素子やアンプ回路に固有のオフセット量が取得される。従って、信号処理回路が、第１の光センサ信号レベルと第２の光センサ信号レベルとを用いて第１の動作モード時の光センサ信号を補正することにより、表示装置の動作中に光センサ信号を自動的に補正することが可能となる。

上記の構成にかかる表示装置は、前記第２の動作モードにおいて、前記センサ駆動回路が、リセット信号の供給が開始された後であって、リセット信号の供給が終了する前に、前記読み出し信号の供給を開始することが好ましい。また、前記第３の動作モードにおいて、前記センサ駆動回路が、リセット信号の供給が開始された後であって、リセット信号の供給が終了する前に、前記読み出し信号の供給を開始することも好ましい。これらの構成によれば、リセット信号と読み出し信号の供給期間が重なることにより、センサ駆動信号の供給期間が短くて済み、表示用信号の供給期間に影響を与えることなく補正用の光信号レベルを取得できるという利点がある。

あるいは、上記の構成にかかる表示装置は、前記第２の動作モードにおいて、前記センサ駆動回路が、リセット信号の供給が開始された後であって、かつ、リセット信号の供給が終了した後に、前記読み出し信号の供給を開始する構成であっても良い。また、前記第３の動作モードにおいて、前記センサ駆動回路が、リセット信号の供給が開始された後であって、かつ、リセット信号の供給が終了した後に、前記読み出し信号の供給を開始する構成であっても良い。これらの構成によれば、光センサ内のスイッチングトランジスタのＯＮ状態における寄生容量の影響を受けずに、精度が高い補正用の光信号レベルを取得できるという利点がある。

上記の表示装置は、前記第３の動作モードにおける読み出し信号の振幅がゼロである構成であっても良いし、前記第３の動作モードにおける読み出し信号の振幅が、前記光センサの飽和時のセンサ出力を読み出す値である構成であっても良い。後者の場合、前記光センサが、１つのフォトダイオードと、前記フォトダイオードのカソードに接続されたコンデンサとを含み、前記第３の動作モードにおける読み出し信号の振幅ΔＶ_RWS.WHITEが、下記の式により求められることが好ましい。

ΔＶ_RWS.WHITE＝（Ｖ_RWS.H−Ｖ_RWS.L）＋（Ｖ_F−ΔＶ_RST）・Ｃ_T／Ｃ_INT
＋ΔＶ_RST・Ｃ_PD／Ｃ_INT
ΔＶ_RST＝Ｖ_RST.H−Ｖ_RST.L
なお、Ｖ_RWS.Hは第１の動作モードにおける読み出し信号のハイレベル電位、Ｖ_RWS.Lは第１の動作モードにおける読み出し信号のローレベル電位、Ｖ_Fは前記フォトダイオードの順方向電圧、Ｖ_RST.Hはリセット信号のハイレベル電位、Ｖ_RST.Lはリセット信号のローレベル電位、Ｃ_Tは前記フォトダイオードとコンデンサとの接続点の容量、Ｃ_PDは前記フォトダイオードの容量、Ｃ_INTは前記コンデンサの容量である。

本発明は、前記光センサが、１つのセンサ用スイッチング素子を有している表示装置に適用できる。また、本発明にかかる表示装置は、前記アクティブマトリクス基板に対向する対向基板と、前記アクティブマトリクス基板と対向基板との間に挟持された液晶とをさらに備えたことが好ましい。

以下、本発明のより詳細な実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態は、本発明にかかる表示装置を液晶表示装置として実施する場合の構成例を示したものであるが、本発明にかかる表示装置は液晶表示装置に限定されず、アクティブマトリクス基板を用いる任意の表示装置に適用可能である。なお、本発明にかかる表示装置は、画像取り込み機能を有することにより、画面に近接する物体を検知して入力操作を行うタッチパネル付き表示装置や、表示機能と撮像機能とを具備した双方向通信用表示装置等としての利用が想定される。

また、以下で参照する各図は、説明の便宜上、本発明の実施形態の構成部材のうち、本発明を説明するために必要な主要部材のみを簡略化して示したものである。従って、本発明にかかる表示装置は、本明細書が参照する各図に示されていない任意の構成部材を備え得る。また、各図中の部材の寸法は、実際の構成部材の寸法および各部材の寸法比率等を忠実に表したものではない。

［第１の実施形態］
最初に、図１および図２を参照しながら、本発明の第１の実施形態にかかる液晶表示装置が備えるアクティブマトリクス基板の構成について説明する。

図１は、本発明の一実施形態にかかる液晶表示装置が備えるアクティブマトリクス基板１００の概略構成を示すブロック図である。図１に示すように、アクティブマトリクス基板１００は、ガラス基板上に、画素領域１、ディスプレイゲートドライバ２、ディスプレイソースドライバ３、センサカラム（ｃｏｌｕｍｎ）ドライバ４、センサロウ（ｒｏｗ）ドライバ５、バッファアンプ６、ＦＰＣコネクタ７を少なくとも備えている。また、画素領域１内の光検出素子（後述）で取り込まれた画像信号を処理するための信号処理回路８が、前記ＦＰＣコネクタ７とＦＰＣ９とを介して、アクティブマトリクス基板１００に接続されている。

なお、アクティブマトリクス基板１００上の上記の構成部材は、半導体プロセスによってガラス基板上にモノリシックに形成することも可能である。あるいは、上記の構成部材のうちのアンプやドライバ類を、例えばＣＯＧ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）技術等によってガラス基板上に実装した構成としても良い。あるいは、図１においてアクティブマトリクス基板１００上に示した上記の構成部材の少なくとも一部が、ＦＰＣ９上に実装されることも考えられる。アクティブマトリクス基板１００は、全面に対向電極が形成された対向基板（図示せず）と貼り合わされ、その間隙に液晶材料が封入される。

画素領域１は、画像を表示するために、複数の画素が形成された領域である。本実施形態では、画素領域１における各画素内には、画像を取り込むための光センサが設けられている。図２は、アクティブマトリクス基板１００の画素領域１における画素と光センサとの配置を示す等価回路図である。図２の例では、１つの画素が、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３色の絵素によって形成され、この３絵素で構成される１つの画素内に、１つの光センサが設けられている。画素領域１は、Ｍ行×Ｎ列のマトリクス状に配置された画素と、同じくＭ行×Ｎ列のマトリクス状に配置された光センサとを有する。なお、上述のとおり、絵素数は、Ｍ×３Ｎである。

このため、図２に示すように、画素領域１は、画素用の配線として、マトリクス状に配置されたゲート線ＧＬおよびソース線ＣＯＬを有している。ゲート線ＧＬは、ディスプレイゲートドライバ２に接続されている。ソース線ＣＯＬは、ディスプレイソースドライバ３に接続されている。なお、ゲート線ＧＬは、画素領域１内にＭ行設けられている。以下、個々のゲート線ＧＬを区別して説明する必要がある場合は、ＧＬｉ（ｉ＝１〜Ｍ）のように表記する。一方、ソース線ＣＯＬは、上述のとおり、１つの画素内の３絵素にそれぞれ画像データを供給するために、１画素につき３本ずつ設けられている。ソース線ＣＯＬを個々に区別して説明する必要がある場合は、ＣＯＬｒｊ，ＣＯＬｇｊ，ＣＯＬｂｊ（ｊ＝１〜Ｎ）のように表記する。

ゲート線ＧＬとソース線ＣＯＬとの交点には、画素用のスイッチング素子として、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）Ｍ１が設けられている。なお、図２では、赤色、緑色、青色のそれぞれの絵素に設けられている薄膜トランジスタＭ１を、Ｍ１ｒ，Ｍ１ｇ，Ｍ１ｂと表記している。薄膜トランジスタＭ１のゲート電極はゲート線ＧＬへ、ソース電極はソース線ＣＯＬへ、ドレイン電極は図示しない画素電極へ、それぞれ接続されている。これにより、図２に示すように、薄膜トランジスタＭ１のドレイン電極と対向電極（ＶＣＯＭ）との間に液晶容量ＬＣが形成される。また、ドレイン電極とＴＦＴＣＯＭとの間に補助容量ＬＳが形成されている。

図２において、１本のゲート線ＧＬｉと１本のソース線ＣＯＬｒｊとの交点に接続された薄膜トランジスタＭ１ｒによって駆動される絵素は、この絵素に対応するように赤色のカラーフィルタが設けられ、ソース線ＣＯＬｒｊを介してディスプレイソースドライバ３から赤色の画像データが供給されることにより、赤色の絵素として機能する。また、ゲート線ＧＬｉとソース線ＣＯＬｇｊとの交点に接続された薄膜トランジスタＭ１ｇによって駆動される絵素は、この絵素に対応するように緑色のカラーフィルタが設けられ、ソース線ＣＯＬｇｊを介してディスプレイソースドライバ３から緑色の画像データが供給されることにより、緑色の絵素として機能する。さらに、ゲート線ＧＬｉとソース線ＣＯＬｂｊとの交点に接続された薄膜トランジスタＭ１ｂによって駆動される絵素は、この絵素に対応するように青色のカラーフィルタが設けられ、ソース線ＣＯＬｂｊを介してディスプレイソースドライバ３から青色の画像データが供給されることにより、青色の絵素として機能する。

なお、図２の例では、光センサは、画素領域１において、１画素（３絵素）に１つの割合で設けられている。ただし、画素と光センサの配置割合は、この例のみに限定されず、任意である。例えば、１絵素につき１つの光センサが配置されていても良いし、複数画素に対して１つの光センサが配置された構成であっても良い。

光センサは、図２に示すように、光検出素子としてのフォトダイオードＤ１、コンデンサＣ１、トランジスタＭ２から構成される。図２の例では、ソース線ＣＯＬｒが、センサカラムドライバ４から定電圧Ｖ_DDを光センサへ供給するための配線ＶＤＤを兼ねている。また、ソース線ＣＯＬｇが、センサ出力用の配線ＯＵＴを兼ねている。

フォトダイオードＤ１のアノードには、リセット信号を供給するための配線ＲＳＴが接続されている。フォトダイオードＤ１のカソードには、コンデンサＣ１の電極の一方と、トランジスタＭ２のゲートが接続されている。トランジスタＭ２のドレインは配線ＶＤＤに接続され、ソースは配線ＯＵＴに接続されている。図２において、フォトダイオードＤ１のカソードと、コンデンサＣ１の電極の一方と、トランジスタＭ２のゲートとの接続点をＩＮＴと表記した。コンデンサＣ１の電極の他方は、読み出し信号を供給するための配線ＲＷＳに接続されている。配線ＲＳＴ，ＲＷＳは、センサロウドライバ５に接続されている。これらの配線ＲＳＴ，ＲＷＳは１行毎に設けられているので、以降、各配線を区別する必要がある場合は、ＲＳＴｉ，ＲＷＳｉ（ｉ＝１〜Ｍ）のように表記する。

センサロウドライバ５は、所定の時間間隔ｔ_rowで、図２に示した配線ＲＳＴｉとＲＷＳｉとの組を順次選択していく。これにより、画素領域１において信号電荷を読み出すべき光センサの行（ｒｏｗ）が順次選択される。

なお、図２に示すように、配線ＯＵＴの端部には、絶縁ゲート型電界効果トランジスタＭ３のドレインが接続されている。また、このトランジスタＭ３のドレインには、出力配線ＳＯＵＴが接続され、トランジスタＭ３のドレインの電位Ｖ_SOUTが、光センサからの出力信号としてセンサカラムドライバ４へ出力される。トランジスタＭ３のソースは、配線ＶＳＳに接続されている。トランジスタＭ３のゲートは、参照電圧配線ＶＢを介して、参照電圧電源（図示せず）に接続されている。

ここで、図３を参照し、画素領域１からのセンサ出力の読み出しについて説明する。図３は、光センサへ配線ＲＳＴから供給されるリセット信号と配線ＲＷＳから供給される読み出し信号の波形をそれぞれ示すタイミングチャートである。図３に示すように、リセット信号のハイレベルＶ_RST.Hは０Ｖ、ローレベルＶ_RST.Lは−４Ｖである。この例では、リセット信号のハイレベルＶ_RST.HはＶ_SSに等しい。また、読み出し信号のハイレベルＶ_RWS.Hは８Ｖ、ローレベルＶ_RWS.Lは０Ｖである。この例では、読み出し信号のハイレベルＶ_RWS.HがＶ_DDに等しく、ローレベルＶ_RWS.LがＶ_SSに等しい。

まず、センサロウドライバ５から配線ＲＳＴへ供給されるリセット信号がローレベル（−４Ｖ）から立ち上がってハイレベル（０Ｖ）になると、フォトダイオードＤ１は順方向バイアスとなり、接続点ＩＮＴの電位Ｖ_INTは、下記の式（１）で表される。

Ｖ_INT ＝ Ｖ_RST.H−Ｖ_F−ΔＶ_RST・Ｃ_PD／Ｃ_T ・・・（１）
式（１）において、Ｖ_RST.Hは、リセット信号のハイレベルである０Ｖであり、Ｖ_FはフォトダイオードＤ１の順方向電圧、ΔＶ_RSTは、リセット信号のパルスの高さ（Ｖ_RST.H−Ｖ_RST.L）であり、Ｃ_PDはフォトダイオードＤ１の容量である。Ｃ_Tは、接続点ＩＮＴの総容量であり、コンデンサＣ１の容量Ｃ_INTと、フォトダイオードＤ１の容量Ｃ_PDと、トランジスタＭ２の容量Ｃ_TFTとの総和である。このときのＶ_INTはトランジスタＭ２の閾値電圧より低いので、トランジスタＭ２はリセット期間において非導通状態となっている。

次に、リセット信号がローレベルＶ_RST.Lに戻ることにより、光電流の積分期間（ｔ_INT）が始まる。積分期間においては、フォトダイオードＤ１への入射光量に比例した光電流がコンデンサＣ１に流れ込み、コンデンサＣ１を放電させる。これにより、積分期間の終了時における接続点ＩＮＴの電位Ｖ_INTは、下記の式（２）で表される。

Ｖ_INT＝Ｖ_RST.H−Ｖ_F−ΔＶ_RST・Ｃ_PD／Ｃ_T−Ｉ_PHOTO・ｔ_INT／Ｃ_T …（２）
式（２）において、Ｉ_PHOTOは、フォトダイオードＤ１の光電流、ｔ_INTは、積分期間の長さである。積分期間においても、Ｖ_INTがトランジスタＭ２の閾値電圧より低いので、トランジスタＭ２は非導通状態となっている。

積分期間が終わると、図３に示すように、読み出し信号ＲＷＳが立ち上がることにより、読み出し期間が始まる。ここで、コンデンサＣ１に対して電荷注入が起こる。この結果、接続点ＩＮＴの電位Ｖ_INTは、下記の式（３）で表される。

Ｖ_INT＝Ｖ_RST.H−Ｖ_F−Ｉ_PHOTO・ｔ_INT／Ｃ_T＋ΔＶ_RWS・Ｃ_INT／Ｃ_T …（３）
ΔＶ_RWSは、読み出し信号のパルスの高さ（Ｖ_RWS.H−Ｖ_RWS.L）でありこれにより、接続点ＩＮＴの電位Ｖ_INTがトランジスタＭ２の閾値電圧よりも高くなるので、トランジスタＭ２は導通状態となり、各列において配線ＯＵＴの端部に設けられているバイアストランジスタＭ３と共に、ソースフォロアアンプとして機能する。すなわち、トランジスタＭ３のドレインからの出力配線ＳＯＵＴからの出力信号電圧は、積分期間におけるフォトダイオードＤ１の光電流の積分値に相当する。

以上のとおり、リセットパルスによる初期化と、積分期間における光電流の積分と、読み出し期間におけるセンサ出力の読み出しとを１サイクルとして周期的に行う動作が、本実施形態にかかる表示装置の第１の動作モードである。

本実施形態では、前述したように、ソース線ＣＯＬｒ，ＣＯＬｇ，ＣＯＬｂを光センサ用の配線ＶＤＤ，ＯＵＴ，ＶＳＳとして共用しているので、図４に示すように、ソース線ＣＯＬｒ，ＣＯＬｇ，ＣＯＬｂを介して表示用の画像データ信号を入力するタイミングと、センサ出力を読み出すタイミングとを区別する必要がある。図４の例では、水平走査期間において表示用画像データ信号の入力が終わった後に、水平ブランキング期間等を利用して、第１の動作モードによってセンサ出力の読み出しが行われる。

センサカラムドライバ４は、図１に示すように、センサ画素読み出し回路４１と、センサカラムアンプ４２と、センサカラム走査回路４３とを含む。センサ画素読み出し回路４１には、画素領域１からセンサ出力Ｖ_SOUTを出力する配線ＳＯＵＴ（図２参照）が接続されている。図１において、配線ＳＯＵＴｊ（ｊ＝１〜Ｎ）により出力されるセンサ出力を、Ｖ_SOUTjと表記している。センサ画素読み出し回路４１は、センサ出力Ｖ_SOUTjのピークホールド電圧Ｖ_Sjを、センサカラムアンプ４２へ出力する。センサカラムアンプ４２は、画素領域１のＮ列の光センサにそれぞれ対応するＮ個のカラムアンプを内蔵しており、個々のカラムアンプでピークホールド電圧Ｖ_Sj（ｊ＝１〜Ｎ）を増幅し、Ｖ_COUTとしてバッファアンプ６へ出力する。センサカラム走査回路４３は、センサカラムアンプ４２のカラムアンプをバッファアンプ６への出力へ順次接続するために、カラムセレクト信号ＣＳ_j（ｊ＝１〜Ｎ）を、センサカラムアンプ４２へ出力する。

ここで、図５および図６を参照し、画素領域１からセンサ出力Ｖ_SOUTが読み出された後のセンサカラムドライバ４およびバッファアンプ６の動作について説明する。図５は、センサ画素読み出し回路４１の内部構成を示す回路図である。図６は、読み出し信号Ｖ_RWSと、センサ出力Ｖ_SOUTと、センサ画素読み出し回路の出力Ｖ_Sとの関係を示す波形図である。前述のように、読み出し信号がハイレベルＶ_RWS.Hになったとき、トランジスタＭ２が導通することにより、トランジスタＭ２，Ｍ３によりソースフォロアアンプが形成され、センサ出力Ｖ_SOUTがセンサ画素読み出し回路４１のサンプルキャパシタＣ_SAMに蓄積される。これにより、読み出し信号がローレベルＶ_RWS.Lになった後も、その行の選択期間（ｔ_row）中、センサ画素読み出し回路４１からセンサカラムアンプ４２への出力電圧Ｖ_Sは、図６に示すように、センサ出力Ｖ_SOUTのピーク値と等しいレベルに保持される。

次に、センサカラムアンプ４２の動作について、図７を参照しながら説明する。図７に示すように、センサ画素読み出し回路４１から、各列の出力電圧Ｖ_Sj（ｊ＝１〜Ｎ）が、センサカラムアンプ４２のＮ個のカラムアンプへ入力される。図７に示すように、各カラムアンプは、トランジスタＭ６，Ｍ７から構成されている。センサカラム走査回路４３によって生成されるカラムセレクト信号ＣＳ_jが、１つの行の選択期間（ｔ_row）中に、Ｎ列のカラムのそれぞれに対して順次ＯＮとなることにより、センサカラムアンプ４２中のＮ個のカラムアンプのうちいずれか１つのみのトランジスタＭ６がＯＮとなり、そのトランジスタＭ６を介して、各列の出力電圧Ｖ_Sj（ｊ＝１〜Ｎ）のいずれかのみが、センサカラムアンプ４２からの出力Ｖ_COUTとして出力される。バッファアンプ６は、センサカラムアンプ４２から出力されたＶ_COUTをさらに増幅し、パネル出力（光センサ信号）Ｖ_outとして信号処理回路８へ出力する。

なお、センサカラム走査回路４３は、上述のように光センサの列を１列ずつ走査するようにしても良いが、これに限定されず、光センサの列をインタレース走査する構成としても良い。また、センサカラム走査回路４３が、例えば４相等の多相駆動走査回路として形成されていても良い。

以上の構成により、本実施形態にかかる表示装置は、第１の動作モードによって、画素領域１において画素毎に形成されたフォトダイオードＤ１の受光量に応じたパネル出力Ｖ_OUTを得る。パネル出力Ｖ_OUTは、信号処理回路８に送られてＡ／Ｄ変換され、パネル出力データとしてメモリ（図示せず）に蓄積される。つまり、このメモリには、画素領域１の画素数（光センサ数）と同数のパネル出力データが蓄積されることとなる。信号処理回路８では、メモリに蓄積されたパネル出力データを用いて、画像取り込みやタッチ領域の検出等の各種信号処理を行う。なお、本実施形態では、信号処理回路８のメモリに、画素領域１の画素数（光センサ数）と同数のパネル出力データを蓄積するものとしたが、メモリ容量等の制約により、必ずしも画素数と同数のパネル出力データを蓄積することを要しない。

なお、本実施形態の表示装置は、画素領域１における画素毎の光センサ信号を読み出す第１の動作モード以外に、パネル出力の補正用の第１のパネル出力Ｖ_Blackを得るために、リセット信号をハイレベルにした後に読み出し信号をハイレベルにする第２の動作モードと、パネル出力の補正用の第２のパネル出力Ｖ_Whiteを得るために、読み出し信号をローレベルに保ち、リセット信号のみを所定の時間間隔で供給する第３の動作モードとを有する。補正用の第１のパネル出力Ｖ_Blackは、画素内の光センサの充電初期レベルであり、黒レベルのオフセット値として用いられる。補正用の第２のパネル出力Ｖ_Whiteは、センサカラムアンプやバッファアンプ等のオフセット値として用いられる。

第１〜第３の動作モードは、リセット信号および読み出し信号のパターンが互いに異なる。図８は、第１〜第３の動作モードのそれぞれにおけるリセット信号および読み出し信号のパターンの一例を示す波形図である。図１０は、第１〜第３の動作モードのそれぞれにおけるリセット信号および読み出し信号のパターンの他の例を示す波形図である。図８および図１０に示すように、第１の動作モードでは、センサロウドライバ５から配線ＲＷＳに供給される読み出し信号がハイレベルになった後に、配線ＲＳＴに供給されるリセット信号がハイレベルとなる。図８の例では、第１の動作モードにおいては、読み出し信号がハイレベルになっている間（読み出し信号がローレベルになる前）に、リセット信号がハイレベルに立ち上がる。図１０の例では、読み出し信号がハイレベルからローレベルに切り替わった後に、リセット信号がハイレベルに立ち上がる。

第２の動作モードでは、リセット信号がハイレベルになるタイミングと、読み出し信号がハイレベルになるタイミングが、第１の動作モードの場合と逆になっている。すなわち、図８に示すように、第２の動作モードでは、リセット信号がハイレベルになった後、読み出し信号がハイレベルになる。言い換えると、第１の動作モードでリセット信号がハイレベルになるタイミングにおいて、第２の動作モードでは読み出し信号をハイレベルとし、第１の動作モードで読み出し信号がハイレベルになるタイミングにおいて、第２の動作モードではリセット信号をハイレベルとする。なお、図８の例では、第１の動作モードおよび第２の動作モードにおいて、リセット信号の供給期間（リセット信号がハイレベルの期間）と、読み出し信号の供給期間（読み出し信号がハイレベルの期間）とが重なっており、センサ駆動信号のトータルの供給時間が短くて済む。なお、後述するように、これらのセンサ駆動信号の供給は、表示のブランキング期間に行われるので、このようにセンサ駆動信号のトータルの供給時間が短いと、ブランキング期間が短いダイアグラムの表示装置にも本発明を適用できるという利点がある。

図９（ａ）は、図８に示した第２の動作モードにおけるＶ_INTの波形図であり、図９（ｂ）は、図８に示した第３の動作モードにおけるＶ_INTの波形図である。図８および図９（ａ）に示すように、第２の動作モードでは、時刻ｔ１にリセット信号がハイレベルとなった時点で、Ｖ_INTの値はリセット信号のハイレベルの電位（Ｖ_RST.H）となる。その後、読み出し信号がハイレベルとなることにより、Ｖ_INTの値はＶ_B1まで上昇する。

なお、Ｖ_B1の値は、下記の式（４）で表される。

Ｖ_B1＝ΔＶ_RWS・Ｃ_INT／Ｃ_T ・・・（４）
ΔＶ_RWSは、読み出し信号のパルスの高さ（Ｖ_RWS.H−Ｖ_RWS.L）である。この電位Ｖ_INTはトランジスタＭ２の閾値電圧よりも高くなるので、トランジスタＭ２は導通状態となり、光センサからセンサ出力Ｖ_SOUTが読み出され、これに応じたパネル出力Ｖ_OUTが得られる。ただし、フォトダイオードＤ１自身が寄生容量を有するので、その寄生容量分に応じて、図９（ａ）に示すように、リセット信号の供給後にその寄生容量が充電されてＶ_INTの電位はＶ_B2まで降下する。この電位降下後のセンサ出力Ｖ_B2から得られるパネル出力Ｖ_OUTの値が、パネル出力の補正用の第１のパネル出力Ｖ_Blackとして用いられる。

図８および図９（ｂ）に示す第３の動作モードでは、リセット信号のタイミングおよびレベルは第１の動作モードと同じであるが、読み出し信号が常にローレベルである。これにより、第３の動作モード時は、接続点ＩＮＴの電位Ｖ_INTがトランジスタＭ２の閾値電圧よりも低いので、トランジスタＭ２は終始オフになっている。従って、第３の動作モード時にバッファアンプ６から出力されるパネル出力Ｖ_OUTは、画素領域１の光センサからのセンサ出力を含まず、センサ画素読み出し回路４１、センサカラムアンプ４２、およびバッファアンプ６等で生じるオフセットのみが反映された値となる。このときのパネル出力Ｖ_OUTの値が、パネル出力の補正用の第２のパネル出力Ｖ_Whiteとして用いられる。

なお、図８のセンサ駆動信号パターンでは、第１および第２の動作モードにおいて、読み出し信号がハイレベルとなっている期間と、リセット信号がハイレベルとなっている期間とが重複しているが、センサ駆動信号パターンの他の例として、図１０に示すようなパターンがある。

図１０の例では、第１および第２の動作モードにおいて、読み出し信号がハイレベルとなっている期間と、リセット信号がハイレベルとなっている期間とが重複しない。すなわち、第１の動作モードにおいては、読み出し信号がハイレベルからローレベルに切り替わった後に、リセット信号がハイレベルに立ち上がる。第２の動作モードにおいては、リセット信号がハイレベルからローレベルに切り替わった後に、読み出し信号がハイレベルに立ち上がる。図１０の例においても、第３の動作モードにおいて、リセット信号がハイレベルになるタイミングは、第１の動作モードと同じである。

図１０に示す第２の動作モードでは、リセット信号がハイレベルからローレベルに切り替わった時点から時刻ｔ２までの間は、まだ読み出し信号がハイレベルになっていないので、図１１（ａ）に示すように、Ｖ_INTの電位は、リセットレベル（Ｖ_RST.H）から、フォトダイオードＤ１の寄生容量への充電に応じて降下する。この間、Ｖ_INTの電位はトランジスタＭ２の閾値電圧よりも低いので、トランジスタＭ２はオフになっている。そして、時刻ｔ２に読み出し信号がハイレベルになることにより、光センサの黒レベルに相当するセンサ出力Ｖ_B3が読み出され、このセンサ出力Ｖ_B3に基づくパネル出力Ｖ_OUTの値が、パネル出力の補正用の第１のパネル出力Ｖ_Blackとして用いられる。

なお、図８および図１０に示した第１の動作モード〜第３の動作モードのセンサ駆動信号パターンは、いずれのモードも互いに独立したフレームで用いられるので、各モードのパターンを任意に組み合わせて実行することが可能である。例えば、図８に示した第１の動作モードのセンサ駆動信号パターンと、図１０に示した第２および第３の動作モードのセンサ信号パターンとを組み合わせて用いたり、図８に示した第１および第３の動作モードのセンサ駆動信号パターンと、図１０に示した第２の動作モードのセンサ駆動信号パターンとを組み合わせて用いたりしても良い。

なお、図８に示した第２の動作モードにおけるセンサ駆動信号パターンと、図１０に示した第２の動作モードにおけるセンサ駆動信号パターンとは、これらの信号パターンによって得られるＶ_INTの変遷パターンが、図９（ａ）および図１１（ａ）に示すように互いに異なるものの、フォトダイオードの寄生容量によるＶ_INTの電圧降下が、読み出し信号の供給を開始する前と後とのいずれで生じるかという点が異なるだけなので、これらの信号パターンのそれぞれによって得られるＶ_Blackに対する、フォトダイオードＤ１の寄生容量の影響の大きさに差異はない。

ただし、図８に示した第２の動作モードにおけるセンサ駆動信号パターンと、図１０に示した第２の動作モードにおけるセンサ駆動信号パターンとは、光センサ内のスイッチングトランジスタ（すなわちトランジスタＭ２）の寄生容量が、これらの信号パターンのそれぞれによって得られるＶ_Blackの精度に及ぼす影響の大きさが互いに異なる。その理由は、次のとおりである。

図８の第２の動作モードは、リセット信号と読み出し信号の供給期間に重なりがあることから、図９（ａ）に示すように、時刻ｔ２の直前の電圧降下時に、トランジスタＭ２がＯＮ状態になっている。従って、この動作モードによって得られるＶ_Blackの値（すなわち、図９（ａ）に示すＶ_B2）は、トランジスタＭ２のＯＮ状態での寄生容量の影響を受ける。一方で、図１０の第２の動作モードでは、リセット信号と読み出し信号の供給期間に重なりがないので、図１１（ａ）に示すように、時刻ｔ２の直前の電圧降下時に、トランジスタＭ２はＯＦＦ状態になっている。従って、この動作モードによって得られるＶ_Blackの値（すなわち、図１１（ａ）に示すＶ_B3）は、トランジスタＭ２のＯＦＦ状態での寄生容量の影響を受ける。トランジスタは、ＯＦＦ状態の寄生容量の方がＯＮ状態の寄生容量よりも小さいので、図１１（ａ）に示す時刻ｔ２直前のＶ_INTの電圧降下量の方が、図９（ａ）に示す時刻ｔ２直前のＶ_INTの電圧降下量よりも小さい。従って、図９（ａ）に示すＶ_B2の方が、図１１（ａ）に示すＶ_B3よりも電圧レベルが低くなる。図８の第１の動作モードおよび第３の動作モードで得られるパネル出力は、図８の第２の動作モードと同様に、トランジスタＭ２のＯＦＦ状態での寄生容量の影響を受けている。また、図１０の第１の動作モードおよび第３の動作モードで得られるパネル出力も、トランジスタＭ２のＯＦＦ状態での寄生容量の影響を受ける。従って、図８の第２の動作モードで得られるＶ_Blackの値（すなわち図９（ａ）に示すＶ_B2）は、トランジスタＭ２のＯＮ状態での寄生容量の影響を受けているという点で、図８の第３の動作モードで得られるＶ_Whiteの値、図１０の第２の動作モードで得られるＶ_Blackの値（すなわち図１１（ａ）に示すＶ_B3）、図１０の第３の動作モードで得られるＶ_Whiteの値とは異質の誤差要因を含んでいる。従って、補正用データの精度の観点からは、Ｖ_Blackの値を得るためには、図８の第２の動作モードのセンサ駆動信号パターンよりも、図１０の第２の動作モードのセンサ駆動信号パターンの方が好ましいと言える。

なお、上記の第２の動作モードおよび第３の動作モードによってセンサ駆動がなされるフレームは、第１の動作モードによってセンサ駆動がなされるフレームの合間に、所定の間隔で挿入されることが好ましい。すなわち、第１の動作モードによるセンサ駆動は、図４を参照して説明したように、ディスプレイの水平ブランキング期間等を利用して行われる。従って、例えば、垂直ブランキング期間や、画素領域の上下に１行または複数行設けられているダミーロウ（ダミー行）の水平走査期間において、第２の動作モードまたは第３の動作モードによるセンサ駆動がなされるフレームを挿入することが考えられる。なお、第２の動作モードと第３の動作モードとは、連続する２フレームで実行されても良いが、連続しないフレームで実行されても良い。また、第３の動作モードについては、画素毎のセンサ出力を得る必要がないので、任意の行（ロウ）の１行分のパネル出力が取得できれば良い。

ここで、第１の動作モードで得られる光センサ信号に対して信号処理回路８が行う、補正用の第１のパネル出力Ｖ_Blackと補正用の第２のパネル出力Ｖ_Whiteとを用いた補正処理について説明する。この補正処理は、以下の式（５）を用いて、画素毎に行う。すなわち、ある画素のパネル出力を信号処理回路８においてＡ／Ｄ変換した後の輝度データをＲとすると、補正後の輝度データＲ’は、
Ｒ’＝Ｌ×（Ｒ−Ｂ）／（Ｗ−Ｂ） ・・・（５）
となる。

なお、Ｌは、輝度データの階調数であり、信号処理回路８のＡ／Ｄコンバータの出力が８ビットであれば、Ｌ＝２５６である。Ｂは、補正用の第１のパネル出力Ｖ_BlackをＡ／Ｄ変換して得られる輝度データである。Ｗは、補正用の第２のパネル出力Ｖ_WhiteをＡ／Ｄ変換して得られる輝度データである。

以上のとおり、本実施形態にかかる表示装置では、第２の動作モードおよび第３の動作モードによるセンサ駆動がなされるフレームを適宜挿入することにより、補正用の第１のパネル出力Ｖ_Blackと補正用の第２のパネル出力Ｖ_Whiteとを取得し、信号処理回路８が、これらの出力に基づいて、第１の動作モードで得られる光センサ信号を補正する。これにより、表示装置の動作中に光センサ信号を自動的に補正することが可能となる。

［第２の実施形態］
本発明の第２の実施形態にかかる表示装置について、以下に説明する。なお、上述の第１の実施形態において説明した構成と同様の機能を有する構成については、同じ参照符号を付記し、その詳細な説明を省略する。

図１２は、第２の実施形態にかかる表示装置の第１〜第３の動作モードのそれぞれにおけるリセット信号および読み出し信号のパターンを示す波形図である。図１３（ａ）および図１３（ｂ）は、第２の動作モードおよび第３の動作モードのそれぞれにおける接続点ＩＮＴの電位Ｖ_INTの遷移を示す波形図である。

第１の実施形態にかかる表示装置では、第３の動作モードにおいて、読み出し信号が常にローレベルに維持される。これに対して、第２の実施形態にかかる表示装置は、第３の動作モードにおいて、図１２に示すように、リセット信号がハイレベルになった後に、通常の読み出し信号よりも振幅が小さい読み出しパルスを印加する。その他の点においては、第２の実施形態にかかる表示装置の構成および動作は、第１の実施形態にかかる表示装置と同じである。つまり、図１２に示すように、第２の実施形態にかかる表示装置において、第１の動作モードおよび第２の動作モードにおけるリセット信号および読み出し信号の波形は、第１の実施形態の図１０に示したパターンと同じである。従って、図１３（ａ）に示した第２の動作モードにおける接続点ＩＮＴの電位Ｖ_INTの遷移は、図１１（ａ）と同じである。

本実施形態における第２の動作モードでの読み出し信号の振幅ΔＶ_RWS.BLACKと、第３の動作モードでの読み出し信号の振幅ΔＶ_RWS.WHITEは、それぞれ下記の式（６），（７）により表される。

ΔＶ_RWS.BLACK＝Ｖ_RWS.H−Ｖ_RWS.L ・・・（６）
ΔＶ_RWS.WHITE＝（Ｖ_RWS.H−Ｖ_RWS.L）＋（Ｖ_F−ΔＶ_RST）・Ｃ_T／Ｃ_INT
＋ΔＶ_RST・Ｃ_PD／Ｃ_INT ・・・（７）
なお、ΔＶ_RWS.WHITEの値は、表示装置の製造工程の最終段階において、以下の（１）〜（３）の手順に従って設定される。

（１）まず、表示装置の光センサを第１の動作モードで駆動させながら、画素領域１に対して、当該表示装置の仕様内での最高照度レベルの光を照射し、その状態におけるパネル出力Ｖ_OUTを取得する。つまり、ここで取得されるＶ_OUTは、白レベルの飽和時（すなわち、光センサの容量出力のシフト量が飽和した状態）のパネル出力である。

（２）次に、光センサを第３の動作モードで駆動させながら、補正用の第２のパネル出力Ｖ_Whiteを取得する。そして、このときのパネル出力Ｖ_Whiteの値が、上記の（１）で取得されたパネル出力と等しくなるように、ΔＶ_RWS.WHITEのレベルを調整する。

（３）最後に、上記の（２）で調整されたΔＶ_RWS.WHITEの値を、センサロウドライバ５が参照可能な、ＥＥＰＲＯＭ等のメモリに記録する。

なお、論理的には、ΔＶ_RWS.WHITEの値は以下の数式によって表すことができる。まず、第３の動作モードにおいて、図１２および図１３（ｂ）に示すようにリセットパルスの後に読み出しパルスを印加した場合の接続点ＩＮＴの電位Ｖ_INTは、下記の式（８）で表される。

Ｖ_INT＝Ｖ_RST.H−Ｖ_F−ΔＶ_RST・Ｃ_PD／Ｃ_T
＋ΔＶ_RWS.WHITE・Ｃ_INT／Ｃ_T ・・・（８）
ここで、第１の動作モードにおいてセンサ出力が飽和レベル（白）であった場合は、接続点ＩＮＴの電位Ｖ_INTは、下記の式（９）で表される。

Ｖ_INT＝Ｖ_RST.L＋（Ｖ_RWS.H−Ｖ_RWS.L）・Ｃ_INT／Ｃ_T ・・・（９）
従って、第３の動作モードにおいて、白の飽和レベルに相当するパネル出力Ｖ_OUTを得るためには、式（８）のＶ_INTと式（９）のＶ_INTの値が互いに等しくなるように、ΔＶ_RWS.WHITEを決めれば良い。従って、下記の式（１０）より、ΔＶ_RWS.WHITEに関する上記の式（７）が得られる。

Ｖ_RST.H−Ｖ_F−ΔＶ_RST・Ｃ_PD／Ｃ_T＋ΔＶ_RWS.WHITE・Ｃ_INT／Ｃ_T
＝Ｖ_RST.L＋（Ｖ_RWS.H−Ｖ_RWS.L）・Ｃ_INT／Ｃ_T ・・・（１０）
第２の動作モードにおいて、読み出し信号がハイレベルになったときの接続点ＩＮＴの電位Ｖ_INTは、下記の式（１１）で表される。この電位Ｖ_INTはトランジスタＭ２の閾値電圧よりも高くなるので、トランジスタＭ２は導通状態となり、光センサからのセンサ出力Ｖ_SOUTに応じたパネル出力Ｖ_OUTが得られる。このときのパネル出力Ｖ_OUTの値が、パネル出力の補正用の第１のパネル出力Ｖ_Blackとして用いられる。

Ｖ_INT＝Ｖ_RST.H−Ｖ_F−ΔＶ_RST・Ｃ_PD／Ｃ_T＋ΔＶ_RWS.BLACK・Ｃ_INT／Ｃ_T
・・・（１１）
また、第３の動作モードにおいて、読み出し信号がハイレベルになったときの接続点ＩＮＴの電位Ｖ_INTは、上記の式（８）で表される。式（８）の電位Ｖ_INTもトランジスタＭ２の閾値電圧よりも高くなるので、トランジスタＭ２は導通状態となり、光センサからのセンサ出力Ｖ_SOUTに応じたパネル出力Ｖ_OUTが得られる。このときのパネル出力Ｖ_OUTの値が、パネル出力の補正用の第２のパネル出力Ｖ_Whiteとして用いられる。

このように第２の動作モードおよび第３の動作モードで得られたＶ_BlackとＶ_Whiteとを用いて、信号処理回路８が、第１の実施形態と同様に、第１の動作モードで得られる光センサ信号を補正する。以上のとおり、本実施形態にかかる表示装置においても、表示装置の動作中に光センサ信号を自動的に補正することができる。

なお、第１の実施形態における第３の動作モードと、第２の実施形態における第３の動作モードとの違いは次のとおりである。すなわち、第１の実施形態における第３の動作モードでは、読み出し信号は終始ローレベルであるので、トランジスタＭ２は非導通状態のままであり、パネル出力Ｖ_OUTの値は、フォトダイオードＤ１の受光状態を全く反映せず、フォトダイオードＤ１以外の回路素子に起因するオフセットのみを表した値となる。一方、第２の実施形態における第３の動作モードでは、ゼロより大きく、かつ、第１の動作モードや第２の動作モードにおける読み出し信号の振幅よりも小さい振幅ΔＶ_RWS.WHITEを有する読み出しパルスを、リセットパルスの後に印加する。このΔＶ_RWS.WHITEの値は、上述のように、第１の動作モードで光センサからのセンサ出力が白の飽和レベルであった場合のパネル出力Ｖ_OUTに相当するＶ_Whiteが得られるように決定されている。従って、第２の実施形態によれば、白の飽和レベルに相当するＶ_Whiteを用いて光センサ信号の補正を行えるので、オフセットだけでなく、ゲインについても正確に補正することが可能であるという点では、第１の実施形態よりも有利な効果を有している。

以上、本発明についての第１および第２の実施形態を説明したが、本発明は上述の各実施形態にのみ限定されず、発明の範囲内で種々の変更が可能である。

例えば、第１および第２の実施形態では、光センサに接続された配線ＶＤＤおよびＯＵＴが、ソース配線ＣＯＬと共用されている構成を例示した。この構成によれば、画素開口率が高いという利点がある。しかしながら、図１４に示すように、光センサ用の配線ＶＤＤおよびＯＵＴをソース配線ＣＯＬとは別個に設けた構成によっても、上記の実施形態と同様のセンサ駆動を行うことにより、表示装置の動作中に光センサ信号を自動的に補正できるという、上記の第１および第２の実施形態と同様の効果を得ることができる。

本発明は、光センサを画素内に有する画像取り込み機能付きの表示装置であって、特に、表示装置の動作中にパネル出力の補正が可能な表示装置として、産業上利用可能である。

Claims (9)

1. アクティブマトリクス基板を備えた表示装置であって、
   前記アクティブマトリクス基板の画素領域に設けられた光センサと、
   前記光センサに接続されたセンサ駆動配線と、
   前記光センサへ、前記センサ駆動配線を介して、センサ駆動信号を供給するセンサ駆動回路と、
   前記センサ駆動信号に従って前記光センサから読み出されたセンサ出力を増幅し、光センサ信号として出力するアンプ回路と、
   前記アンプ回路から出力された光センサ信号を処理する信号処理回路とを備え、
   前記センサ駆動回路が、動作モードとして、
   前記光センサへ、第１のパターンのセンサ駆動信号を供給することにより、光センサの受光量に応じた光センサ信号を前記信号処理回路へ出力する第１の動作モードと、
   前記光センサへ、第２のパターンのセンサ駆動信号を供給することにより、光センサが黒レベルを検出した場合に相当する補正用の第１の光センサ信号レベルを取得する第２の動作モードと、
   前記光センサへ、第３のパターンのセンサ駆動信号を供給することにより、光センサが白レベルを検出した場合に相当する補正用の第２の光センサ信号レベルを取得する第３の動作モードとを有し、
   前記信号処理回路において、前記第１の光センサ信号レベルと第２の光センサ信号レベルとを用いて、前記第１の動作モード時の光センサ信号を補正し、
   前記センサ駆動配線が、前記光センサに接続されたリセット信号配線と、前記光センサに接続された読み出し信号配線とを含み、
   前記センサ駆動信号が、前記リセット信号配線を介して前記光センサへ供給されるリセット信号と、前記読み出し信号配線を介して前記光センサへ供給される読み出し信号とを含み、
   前記第３の動作モードにおける読み出し信号の振幅が、前記光センサの容量出力のシフト量が飽和した状態に相当するセンサ出力を読み出す値である、表示装置。
2. 前記第１の動作モードにおいて、前記センサ駆動回路が、前記光センサへリセット信号を供給し、所定時間経過後に読み出し信号を供給することにより、前記所定時間内の光センサの受光量に応じた光センサ信号を前記信号処理回路へ出力し、
   前記第２の動作モードにおいて、前記センサ駆動回路が、前記光センサへ、リセット信号の供給を開始した後に読み出し信号を供給することにより、補正用の第１の光センサ信号レベルを取得し、
   前記第３の動作モードにおいて、前記センサ駆動回路が、前記光センサへ、リセット信号の供給を開始した後に、第１の動作モードにおける読み出し信号よりも振幅の小さい読み出し信号を供給することにより、補正用の第２の光センサ信号レベルを取得する、請求項１に記載の表示装置。
3. 前記第２の動作モードにおいて、前記センサ駆動回路が、リセット信号の供給が開始された後であって、リセット信号の供給が終了する前に、前記読み出し信号の供給を開始する、請求項２に記載の表示装置。
4. 前記第３の動作モードにおいて、前記センサ駆動回路が、リセット信号の供給が開始された後であって、リセット信号の供給が終了する前に、前記読み出し信号の供給を開始する、請求項２に記載の表示装置。
5. 前記第２の動作モードにおいて、前記センサ駆動回路が、リセット信号の供給が開始された後であって、かつ、リセット信号の供給が終了した後に、前記読み出し信号の供給を開始する、請求項２に記載の表示装置。
6. 前記第３の動作モードにおいて、前記センサ駆動回路が、リセット信号の供給が開始された後であって、かつ、リセット信号の供給が終了した後に、前記読み出し信号の供給を開始する、請求項２に記載の表示装置。
7. 前記光センサが、１つのフォトダイオードと、前記フォトダイオードのカソードに接続されたコンデンサとを含み、
   前記第３の動作モードにおける読み出し信号の振幅ΔＶ_RWS.WHITEが、下記の式により求められる、請求項１に記載の表示装置。
   ΔＶ_RWS.WHITE＝（Ｖ_RWS.H−Ｖ_RWS.L）＋（Ｖ_F−ΔＶ_RST）・Ｃ_T／Ｃ_INT
   ＋ΔＶ_RST・Ｃ_PD／Ｃ_INT
   ΔＶ_RST＝Ｖ_RST.H−Ｖ_RST.L
   なお、Ｖ_RWS.Hは第１の動作モードにおける読み出し信号のハイレベル電位、Ｖ_RWS.Lは第１の動作モードにおける読み出し信号のローレベル電位、Ｖ_Fは前記フォトダイオードの順方向電圧、Ｖ_RST.Hはリセット信号のハイレベル電位、Ｖ_RST.Lはリセット信号のローレベル電位、Ｃ_Tは前記フォトダイオードとコンデンサとの接続点の容量、Ｃ_PDは前記フォトダイオードの容量、Ｃ_INTは前記コンデンサの容量である。
8. 前記光センサが、１つのセンサ用スイッチング素子を有している請求項１〜７のいずれか１項に記載の表示装置。
9. 前記アクティブマトリクス基板に対向する対向基板と、
   前記アクティブマトリクス基板と対向基板との間に挟持された液晶とをさらに備えた、請求項１〜８のいずれか一項に記載の表示装置。

Images