JP2007018458A - 表示装置、センサ信号の補正方法並びに撮像装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】光センサ素子と表示素子を含み、互いに同等な構造を持つ複数の画素部Pの一部が、遮光膜8によって遮光される。この複数の画素部の各々に含まれる光センサ素子が発生するセンサ信号は、センサ制御部61の制御にしたがって読み出され、補正部63に供給される。補正部63では、遮光膜8により遮光されていない画素部から読み出されるセンサ信号が、遮光膜8により遮光された画素部から読み出されるセンサ信号に基づいて補正される。
【選択図】 図1
Description
遮光された画素部から読み出されるセンサ信号は、遮光されていない状態で入射される光とは異なる要因で生成される。このセンサ信号は、遮光されていない他の画素部と同等な構造を持つ画素部において生成されるため、遮光されていない他の画素部のセンサ信号に含まれる上記異なる要因で生成される信号成分に対して一定の相関性を有している。したがって、上記補正部では、遮光されていない画素部から読み出されるセンサ信号に含まれる、入射光と異なる要因で生成される信号成分の影響が補正される。
これにより、遮光されていない画素部から読み出されるセンサ信号に加算される、入射光と異なる要因の信号成分が補正される。
この表示制御部は、上記遮光膜によって遮光された画素部に含まれる表示素子の輝度を最大値に設定しても良い。あるいは、上記遮光膜によって遮光された画素部に含まれる表示素子の輝度を、当該画素部に隣接するとともに上記遮光膜により遮光されていない画素部に含まれる表示素子の輝度と同じ値に設定しても良い。または、上記遮光膜によって遮光された画素部に含まれる表示素子の輝度を、上記遮光膜により遮光されていない画素部に含まれる表示素子の輝度の平均値に設定しても良い。
本実施形態に係る表示装置は、例えば図1に示すように、画素アレイ1と、走査線駆動部2と、信号線駆動部3と、センサ制御線駆動部4と、センサ出力部5と、制御部6と、記憶部7とを有する。
表示素子は、例えば液晶を用いて構成される液晶表示素子である。液晶表示素子は、透明な2つの基板の間に挟まれた液晶分子の配向を信号線駆動部3から供給される電圧に応じて変化させることにより、光の透過率を変化させる。液晶を挟む2つの基板の一方には、走査線駆動部2からの駆動信号に応じて液晶に加える電圧をオンオフするための回路が設けられており、この回路は例えばTFT素子によって構成される。
光センサ素子は、外部から入射する光を電気に変換し、センサ信号として出力する。光センサ素子は、例えばTFT素子やフォトダイオードなどによって構成される。
図3の例に示す画素部Pは、液晶表示素子21と光センサ素子22を有する。
トランジスタQ1のゲートは走査線駆動部2の走査線G1に接続され、そのソースは画素信号線S1に接続される。またトランジスタQ1のドレインは、信号線S1からの電圧を液晶LCに印加するための電極(画素電極)に接続され、この画素電極と補助容量線CSとの間に補助容量C1が接続される。補助容量線CSは、液晶LCを挟んで画素電極と対向する側の基板に形成される共通電極に接続される。
キャパシタC2の両端には、トランジスタQ3が接続される。トランジスタQ3のゲートは、センサ制御線の1つであるリセット線RSTに接続される。
トランジスタQ4のゲートはキャパシタQ2とトランジスタQ2との接続点に接続され、そのドレインは電源線VDDに接続され、そのソースはトランジスタQ5を介してセンサ信号線S2に接続される。
トランジスタQ5のゲートは、センサ制御線の1つである走査線G2に接続される。
センサ制御線駆動部4によって走査線G2にパルス電圧が印加されると、これに接続されるトランジスタQ5がオンする。トランジスタQ5がオンすると、トランジスタQ4のソースとセンサ信号線S2とが接続される。トランジスタQ4はソースフォロワ回路を構成しており、ゲート電圧に応じたソース電圧が生じるように電源線VDDからソースへ電流を流し込むため、センサ信号線S2の電圧は、キャパシタC2の充電電圧に応じた電圧が生じる。すなわち、センサ信号線S2には、入射光に応じた電圧が出力される。
遮光膜8は、例えば図1に示すように、行列の周縁に位置する画素部を遮光する。図1の例では、行列の上端、下端、左端、右端に位置する1行若しくは1列の画素部を遮光している。
走査線駆動部2は、行列状に配列された画素部Pの行ごとに設けられた走査線を、制御部6の制御にしたがって順番に駆動する。走査線駆動部2によってある行の走査線が駆動されると、この行に属する各画素部Pにおいて画素信号線から供給される画素信号が取り込まれ、表示素子の輝度が設定される。
センサ出力部5は、例えば各行の画素部Pからセンサ信号線を通じて出力されるセンサ信号を保持するサンプルホールド回路と、保持したセンサ信号を順番に取り出すシフト回路と、シフト回路によって順番に取り出されたセンサ信号をデジタル信号に変換するアナログ−デジタル変換回路とを有している。センサ出力部5からデジタル化されて出力されるセンサ信号を、以降の説明では画素データと呼ぶ。
例えば、表示制御部62は、遮光画素部に含まれる表示素子の輝度を最大値(すなわち白色)に設定する。これにより、表示素子から光センサ素子へ漏れる光の影響が遮光画素部のセンサ信号に強く現れるようにすることができる。
あるいは、表示制御部62は、遮光画素部に含まれる表示素子の輝度を、この遮光画素部に隣接する非遮光画素部に含まれる表示素子の輝度と同じ値に設定しても良い。これにより、表示素子から光センサ素子へ漏れる光がセンサ信号に与える影響を、隣接する2つの画素部において近似させることができる。
または、表示制御部62は、遮光画素部に含まれる表示素子の輝度を、画素アレイ1の一部若しくは全部の非遮光画素部に含まれる表示素子の輝度の平均値に設定しても良い。これにより、表示素子から光センサ素子へ漏れる光がセンサ信号に与える影響を、画素アレイ1において全体的に近似させることができる。
補正処理の第1の例では、行方向に配列された画素部Pの両端に位置する2つの画素部を遮光し、その画素データを用いて、同一の行に属する非遮光画素部の画素データを補正する。
図4の例では、第i行第j列の画素部を‘P(i,j)’と表し、そこで読み出される画素データを‘D(i,j)’と表している。
第i行には、‘2N+2’個の画素部が配列されている。この第i行の中で斜線により示した両端の画素部P(i,0)及びP(i,2N+1)は、遮光膜8によって遮光されている。
このグラフに示すように、遮光画素部は、近い位置に形成されるものほど近い値の画素データを発生する。これは、光センサ素子を構成する回路素子(TFT素子など)の特性が、基板上で近接しているほど近似することによる。
本例では、このような画素データの傾向を考慮し、なるべく近い遮光画素部で読み出された画素データを用いて非遮光画素部の画素データを補正する。
列番号jが‘1≦j≦N’の場合、補正部63は、画素データD(i,0)に基づいて画素データD(i,j)を補正する。例えば、画素データD(i,j)と画素データD(i,0)との差を演算する。
列番号jが‘N+1≦j≦2N’の場合、補正部63は、画素データD(i,2N+1)に基づいて画素データD(i,j)を補正する。例えば、画素データD(i,j)と画素データD(i,2N+1)との差を演算する。
センサ制御部61の制御に応じて、センサ制御線駆動部4が第i行のセンサ制御線を駆動すると、第i行に属する画素部がそれぞれセンサ信号線にセンサ信号を出力するため、センサ出力部5は第i行の画素データを出力する。
補正部63は、センサ出力部5から出力される第i行の画素データのうち、両端の遮光画素部の画素データを用いて、その間に位置する非遮光画素部の画素データを補正する。
すなわち、遮光画素部P(i,0)に近い位置にある非遮光画素部から読み出された画素データは画素データD(i,0)によって補正し、遮光画素部P(i,2N+1)に近い位置にある非遮光画素部から読み出された画素データは画素データD(i,2N+1)によって補正する。
補正部63は、補正した1行分の画像データを記憶部7に格納する。
1行分の補正処理が終わると、センサ制御部61は、画素アレイの全エリアの画素データを読み出したかどうか判定する。全エリアの画素データを読み出した場合は1フレーム分の処理を終了し、まだ読み出していない場合は、次の第(i+1)行においてステップST101,ST102の処理を繰り返す。
次に、補正処理の第2の例について説明する。
本例の補正処理では、行の両端に位置する2つの遮光画素部の画素データに応じて、行方向の位置を変数とした所定の補正関数を決定し、この補正関数を用いて非遮光画素部の画素データを補正する。
補正部63は、行方向の位置を表す列番号x(=0,…,2N+1)を変数として、例えば次式で表される第i行の補正関数Fi(x)を決定する。
Fi(x)=Ai×x+Bi …(1)
Ai=(D2−D1)/(2N+1) …(2)
Bi=D1 …(3)
ただし、
D1=D(i,0);
D2=D(i,2N+1);
補正部63は、非遮光画素部の画素データD(i,j)を、この補正関数Fi(x)の値に基づいて補正する。例えば、画素データD(i,j)と補正関数Fi(x)との差を演算する。
ステップST105において、センサ制御部61は、センサ出力部5から出力される1行分の画素データをラインメモリ(不図示)に一旦格納する。また、これと並行して補正部63は、センサ出力部5から出力される画素データD1,D2に応じて補正関数Fi(x)の傾きAiと切片Biを演算し、その演算結果をレジスタ(不図示)に一旦格納する。
ステップST102では、レジスタに格納した傾きAiと切片Biを用いて各列(x=1,…,2N)の補正関数Fi(x)の値を算出し、これに基づいて非遮光画素部の画素データD(i,j)の補正を行う(例えば両者の差を求める)。
このように、補正処理を複数のステップに分けて実行することによって、各ステップにおける補正処理の遅延を短くすることができるため、センサ出力部5における画素データの出力周期を伸ばすことなく補正処理を行うことができる。
次に、補正処理の第3の例について説明する。
本例では、行の両端及び列の両端にそれぞれ遮光画素部を配置し、それらの画素データを用いて非遮光画素部の画素データを補正する。
図8の例では、図4と同様に、第i行第j列の画素部を‘P(i,j)’と表し、そこで読み出される画素データを‘D(i,j)’と表している。
第i行には、‘2N+2’個の画素部が配列されている。この第i行の中で斜線により示した両端の画素部P(i,0)及びP(i,2N+1)は、遮光膜8によって遮光されている。
第j列には、‘2M+2’個の画素部が配列されている。この第j列の中で斜線により示した両端の画素部P(0,j)及びP(2M+1,j)は、遮光膜8によって遮光されている。
図8の上端と下端のグラフは、遮光画素部の画素データが行方向の位置に応じて変化する様子を示している。図8の上端のグラフは、第0行の遮光画素部から読み出される画素データD(0,x)が列番号xに応じて変化する様子を示す。図8の下端のグラフは、第(2M+1)行の遮光画素部から読み出される画素データD(2M+1,x)が列番号xに応じて変化する様子を示す。
非遮光画素部P(i,j)の画素データD(i,j)を、非遮光画素部P(i,j)と距離的に近い位置にある遮光画素部P(i,0)又はP(i,2N+1)の何れか一方の画素データと、非遮光画素部P(i,j)と距離的に近い位置にある遮光画素部P(0,j)又はP(2M+1,j)の何れか一方の画素データとの平均値に基づいて補正する。
行番号iが‘1≦i≦M’かつ列番号jが‘1≦j≦N’の場合、補正部63は、画素データD(0,j)及びD(i,0)の平均値に基づいて画素データD(i,j)を補正する。
行番号iが‘1≦i≦M’かつ列番号jが‘N+1≦j≦2N’の場合、補正部63は、画素データD(0,j)及びD(i,2N+1)の平均値に基づいて画素データD(i,j)を補正する。
行番号iが‘M+1≦i≦2M’かつ列番号jが‘1≦j≦N’の場合、補正部63は、画素データD(2M+1,j)及びD(i,0)の平均値に基づいて画素データD(i,j)を補正する。
行番号iが‘M+1≦i≦2M’かつ列番号jが‘N+1≦j≦2N’の場合、補正部63は、画素データD(2M+1,j)及びD(i,2N+1)の平均値に基づいて画素データD(i,j)を補正する。
センサ制御部61は、センサ制御部線駆動部4及びセンサ出力部5を制御して画素アレイ1の全エリアの画素データを読み出し、これを記憶部7に書き込む。
補正部63は、記憶部7に格納した画素アレイ1の全エリアの画素データから、遮光画素部の画素データを読み出す。そして、行番号iと列番号jに応じた上述の平均値を算出し、補正用データとして記憶部7に格納する。
補正部63は、ステップST203において算出した補正用データと、ステップST202において格納した画素データを記憶部7からそれぞれ読み出し、非遮光画素部の画素データを補正する。そして、補正後の画素データを記憶部7に書き戻す。
本例の補正処理では、行の両端に位置する2つの遮光画素部の画素データに応じて、行方向の位置を変数とした所定の補正関数を決定するとともに、列の両端に位置する2つの遮光画素部の画素データに応じて、列方向の位置を変数とした所定の補正関数を決定する。そして、この2つ補正関数の平均値を用いて非遮光画素部の画素データを補正する。
補正部63は、行方向の位置を表す列番号x(=0,…,2N+1)を変数として、例えば先の式(1)で表される第i行の補正関数Fi(x)を決定する。
また、補正部63は、列方向の位置を表す行番号y(=0,…,2M+1)を変数として、次式で表される第j列の補正関数Gj(y)を決定する。
Gj(y)=Ci×y+Di …(4)
Ci=(D4−D3)/(2M+1) …(5)
Di=D3 …(6)
ただし、
D3=D(0,j);
D4=D(2M+1,j);
遮光画素部から読み出されるセンサ信号は、例えばTFT素子の暗電流など、遮光されていない状態で入射される光とは異なる要因で生成される。遮光画素部は非遮光画素部と同等の構造を持っているため、遮光画素部において生成されるセンサ信号は、非遮光画素部のセンサ信号に含まれる上記の要因(暗電流など)に応じて生成される信号成分に対して、一定の相関性を有している。
したがって、遮光画素部から読み出されるセンサ信号に基づいて非遮光画素部から読み出されるセンサ信号を補正することにより、後者のセンサ信号に含まれる入射光と異なる要因で生成される信号成分の影響を低減し、バラツキや変動を抑制することができる。
Claims (13)
- 各々が光センサ素子と表示素子を含み、互いに同等な構造を持つ複数の画素部と、
上記複数の画素部の一部を遮光する遮光膜と、
上記複数の画素部の各々に含まれる光センサ素子が発生するセンサ信号を読み出す読み出し部と、
上記遮光膜によって遮光されていない画素部から読み出されるセンサ信号を、上記遮光膜によって遮光された画素部から読み出されるセンサ信号に基づいて補正する補正部と
を有する表示装置。 - 上記補正部は、上記遮光された一の画素部から読み出される一のセンサ信号若しくは上記遮光された複数の画素部から読み出される複数のセンサ信号の平均値と、上記遮光されていない画素部から読み出されるセンサ信号との差を演算する、
請求項1に記載の表示装置。 - 上記複数の画素部は、行列状に配列されており、
上記遮光膜は、上記行列の周縁に位置する画素部の少なくとも一部を遮光する、
請求項1に記載の表示装置。 - 上記遮光膜は、上記行列の各行の両端に位置する第1画素部及び第2画素部をそれぞれ遮光し、
上記読み出し部は、上記行列の各行を順に選択し、選択した行に属する画素部のセンサ信号を読み出し、
上記補正部は、上記読み出し部において上記行列の一の行からセンサ信号が読み出される場合、当該一の行において遮光されていない画素部から読み出されるセンサ信号を、当該一の行において当該画素部に近い上記第1画素部又は上記第2画素部の何れか一方から読み出されるセンサ信号に基づいて補正する、
請求項3に記載の表示装置。 - 上記遮光膜は、上記行列の各行の両端に位置する第1画素部及び第2画素部をそれぞれ遮光し、
上記読み出し部は、上記行列の各行を順に選択し、選択した行に属する画素部のセンサ信号を読み出し、
上記補正部は、上記読み出し部において上記行列の一の行からセンサ信号が読み出される場合、当該一の行に属する上記第1画素部及び上記第2画素部から読み出されるセンサ信号に応じて、当該一の行における行方向の位置を変数とした第1の補正関数を決定し、当該一の行において遮光されていない画素部のセンサ信号を、当該画素部の行方向の位置に応じて決まる上記第1の補正関数の値に基づいて補正する、
請求項3に記載の表示装置。 - 上記遮光膜は、上記行列の各行の両端に位置する第1画素部及び第2画素部、並びに、上記行列の各列の両端に位置する第3画素部及び第4画素部をそれぞれ遮光し、
上記補正部は、上記行列の一の行及び上記行列の一の列に属するとともに遮光されていない一の画素部から読み出されるセンサ信号を、当該一の行において当該一の画素部に近い上記第1画素部又は上記第1画素部の何れか一方から読み出されるセンサ信号と、当該一の列において当該一の画素部に近い上記第3画素部又は上記第4画素部の何れか一方から読み出されるセンサ信号との平均値に基づいて補正する、
請求項3に記載の表示装置。 - 上記遮光膜は、上記行列の各行の両端に位置する第1画素部及び第2画素部、並びに、上記行列の各列の両端に位置する第3画素部及び第4画素部をそれぞれ遮光し、
上記補正部は、上記行列の一の行に属する上記第1画素部及び上記第2画素部から読み出されるセンサ信号に応じて、当該一の行における行方向の位置を変数とした第1の補正関数を決定するとともに、上記行列の一の列に属する上記第3画素部及び上記第4画素部のセンサ信号に応じて、当該一の列における列方向の位置を変数とした第2の補正関数を決定し、当該一の行及び当該一の列に属するとともに遮光されていない一の画素部から読み出されるセンサ信号を、当該一の画素部の行方向の位置に応じて決まる上記第1の補正関数の値と、当該一の画素部の列方向の位置に応じて決まる上記第2の補正関数の値との平均値に基づいて補正する、
請求項3に記載の表示装置。 - 上記遮光膜によって遮光された画素部に含まれる表示素子の輝度を最大値に設定する表示制御部を有する、
請求項1に記載の表示装置。 - 上記遮光膜によって遮光された画素部に含まれる表示素子の輝度を、当該画素部に隣接するとともに上記遮光膜により遮光されていない画素部に含まれる表示素子の輝度と同じ値に設定する表示制御部を有する、
請求項1に記載の表示装置。 - 上記遮光膜によって遮光された画素部に含まれる表示素子の輝度を、上記遮光膜により遮光されていない画素部に含まれる表示素子の輝度の平均値に設定する表示制御部を有する、
請求項1に記載の表示装置。 - 各々が光センサ素子と表示素子とを含み、互いに同等な構造を持つ複数の画素部を有した表示装置において、上記光センサ素子が発生するセンサ信号を補正する方法であって、
上記複数の画素部の光センサ素子が発生するセンサ信号を読み出す第1の工程と、
上記第1の工程で読み出された上記複数の画素部のセンサ信号のうち、遮光膜により遮光された画素部のセンサ信号に基づいて、上記遮光膜により遮光されていない画素部のセンサ信号を補正する第2の工程と
を有するセンサ信号の補正方法。 - 各々が光センサ素子と表示素子とを含み、互いに同等な構造を持ち、行列状に配列される複数の画素部を有した表示装置において、上記光センサ素子が発生するセンサ信号を補正する方法であって、
上記行列の各行を順に選択し、当該選択した行に属する画素部の光センサ素子が発生するセンサ信号を読み出す第1の工程と、
上記第1の工程において上記行列の一の行からセンサ信号が読み出されると、当該一の行において遮光膜により遮光されていない画素部のセンサ信号を、上記遮光膜により遮光された画素部のセンサ信号に基づいて補正する第2の工程と
を有するセンサ信号の補正方法。 - 各々が光センサ素子を含み、互いに同等な構造を持つ複数の画素部と、
上記複数の画素部の一部を遮光する遮光膜と、
上記複数の画素部の各々に含まれる光センサ素子が発生するセンサ信号を読み出す読み出し部と、
上記遮光膜によって遮光されていない画素部から読み出されるセンサ信号を、上記遮光膜によって遮光された画素部から読み出されるセンサ信号に基づいて補正する補正部と
を有する撮像装置。
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