電気光学装置及び電子機器
【課題】例えば、タッチパネル機能を有する液晶装置において、指等の指示手段を正確に検知する。
【解決手段】受光素子（１９１）及び（１９２）の夫々は、液晶装置（１）の動作時に、入射光（Ｌ２´）を受光し、各受光素子の受光感度に応じた出力電流を出力する。受光素子（１９１）及び（１９２）の夫々は、相互に電気的に並列に接続されている。より具体的には、受光素子（１９１）及び（１９２）は、導電膜（１９９）を介して相互に電気的に接続されているため、受光素子（１９１）及び（１９２）の少なくとも一方から出力された出力電流に応じて、読み出し信号線に出力信号が読み出される。
【解決手段】受光素子（１９１）及び（１９２）の夫々は、液晶装置（１）の動作時に、入射光（Ｌ２´）を受光し、各受光素子の受光感度に応じた出力電流を出力する。受光素子（１９１）及び（１９２）の夫々は、相互に電気的に並列に接続されている。より具体的には、受光素子（１９１）及び（１９２）は、導電膜（１９９）を介して相互に電気的に接続されているため、受光素子（１９１）及び（１９２）の少なくとも一方から出力された出力電流に応じて、読み出し信号線に出力信号が読み出される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、指等の指示手段が表示面を指示することによって当該表示面を介して各種情報を入力可能なタッチパネル機能を有する液晶装置等の電気光学装置、及びそのような電気光学装置を具備してなる直視型ディスプレイ等の電子機器の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の電気光学装置の一例である液晶装置では、複数の画素部毎に、或いは任意の個数の画素部を一群とする群毎に光センサを配置し、画素部を透過する透過光による画像表示、及び指等の指示手段を介した当該液晶装置への情報の入力を可能にする、所謂タッチパネル機能を有する液晶装置が提案されている。このような液晶装置では、指或いは指示部材等の指示手段が液晶装置の表示面に触れたこと、或いは表示面上で動いたことが光センサによって検知され、当該液晶装置への情報の入力が可能になっている。
【０００３】
このような液晶装置に搭載される光センサは、例えば縦型ＰＩＮダイオード或いは横型ＰＩＮダイオード等のフォトダイオード（例えば、特許文献１乃至４参照。）及び容量が相互に電気的に接続された回路構造を含んで構成されている。容量に蓄積された電荷は、入射光を受光したフォトダイオードに発生した光電流に応じて放電され、当該放電によって変化した電位に基づいて画像の階調レベルが特定される。より具体的には、例えば、画像が表示される表示領域のうち指示手段に重なる領域に配置された光センサ、言い換えれば指示手段の影に重なる領域に配置された光センサは、指示手段の影に対応した入射光の光量を検出し、指示手段に重ならない領域に配置された光センサは、指示手段によって遮られない外光を入射光としてその光量を検出し、光量の差に応じた各画像部分の階調レベルに差が設けられた画像が取得される。したがって、この種の液晶装置では、画像を表示する表示面から入射する入射光の光量を検出し、各光センサによって検出された入射光の光量の夫々に応じて階調レベルが特定された画像部分からなる画像に基づいて指示手段の位置が特定可能になる。
【０００４】
【特許文献１】特開平５−３３３３６９号公報
【特許文献２】特開平６−１８８４６号公報
【特許文献３】特開平６−１９４６８１号公報
【特許文献４】特開２００４−４５８７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、光センサに用いられるＰＩＮダイオード等のフォトダイオードは、当該ダイオードに照射される光の波長に対する受光感度がダイオードの素子構造、サイズ及び構成材料等の素子設計に応じて相互に異なる。したがって、液晶装置等の電気光学装置が画像を表示する表示面から当該電気光学装置の表示領域に入射する光を広い波長帯域の全ての範囲で正確に検出することが困難となる技術的問題点がある。このため、例えば、ＰＩＮダイオードが、特定の波長帯域に含まれる波長を有する光に対して高い感度を有し、他の波長帯域に含まれる波長を有する光に対して低い感度を有する場合には、当該他の波長帯域に含まれる光を遮る指示手段を正確に検知することが困難になり、タッチパネル機能が光の広い波長帯域において確保されないことになる。
【０００６】
よって、本発明は上記問題点等に鑑みてなされたものであり、例えば、指示手段によって遮られた光の波長帯域によらず、広い波長帯域において高い感度で指示手段を検知可能なタッチパネル機能を有する液晶装置等の電気光学装置、及びそのような電気光学装置を具備してなる直視型ディスプレイ等の電子機器を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る電気光学装置は上記課題を解決するために、基板上の表示領域に形成された複数の画素部と、前記表示領域に形成されており、表示面に入射する光の波長に対する受光感度を示す受光感度特性が相互に異なる第１受光素子及び第２受光素子とを備える。
【０００８】
本発明に係る電気光学装置によれば、複数の画素部は、基板上の表示領域において、例えば、マトリクス状に配列されており、各画素部が各々に供給された画像信号に応じた輝度で光を表示領域に出射することによって、表示領域に画像が表示される。
【０００９】
第１受光素子及び第２受光素子は、前記表示領域に形成されており、当該電気光学装置の表示面に入射する光を受光する。第１受光素子及び第２受光素子が、表示領域に入射した光を検出することによって、例えば、表示面を指示する指等の指示手段が検知される。このような第１受光素子及び第２受光素子は、表示面に入射する光の波長に対する受光感度を示す受光感度特性が相互に異なっている。より具体的は、例えば、素子構造、サイズ、或いは構成材料等の各種素子設計が相互に異なるように形成されることによって、受光感度特性が相互に異なるように第１受光素子及び第２受光素子の夫々が基板上に形成されている。
【００１０】
ここで、「受光感度特性」とは、受光感度のピーク波長と、光の波長に対する受光感度の変化とによって特定される光の検出性能を意味する。したがって、本発明に係る電気光学装置によれば、その動作時に第１受光素子及び第２受光素子を動作させることによって、これら受光素子の夫々における光の波長に対する受光感度の和が、第１受光素子及び第２受光素子含む受光部の受光感度になる。よって、本発明に係る電気光学装置によれば、受光感度特性が相互に異なる第１受光素子及び第２受光素子を同時に動作させることによって、表示面に入射する光のうち検出可能な光の波長帯域を一つの受光素子を用いる場合に比べて広げることが可能であり、一方の受光素子のみでは検出できない波長帯域の光も検出できる。加えて、第１受光素子及び第２受光素子の両方で光を検出可能な波長帯域では、一つの受光素子を用いて光を検出場合に比べて、受光感度を高めることが可能である。
【００１１】
よって、本発明に係る電気光学装置によれば、例えば、表示面を指示する指示手段によって遮られた光の波長が光の検出機会毎に異なる場合であっても、確実に指示手段を検知することができ、当該電気光学装置のタッチパネル機能を高めることが可能になる。
【００１２】
本発明に係る電気光学装置の一の態様では、前記第１受光素子及び前記第２受光素子は、互いに電気的に並列に接続されていてもよい。
【００１３】
この態様によれば、表示面に入射した光が第１受光素子及び第２受光素子の夫々に照射されることによって、これら受光素子の夫々に生じる光電流の電流値の和に応じた出力信号が、表示面に入射した光に対する出力値として出力される。したがって、例えば、第１受光素子及び第２受光素子の一方に生じた光電流が微弱であっても、指示手段を検知可能な光電流が他方の受光素子から出力されるため、一方の受光素子を用いて指示手段を検知する場合に比べて、正確に指示手段を検知可能である。即ち、表示面に入射した光を検出可能なように、第１受光素子及び第２受光素子の一方が他方の受光素子が検出できない波長帯域の光を検出することによって、一つの受光素子を用いて指示手段を検知する場合に比べて、正確に指示手段を検知できる。
【００１４】
加えて、この態様によれば、第１受光素子及び第２受光素子を相互に電気的に接続する端子部等の接続手段をこれら受光素子で共用することができ、電気光学装置の構造を簡略な構造にすることが可能である。
【００１５】
本発明に係る電気光学装置の他の態様では、前記画素部は、前記基板上の一の層に形成された一の半導体層を含む画素スイッチング用素子を有しており、前記第１受光素子は、前記一の層に形成された他の半導体層の一部を構成する第１受光層を有しており、前記第２受光素子は、前記一の層と異なる他の層に形成された第２受光層を有しており、前記一の半導体層及び前記他の半導体層は、互いに共通の工程によって形成されていてもよい。
【００１６】
この態様によれば、画素スイッチング用素子は、例えば、一の層に形成された一の半導体層を活性層として含むＴＦＴ等の半導体素子である。第１受光素子が有する第１受光層は、例えば、画素スイッチング用ＴＦＴの活性層が形成された一の層と同層に形成された他の半導体層の一部を構成している。他方、前記第２受光素子は、前記一の層と異なる他の層に形成された第２受光層を有している。したがって、第１受光素子及び第２受光素子の夫々が有する第１受光層及び第２受光層の夫々は、基板上において互いに異なる層に形成されている。
【００１７】
前記一の半導体層及び前記他の半導体層は、基板上の一の層に形成されているため、互いに共通の工程によって形成することができる。より具体的には、例えば、ポリシリコン層等の半導体層を一の層に形成した後、一の半導体層及び他の半導体層の夫々を画素スイッチング用素子及び第１受光層の夫々のレイアウトに応じた平面パターンとなるように、同時に、或いは並行してパターニングすることによって、相互に共通の工程で形成可能である。
【００１８】
したがって、この態様によれば、別々の工程によって第１受光素子及び第２受光素子を形成する場合に比べて、電気光学装置の製造プロセスを簡便化することが可能である。
【００１９】
この態様では、前記第１受光層及び前記第２受光層のサイズは相互に異なっていてもよい。
【００２０】
この態様によれば、優先的に検出される光を設定することが可能である。より具体的には、例えば、検出すべき光の波長に応じて、記第１受光層及び前記第２受光層のうち当該波長を含む波長帯域で光を検出可能な一方の受光層のサイズを他方より大きく設定しておくことによって、当該一方の受光層によって検出可能な光を優先的に検出できることになり、検出可能な光の波長帯域を広げつつ、特定の波長帯域の検出性能を選択的に高めることが可能である。
【００２１】
本発明に係る電気光学装置の他の態様では、前記第１受光素子及び前記第２受光素子は、前記基板上において互いに重なるように形成されていてもよい。
【００２２】
この態様によれば、前記第１受光素子及び前記第２受光素子のうち一方の受光素子によって検出可能な波長帯域から外れた波長を有する光は、当該一方の受光素子を透過して他方の受光素子に照射され、当該他方の受光素子に検出される。したがって、表示領域のうち第１受光素子及び第２受光素子が占める領域の割合を狭めつつ、これら受光素子を含む光センサ部による光の検出性能を低下させることがない。したがって、例えば、液晶装置等の電気光学装置において、複数の画素部による画像表示を阻害しないように、これら画素部における開口領域、即ち、画素部が占める領域のうち配線等によって遮光されない実質的に光が透過する領域に第１受光素子及び第２受光素子を形成した場合であっても、これら受光素子が相互に重ならないように配置されている場合に比べて、開口領域を広げることが可能である。したがって、この態様によれば、電気光学装置が表示領域に表示する画像の輝度を低下させることなく、且つタッチパネル機能も確保できる利点がある。
【００２３】
本発明に係る電気光学装置の他の態様では、前記第１受光素子及び前記第２受光素子は、前記基板上において互いに重ならないように形成されていてもよい。
【００２４】
この態様によれば、表示面に入射した光が第１受光素子及び第２受光素子の夫々に直接、即ち、第１受光層及び第２受光層の一方の受光層に他方の受光層を介すことなく照射されるため、これら受光素子の夫々の受光感度特性に応じて広い波長帯域全体で光を検出することが可能である。加えて、この態様によれば、これら受光素子の夫々によって検出可能な光の波長帯域を超えた広い波長帯域の範囲内で光を検出可能である。
【００２５】
本発明に係る電気光学装置の他の態様では、前記第１受光素子は、前記他の半導体層の一部を構成し、且つ前記第１受光層に電気的に接続されたＰ型導電領域及びＮ型導電領域が前記第１受光層の受光面に重ならない横型ＰＩＮダイオードであってもよい。
【００２６】
この態様によれば、Ｐ型導電領域及びＮ型導電領域の夫々が第１受光層に重なることによって生じる可能性がある受光感度の低下を生じさせることなく第１受光層を形成できる。
【００２７】
本発明に係る電気光学装置の他の態様では、前記第２受光素子は、前記第２受光層と、前記第２受光層の両面の夫々において前記第２受光層に重なり、且つ前記第２受光層に電気的に接続されたＰ型導電領域及びＮ型導電領域とを有する縦型ＰＩＮダイオードであってもよい。
【００２８】
この態様によれば、順次Ｐ型導電領域、第２受光層、及びＮ形導電領域を形成することによって、例えば、第１受光素子上に第２受光素子としての縦型ＰＩＮダイオードを形成可能である。
【００２９】
この態様では、前記縦型ＰＩＮダイオードは、前記Ｐ型導電領域及び前記Ｎ型導電領域のうち前記第２受光層上に形成された上側領域に重なり、且つ前記上側領域上において前記上側領域に電気的に接続された透明な上電極を有していてもよい。
【００３０】
この態様によれば、縦型ＰＩＮダイオードの上層側から光が当該縦型ＰＩＮダイオードに入射する場合であっても、上電極によって光が遮られることがなく、指示手段によって遮られた光を正確に検出可能である。
【００３１】
本発明に係る電気光学装置の他の態様では、前記縦型ＰＩＮダイオードは、前記Ｐ型導電領域及び前記Ｎ型導電領域のうち前記第２受光層下に形成された下側領域に重なり、且つ前記下側領域下において前記下側領域に電気的に接続された透明な下電極を有していてもよい。
【００３２】
この態様によれば、縦型ＰＩＮダイオードを透過した光を横型ＰＩＮダイオードで検出可能になり、指示手段を正確に検出可能である。
【００３３】
本発明に係る電子機器は上記課題を解決するために、上述した本発明の電気光学装置を具備してなる。
【００３４】
本発明に係る電子機器によれば、上述した本発明に係る電気光学装置を具備してなるので、タッチパネル機能を各々有する携帯電話、電子手帳、ワードプロセッサ、ビューファインダ型又はモニタ直視型のビデオテープレコーダ、テレビ電話、ＰＯＳ端末等の各種電子機器を実現できる。
【００３５】
本発明のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施形態から明らかにされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、図面を参照しながら本発明に係る電気光学装置及び電子機器の各実施形態を説明する。本実施形態では、本発明に係る電気光学装置の一例としてタッチパネル機能を有する液晶装置を挙げている。
【００３７】
＜１−１：液晶装置の全体構成＞
先ず、図１及び図２を参照しながら、本実施形態に係る液晶装置１の全体構成を説明する。図１は、ＴＦＴアレイ基板をその上に形成された各構成要素と共に対向基板の側から見た液晶装置１の平面図であり、図２は、図１のＩＩ−ＩＩ´断面図である。本実施形態に係る液晶装置１は、駆動回路内蔵型のＴＦＴアクティブマトリクス駆動方式で駆動される。
【００３８】
図１及び図２において、液晶装置１では、ＴＦＴアレイ基板１０と、対向基板２０とが対向配置されている。ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間に液晶層５０が封入されており、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０とは、複数の画素部が設けられた表示領域である画像表示領域１０ａの周囲に位置するシール領域に設けられたシール材５２により相互に接着されている。
【００３９】
シール材５２は、両基板を貼り合わせるための、例えば紫外線硬化樹脂、熱硬化樹脂等からなり、製造プロセスにおいてＴＦＴアレイ基板１０上に塗布された後、紫外線照射、加熱等により硬化させられたものである。シール材５２中には、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間隔（基板間ギャップ）を所定値とするためのグラスファイバ或いはガラスビーズ等のギャップ材が散布されている。
【００４０】
シール材５２が配置されたシール領域の内側に並行して、画像表示領域１０ａの額縁領域を規定する遮光性の額縁遮光膜５３が、対向基板２０側に設けられている。但し、このような額縁遮光膜５３の一部又は全部は、ＴＦＴアレイ基板１０側に内蔵遮光膜として設けられてもよい。尚、画像表示領域１０ａの周辺に位置する周辺領域が存在する。言い換えれば、本実施形態においては特に、ＴＦＴアレイ基板１０の中心から見て、この額縁遮光膜５３より以遠が周辺領域として規定されている。
【００４１】
液晶装置１は、データ線駆動回路１０１、走査線駆動回路１０４、及びセンサ用走査回路２０４を備えている。周辺領域のうち、シール材５２が配置されたシール領域の外側に位置する領域において、データ線駆動回路１０１及び外部回路接続端子１０２がＴＦＴアレイ基板１０の一辺に沿って設けられている。走査線駆動回路１０４は、この一辺に隣接する２辺の一方に沿い、且つ、額縁遮光膜５３に覆われるようにして設けられている。センサ用走査回路２０４は、画像表示領域１０ａを介して走査線駆動回路１０４に向かい合うように設けられている。走査線駆動回路１０４及びセンサ用走査回路２０４は、額縁遮光膜５３に覆われるように形成された複数の配線１０５によって相互に電気的に接続されている。
【００４２】
ＴＦＴアレイ基板１０上の周辺領域には、後述する光センサ部から出力された出力信号を処理するとともに、光量調整部による光量の絞り量を制御する回路部を含む制御回路部２０１が形成されている。制御回路部２０１または後述するその機能の一部である受光信号処理回路部２１５は画像表示領域１０ａとの接続を簡単にするためにデータ線駆動回路１０１と一体に形成することが好ましい。
【００４３】
外部回路接続端子１０２は、外部回路及び液晶装置１を電気的に接続する接続手段の一例であるフレキシブル（ＦＰＣ）基板２００に設けられた接続端子に接続されている。液晶装置１が有するバックライトは、ＦＰＣ２００に搭載されたＩＣ回路等から構成されるバックライト制御回路２０２によって制御される。
【００４４】
対向基板２０の４つのコーナー部には、ＴＦＴアレイ基板１０及び対向基板２０間の上下導通端子として機能する上下導通材１０６が配置されている。他方、ＴＦＴアレイ基板１０にはこれらのコーナー部に対向する領域において上下導通端子が設けられている。これらにより、ＴＦＴアレイ基板１０及び対向基板２０間で電気的な導通をとることができる。
【００４５】
図２において、ＴＦＴアレイ基板１０上には、画素スイッチング用のＴＦＴや走査線、データ線等の配線が形成された後の画素電極９ａ上に、配向膜が形成されている。他方、対向基板２０上には、対向電極２１の他、格子状又はストライプ状の遮光膜２３、更には最上層部分に配向膜が形成されている。液晶層５０は、例えば一種又は数種類のネマティック液晶を混合した液晶からなり、これら一対の配向膜間で、所定の配向状態をとる。
【００４６】
液晶装置１は、第１偏光板３０１、第２偏光板３０２、及びバックライト２０６を備えている。第１偏光板３０１は、対向基板２０上に配置されている。第２偏光板３０２は、ＴＦＴアレイ基板１０の図中下側においてバックライト２０６及びＴＦＴアレイ基板１０間に配置されている。液晶装置１は、その動作時に、第１偏光板３０１の両面のうち対向基板２０に臨まない側に位置する表示面３０１ｓに画像を表示する。
【００４７】
尚、図１及び図２に示したＴＦＴアレイ基板１０上には、これらのデータ線駆動回路１０１、走査線駆動回路１０４等の回路部に加えて、画像信号線上の画像信号をサンプリングしてデータ線に供給するサンプリング回路、複数のデータ線に所定電圧レベルのプリチャージ信号を画像信号に先行して各々供給するプリチャージ回路、製造途中や出荷時の当該電気光学装置の品質、欠陥等を検査するための検査回路等が形成されていてもよい。
【００４８】
＜１−２：液晶装置の回路構成＞
次に、図３を参照しながら、液晶装置１の回路構成を説明する。図３は、液晶装置１の主要な回路構成を示したブロック図である。
【００４９】
図３において、液晶装置１は、データ線駆動回路部１０１、走査線駆動回路部１０４、センサ感度調整回路部２０５、センサ用走査回路２０４、受光信号処理回路２１５、画像処理回路部２１６、及び表示部１１０を備えている。図１に示した制御回路部２０１は、センサ感度調整回路部２０５、受光信号処理回路部２１５及び画像処理回路部２１６を備えて構成されている。
【００５０】
表示部１１０は、後述するようにマトリクス状に配列された複数の画素部７２から構成されている。データ線駆動回路１０１及び走査線駆動回路１０４は、走査信号及び画像信号を所定のタイミングで表示部１１０に供給し、各画素部を駆動する。
【００５１】
センサ用走査回路部２０４は、液晶装置１の動作時に、後述する光センサ部を動作させるための信号を各光センサ部に供給する。受光信号処理回路部２１５は、ＴＦＴアレイ基板１０上の画像表示領域１０ａに設けられた光センサ部から出力された受光信号を処理する。
【００５２】
画像処理回路部２１６は、受光信号処理回路部２１５から供給された処理済信号に基づいて構成される画像データを処理する。画像処理回路部２１６は、表示部１１０が有する複数の光センサ部の夫々の受光信号に基づいて特定された画像から、表示面３０１ｓを指示する指等の指示手段を識別できた場合に、画像表示領域１０ａにおいて表示面３０１ｓを指示する指示手段の位置を特定し、特定された指示手段の位置をタッチ位置情報として外部回路部に出力する。他方、画像処理回路部２１６は、指示手段の位置が特定できない場合には、光センサ部の感度を補正するための補正信号をデータ線駆動回路１０１に供給する。この補正信号に基づいて、後述する光量調節部が入射光の光量を絞る絞り量が光量調節部毎に調節される。
【００５３】
＜１−３：液晶装置の具体的な構成＞
次に、図４乃至図１１を参照しながら、液晶装置１の具体的な構成を詳細に説明する。図４は、液晶装置１の画像表示領域１０ａにおける各種素子、配線等の等価回路である。図５は、図４に示した光検出回路部の電気的な構成を詳細に示した回路図である。図６は、画素部の図式的平面図である。図７は、図６のＶＩＩ−ＶＩＩ´断面図である。図８は、図６のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ´断面図である。図９は、図６のＩＸ−ＩＸ´断面図である。図１０は、図８に示した断面を詳細に示した断面図である。尚、図４では、ＴＦＴアレイ基板１０上にマトリクス状に配置された複数の画素部のうち実質的に画像の表示に寄与する部分の回路構成と共に光検出回路部を示している。図７乃至図１０では、各層・各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、該各層・各部材ごとに縮尺を異ならしめてある。
【００５４】
図４を参照しながら、画素部７２の回路構成を説明する。図４において、液晶装置１の画像表示領域１０ａを構成するマトリクス状に形成された複数の画素部７２の夫々は、赤色を表示するサブ画素部７２Ｒ、緑色を表示するサブ画素部７２Ｇ、及び青色を表示するサブ画素部７２Ｂを含んで構成されており、画像表示領域１０ａに形成された複数の光検出回路部２５０の夫々に電気的に接続されている。したがって、液晶装置１は、カラー画像を表示可能な表示装置である。
【００５５】
サブ画素部７２Ｒ、７２Ｇ及び７２Ｂの夫々は、画素電極９ａ、本発明の「画素スイッチング用素子」の一例であるＴＦＴ３０、及び液晶素子５０ａを備えている。
【００５６】
ＴＦＴ３０は、画素電極９ａに電気的に接続されており、液晶装置１の動作時に画素電極９ａをスイッチング制御する。画像信号が供給されるデータ線６ａは、ＴＦＴ３０のソースに電気的に接続されている。データ線６ａに書き込む画像信号Ｓ１、Ｓ２、・・・、Ｓｎは、この順に線順次に供給しても構わないし、相隣接する複数のデータ線６ａ同士に対して、グループ毎に供給するようにしてもよい。
【００５７】
ＴＦＴ３０のゲートに走査線３ａが電気的に接続されており、液晶装置１は、所定のタイミングで、走査線３ａにパルス的に走査信号Ｇ１、Ｇ２、・・・、Ｇｍを、この順に線順次で印加するように構成されている。画素電極９ａは、ＴＦＴ３０のドレインに電気的に接続されており、スイッチング素子であるＴＦＴ３０を一定期間だけそのスイッチを閉じることにより、データ線６ａから供給される画像信号Ｓ１、Ｓ２、・・・、Ｓｎが所定のタイミングで書き込まれる。画素電極９ａを介して液晶に書き込まれた所定レベルの画像信号Ｓ１、Ｓ２、・・・、Ｓｎは、対向基板に形成された対向電極との間で一定期間保持される。
【００５８】
液晶層５０に含まれる液晶は、印加される電圧レベルにより分子集合の配向や秩序が変化することにより、光を変調し、階調表示を可能とする。ノーマリーホワイトモードであれば、各サブ画素部の単位で印加された電圧に応じて入射光に対する透過率が減少し、ノーマリーブラックモードであれば、各サブ画素部の単位で印加された電圧に応じて入射光に対する透過率が増加され、全体として液晶装置１からは画像信号に応じたコントラストをもつ光が出射される。蓄積容量７０は、画像信号がリークすることを防ぐために、画素電極９ａと対向電極との間に形成される液晶素子５０ａと並列に付加されている。容量電極線３００は、蓄積容量７０が有する一対の電極のうち固定電位側の電極である。
【００５９】
次に図５を参照しながら、光検出回路部２５０の詳細な回路構成を説明する。
【００６０】
図５において、光検出回路部２５０は、光量調節部８２及び光センサ部１５０を備えている。
【００６１】
光量調節部８２は、液晶素子５０ｂ、調節制御ＴＦＴ１３０、及び蓄積容量１７０を備えて構成されている。光量調節部８２は、複数の光検出回路部２５０の夫々に含まれており、制御回路部２０１の制御下において、画像表示領域１０ａにおいて互いに独立してその動作が制御される。
【００６２】
液晶素子５０ｂは、調節制御ＴＦＴ１３０及び蓄積容量１７０の夫々に電気的に接続されており、液晶素子５０ｂが有する液晶部分の配向状態が調節制御ＴＦＴ１３０によって制御され、光センサ部１５０に入射する入射光の光量を調節する。蓄積容量１７０が有する一対の容量電極の一方は、固定電位線３００に電気的に接続されている。
【００６３】
調節制御ＴＦＴ１３０のゲート及びソースの夫々は、走査線３ａ及び信号線６ａ１の夫々に電気的に接続されている。調節制御ＴＦＴ１３０は、走査線３ａを介して供給された選択信号が供給されることによってそのオンオフが切り換え可能に構成されている。調節制御ＴＦＴ１３０は、そのオンオフに応じて信号線６ａ１を介して供給された調節信号を液晶素子５０ｂに供給する。液晶素子５０ｂは、調節信号に応じて液晶部分の配向状態が制御されることによって光センサ部１５０に入射する入射光の光量を調節する。
【００６４】
光センサ部１５０は、本発明の「第１受光素子」及び「第２受光素子」の夫々一例である受光素子１９１及び１９２、蓄積容量１５２、リセットＴＦＴ１６３、信号増幅用ＴＦＴ１５４、及び出力制御用ＴＦＴ１５５を備えて構成されている。
【００６５】
受光素子１９１及び１９２は、画像表示領域１０ａにおいて液晶装置１の表示面３０１ｓから入射する入射光Ｌ２のうち光調節部８２によって光量が調節された入射光Ｌ２´（図７乃至図９参照。）を受光する。リセット用ＴＦＴ１６３のソース、ゲート及びドレインの夫々は、受光素子１９１及び１９２、リセット用信号線３５０、及び信号増幅用ＴＦＴ１５４の夫々に電気的に接続されている。信号増幅用ＴＦＴ１５４のソース、ゲート及びドレインの夫々は、電源線３５１、受光素子１９１及び１９２、出力制御用ＴＦＴ１５５の夫々に電気的に接続されている。出力制御用ＴＦＴ１５５のソース、ゲート及びドレインの夫々は、信号増幅用ＴＦＴ１５４、選択信号線３５３、及び読み出し信号線６ａ２の夫々に電気的に接続されている。
【００６６】
受光素子１９１及び１９２が入射光Ｌ２´を受光した際には、受光素子１９１及び１９２の両方、或いはこれら受光素子の一方に光電流が生じ、リセット用ＴＦＴ１６３、電圧増幅用ＴＦＴ１５４、及び出力制御用ＴＦＴ１５５の夫々の動作に応じて、受光素子１９１及び１９２に電気的に接続された電源線３５２及びノードａ間の電圧Ｖに対応した信号が読み出し信号線６ａ２に読み出される。
【００６７】
次に、図６乃至図１０を参照しながら、液晶装置１の具体的な構成を説明する。
【００６８】
図６において、画素部７２は、Ｘ方向に沿って配列された３つのサブ画素部７２Ｒ、７２Ｇ及び７２Ｂ、並びに、光検出回路部２５０を有している。
【００６９】
サブ画素部７２Ｒ、７２Ｇ及び７２Ｂサブ画素部の夫々は、開口部７３Ｒ、７３Ｇ及び７３Ｂの夫々を有している。液晶装置１の動作時において、開口部７３Ｒ、７３Ｇ及び７３Ｂの夫々から赤色光、緑色光、及び青色光の夫々が出射されることによって液晶装置１によるカラー画像の表示が可能になる。加えて、サブ画素部７２Ｒ、７２Ｇ及び７２Ｂの夫々は、各サブ画素部をスイッチングするＴＦＴ３０を有している。
【００７０】
光検出回路部２５０は、調節制御ＴＦＴ１３０、開口部８３、及びＴＦＴ回路部８０を有している。受光素子１９１及び１９２を含む受光部は、表示面３０１ｓに入射する入射光を検出する。ＴＦＴ回路部８０は、リセット用ＴＦＴ１６３、電圧増幅用ＴＦＴ１５４、及び出力制御用ＴＦＴ１５５を含んで構成されており、開口部８３に臨む受光素子１９１及び１９２の動作を制御すると共に、受光素子１９１及び１９２が生成する光電流に応じた電圧の変化を読み出し線６ａ２に出力する。
【００７１】
図７乃至図９において、液晶装置１は、遮光膜１１及び１５３、平坦化膜２０ａに埋め込まれた３種類のカラーフィルタ１５４Ｒ、１５４Ｇ及び１５４Ｂ、液晶素子５０ｂ、受光素子１９１及び１９２、バックライト２０６、並びに、第１偏光板３０１、及び第２偏光板３０２を備えている。
【００７２】
バックライト２０６は、導光板２０６ａ、及び表示用光源２０６ｂを備えて構成されており、図中ＴＦＴアレイ基板１０の下側に配置されている。
【００７３】
表示用光源２０６ｂは、画像表示領域１０ａに画像を表示するための表示用光Ｌ１を生成する。表示用光Ｌ１は、可視光であり、各サブ画素部の駆動に応じて液晶層５０によって変調される。
【００７４】
導光板２０６ａは、例えば、表示用光Ｌ１を透過可能なアクリル樹脂で構成されており、表示用光Ｌ１を画像表示領域１０ａに導く。液晶装置１は、画像を表示するために表示用光Ｌ１を利用すると共に、表示面３０１ｓに接する、或いは指示する指等の指示手段を検知するために外光を利用する。
【００７５】
第１偏光層３０１と、液晶層５０と受光素子１９１及び１９２の間に配置された不図示の偏光層とは、夫々の光軸が互いに交差するようにクロスニコル配置されている。液晶素子５０ｂは、液晶層５０のうち受光素子１９１及び１９２に重なる液晶部分と、当該液晶部分を挟持する第１電極１５９ａ及び第２電極２１ａを有している。
【００７６】
光量調節部８２は、表示面３０１ｓから開口部８３に入射する入射光Ｌ２の光量を調節する絞り機構として機能する。本実施形態では、図５を参照しながら説明したように、液晶素子５０ｂが有する液晶部分の配向状態を制御可能であるため、入射光Ｌ２の光量を光量調節部８２毎に独立して調節できる。したがって、各画素部において液晶層の配向状態を制御することによって表示用光の光強度を制御する場合と同様に、各光センサ部１５０の受光素子１９１及び１９２に入射する入射光Ｌ２´の光量を独立して調節できる。
【００７７】
したがって、複数の光量調節部８２によれば、画像表示領域１０ａを構成する複数の領域の夫々において表示面３０１ｓから入射する入射光Ｌ２の光量の夫々が、各光センサ部１５０が検出可能な光量の検出可能範囲から外れている場合であっても、光センサ部１５０毎に、或いは任意の個数の光センサ部１５０を一群とする群毎に、各光センサ部１５０に入射する入射光Ｌ２´の光量が検出可能範囲に入るように光量が調節される。
【００７８】
特に、画像表示領域１０ａを構成する複数の領域の夫々において、指等の指示手段に遮光される外光等の環境の変化に起因して指示手段をその周囲と識別できない場合、より具体的には、例えば外光の光量が強すぎることによって、表示面３０１ｓにおいて指示手段の影が投影される領域と、その領域の周囲の領域との夫々に入射する入射光Ｌ２の光量が受光素子１９１及び１９２による光量の検出可能範囲から外れている場合には、指示手段の影が投影される領域とその領域の周囲の領域との夫々に入射する入射光Ｌ２の光量が検出可能範囲にシフトされるように各光量調節部８２が入射光Ｌ２の光量を調節する。つまり、複数の光量調節部８２の夫々は、各光センサ部１５０に入射する入射光Ｌ２の光量を互いに独立して調節可能な絞り機構として機能する。
【００７９】
このように、液晶装置１によれば、光センサ部１５０に入射する入射光Ｌ２の光量が光センサ部による検出可能範囲から外れている場合でも、当該検出可能範囲に光量が含まれるように入射光Ｌ２の光量が調節され、検出可能範囲に光量が調節された入射光Ｌ２´が光センサ部１５０に照射されることになる。したがって、液晶装置１によれば、光量調節部８２によって光量が調節されることなく、入射光Ｌ２が光センサ部１５０にそのまま入射する場合には識別できなかった指示手段を識別でき、表示面３０１ｓ上の画像表示領域１０ａにおける指示手段の位置を特定できる。
【００８０】
加えて、複数の光量調節部８２の夫々が互いに独立して光量を調節できるため、外光を含む入射光Ｌ２の光強度が画像表示領域１０ａ内の各領域で相互に異なる場合であっても、光センサ部１５０による検出可能範囲から光量が外れている領域について選択的に光量を調節可能であり、指示手段を検出する検出精度を高めることが可能である。
【００８１】
したがって、液晶装置１は、光学系の途中にメカニカルな絞り機構が設けられたカメラ等の撮像装置と異なり、本来画像を表示するために用いられる液晶層の一部を利用して入射光Ｌ２の光量を調節できることから、液晶装置１内に絞り機構を設けるためのスペースを確保しなくても入射光Ｌ２の光量を調節でき、指示手段を検出する検出精度を高めることが可能である。
【００８２】
第１電極１５９ａは、ＴＦＴアレイ基板１０上において画像表示領域１０ａを構成する複数の画素部７２の夫々に設けられた複数の画素電極９ａと同層に形成されている。したがって、ＩＴＯ等の透明導電材料によって構成される画素電極９ａを形成する工程と共通の工程によって第１電極１５９ａを形成でき、液晶装置１の製造プロセスを簡便にできる。第２電極２１ａは、対向電極２１が受光素子１９１及び１９２に重なる電極部分である。
【００８３】
液晶装置１は、光センサ部８２から見てＴＦＴアレイ基板１０側において画素電極９ａに重なるように延びる第２偏光層３０２を備えている。第２偏光層３０２は、上述した不図示の偏光層の光軸が延びる方向に沿って延びる光軸を有している。したがって、第２偏光層３０２によれば、各画素に入射する表示用光Ｌ１を直線偏光させることが可能である。
【００８４】
尚、第１偏光層３０１及び第２偏光層３０２は、延伸されたＰＶＡ（ポリビニルアルコール）膜をＴＡＣ（トリアセチルセルロース）で構成された保護フィルムによって挟み込んで構成されている。
【００８５】
図７乃至図９において、サブ画素部７３Ｒは、表示用光Ｌ１が液晶層５０によって変調された変調光のうち赤色光を透過可能なカラーフィルタ１５４Ｒを介して赤色光Ｌ１Ｒを表示する。サブ画素部７３Ｇ及び７３Ｂの夫々は、サブ画素部７３Ｒと同様に、カラーフィルタ１５４Ｇ及び１５４Ｂの夫々を介して緑色光Ｌ１Ｇ及び青色光Ｌ１Ｂの夫々を表示する。
【００８６】
図７及び図８に示すように、遮光膜１５３は、開口領域の縁の少なくとも一部を規定する、所謂ブラックマトリクスである。したがって、遮光膜１５３によれば、非開口領域に形成された画素スイッチング用ＴＦＴ３０等の半導体素子、及びＴＦＴ回路部８０に表示面３０１ｓ側から可視光Ｌ２が照射されることを低減でき、ＴＦＴ３０及びＴＦＴ回路部８０に含まれる半導体素子に発生する光リーク電流を低減できる。
【００８７】
図６乃至図９に示すように、光センサ部８２は、ＴＦＴアレイ基板１０上において、画素部７２の開口領域を互いに隔てる非開口領域に形成されている。また、液晶装置１では、開口部７３Ｒ、７３Ｇ及び７３Ｂから表示用光Ｌ１Ｒ、Ｌ１Ｇ及びＬ１Ｂの夫々が出射される。したがって、液晶装置１によれば、光センサ部８２によって表示用光Ｌ１Ｒ、Ｌ１Ｇ及びＬ１Ｂが遮られることがない。
【００８８】
液晶装置１は、ＴＦＴアレイ基板１０上において受光素子１９１及び１９２の下層側に形成された遮光膜１１を備えている。遮光膜１１は、金属膜等の遮光性を有する材料から構成されており、バックライト２０６から出射された可視光である表示用光Ｌ１が受光素子１９１及び１９２に照射されないように、これら光を遮光する。したがって、遮光膜１１によれば、表示用光Ｌ１が照射されることに起因して生じる受光素子１９１及び１９２の誤動作を低減できる。このような遮光膜１１は、ＴＦＴアレイ基板１０上に形成された他の素子の一部、或いは配線を構成する導電膜等の遮光性を有する膜と同層に共通の工程を用いて形成可能である。
【００８９】
加えて、遮光膜１１は、ＴＦＴ回路部８０及び画素スイッチング用ＴＦＴ３０に重なるようにＴＦＴアレイ基板１０上に延びている。したがって、遮光膜１１によれば、画素スイッチング用ＴＦＴ３０、及びＴＦＴ回路部８０を遮光することもでき、ＴＦＴ３０及びＴＴＦ回路部８０の誤動作を低減することも可能である。
【００９０】
次に、図１０を参照しながら、受光素子１９１及び１９２の詳細な構成及び配置を説明する。
【００９１】
図１０において、受光素子１９１及び１９２は、平面的に見て開口部８３に臨むようにＴＦＴアレイ基板１０上に形成されている。
【００９２】
受光素子１９１は、本発明の「第１受光層」の一例である受光層１９１ａ´を有している。受光素子１９１は、本発明の「他の半導体層」の一例である半導体層１９１ａを構成し、且つ受光層１９１ａ´に電気的に接続されたＰ型導電領域１９１ｂ´及びＮ型導電領域１９１ｃ´が受光層１９１ａ´の受光面に重ならない横型ＰＩＮダイオードである。したがって、受光素子１９１によれば、Ｐ型導電領域１９１ｂ´及びＮ型導電領域１９１ｃ´の夫々が受光層１９１ａ´に重なることによって生じる可能性がある受光感度の低下を生じさせることがない。
【００９３】
受光素子１９２は、本発明の「第２受光層」の一例である受光層１９２ａ´と、受光層１９２ａ´の両面の夫々において受光層１９２ａ´に重なり、且つ受光層１９２ａ´に電気的に接続されたＰ型導電領域１９２ｂ´及びＮ型導電領域１９２ｃ´とを有する縦型ＰＩＮダイオードである。したがって、液晶装置１の製造時に、順次Ｐ型導電領域１９２ａ´、受光層１９２ａ´、及びＮ形導電領域１９２ｃ´を形成することによって、受光素子１９１上に受光素子１９２を容易に形成できる。
【００９４】
ここで、絶縁膜４１は、本発明の「一の層」の一例であり、ＴＦＴ３０が有する半導体層１ａは、絶縁膜４１上に形成された、本発明の「一の半導体層」の一例である。受光素子１９１は、絶縁膜４１上に形成された、本発明の「他の半導体層」の一例である半導体層１９１ａを有している。したがって、半導体層１ａ及び１９１ａは、液晶装置１の製造プロセスにおいて、互いに共通の工程によって形成可能である。より具体的には、半導体層１ａ及び１９１ａは、例えば、絶縁膜４１上にポリシリコン層等の半導体層を形成した後、当該半導体層をＴＦＴ３０及び受光層１９１ａの夫々のレイアウトに応じた平面パターンとなるように、同時に、或いは並行してパターニングすることによって、同時に、或いは並行して形成可能である。よって、半導体層１ａを形成する工程とは別に半導体層１９１ａを形成する工程を設ける場合に比べて、液晶装置１の製造プロセスを簡便化することが可能である。尚、受光素子１９２は、絶縁膜４１と異なる、本発明の「他の層」の一例である絶縁膜４３に形成された受光層１９２ａ´を有しており、受光素子１９１が絶縁膜４１上に形成された後に形成される。
【００９５】
受光素子１９２は、Ｐ型導電領域１９２ｂ´及びＮ型導電領域１９２ｃ´のうち受光層１９２ａ´上に形成された、本発明の「上側領域」の一例であるＮ型導電領域１９２ｃ´に重なり、且つＮ型導電領域１９２ｃ´上においてＮ型導電領域１９２ｃ´に電気的に接続された透明な上電極１６９ａを有している。
【００９６】
上電極１６９ａは、ＩＴＯ等の透明導電材料から構成されており、画素電極９ａと同時に、或いは並行して絶縁膜４３上に形成されている。コンタクトホール１８４及び端子部９４を介してＮ型導電領域１９１ｃ´に電気的に接続されている。
【００９７】
上電極１６９ａによれば、受光素子１９２の上層側から入射光Ｌ２´が受光素子１９２に入射した場合に、上電極１６９ａによって入射光Ｌ２´が遮られることがなく、指示手段によって遮られた光を正確に検出できる。
【００９８】
受光素子１９２は、Ｐ型導電領域１９２ｂ´及びＮ型導電領域１９２ｃ´のうち受光層１９２ａ´下に形成された、本発明の「下側領域」の一例であるＰ型導電領域１９２ｂ´に重なり、且つＰ型導電領域１９２ｂ´下において導電膜１９９に電気的に接続されている。導電膜１９９は、ＩＴＯ等の透明導電材料から構成されており、本発明の「下電極」の一例を構成している。
【００９９】
導電膜１９９によれば、受光素子１９２によって吸収されることなく当該受光素子１９２を透過した入射光Ｌ２´が受光素子１９１に照射される。したがって、入射光Ｌ２´が受光素子１９２によって検出されない場合であっても、透過した入射光Ｌ２´は、受光素子１９１によって検出可能になり、指示手段を正確に検知可能になる。
【０１００】
入射光Ｌ２は、不図示の液晶素子によって光量が調節された後、入射光Ｌ２´として受光素子１９１及び１９２に照射される。
【０１０１】
受光素子１９１は、横型ＰＩＮダイオードであり、受光素子１９２は、縦型ＰＩＮダイオードである。受光素子１９１及び１９２は、表示面３０１ｓに入射する入射光Ｌ２の波長、言い換えれば光量が調節された入射光Ｌ２´に対する受光感度を示す受光感度特性が相互に異なる受光素子である。
【０１０２】
受光素子１９１及び１９２の夫々は、液晶装置１の動作時に、入射光Ｌ２´を受光し、各受光素子の受光感度に応じた出力電流を出力する。受光素子１９１及び１９２の夫々は、図５に示したように、相互に電気的に並列に接続されている。より具体的には、図１０に示すように、受光素子１９１及び１９２は、導電膜１９９を介して相互に電気的に接続されているため、受光素子１９１及び１９２の少なくとも一方から出力された出力電流に応じて、読み出し信号線６ａ２に出力信号が読み出される。
【０１０３】
受光素子１９１及び１９２によれば、入射光Ｌ２´が受光素子１９１及び１９２の夫々に照射されることによって、これら受光素子の夫々に生じる光電流の電流値によってノードａ及び電源線３５２間に生じた電圧Ｖ（図５参照）が出力信号、即ち出力値として読み出し線６ａ２に読み出され、指示手段が検知される。したがって、後述するように、受光素子１９１及び１９２の夫々の受光感度特性は相互に異なっているため、例えば、受光素子１９１及び１９２の一方に生じた光電流が微弱であっても、指示手段を検知可能な光電流が他方の受光素子から出力され、当該一方の受光素子を用いて指示手段を検知する場合に比べて、正確に指示手段を検知可能である。
【０１０４】
加えて、受光素子１９１及び１９２、並びに導電膜１９９によれば、受光素子１９１及び１９２を電気的に相互に接続する端子部等の接続手段を導電膜１９９によって共用することができ、配線等をＴＦＴアレイ基板１０上に引き回してこれら受光素子を相互に電気的に接続する場合に比べて液晶装置１の構造を簡略な構造にすることが可能である。
【０１０５】
図１０において、調節制御用ＴＦＴ１３０は、コンタクトホール１３１及び１３２、ソース電極１３４、ドレイン電極１３５、並びにゲート電極１３３ａを有している。調節制御用ＴＦＴ１３０は、不図示の配線等の接続手段を介して液晶素子５０ｂ、信号線６ａ１、及び蓄積容量１７０に電気的に接続されており、液晶素子５０ｂを介して入射光Ｌ２の光量の絞り量を制御する。
【０１０６】
ＴＦＴ３０が有する半導体層１ａは、例えば低温ポリシリコン層であり、ゲート電極３ａ１に重なるチャネル領域１ａ´、ソース領域１ｂ´、及びドレイン領域１ｃ´を含んでいる。チャネル領域１ａ´には、液晶装置１の動作時に、走査線３ａに電気的に接続されたゲート電極３ａ１からの電界によりチャネルが形成される。絶縁膜４２の一部を構成する絶縁膜４２ａのうちゲート電極３ａ１及び半導体層１ａ間に延びる部分は、ＴＦＴ３０のゲート絶縁膜を構成している。ソース領域１ｂ´及びドレイン領域１ｃ´の夫々は、チャネル領域１ａ´の両側の夫々にミラー対称に形成されている。
【０１０７】
ゲート電極３ａ１は、ポリシリコン膜等の導電膜や、例えば、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｗ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｐｄ、Ａｌ等の金属のうちの少なくとも一つを含む、金属単体、合金、金属シリサイド、ポリシリサイド、これらを積層したもの等によって形成されており、ソース領域１ｂ´及びドレイン領域１ｃ´に重ならないように絶縁膜４２ａを介してチャネル領域１ａ´上に設けられている。
【０１０８】
尚、ＴＦＴ３０は、ソース領域１ｂ´及びドレイン領域１ｃ´の夫々に低濃度ソース領域及び低濃度ドレイン領域の夫々が形成されたＬＤＤ（Lightly Doped Drain）構造を有していてもよい。
【０１０９】
コンタクトホール１８１及び１８２の夫々は、絶縁膜４２を構成する絶縁膜４２ａ、及び４２ｂを半導体層１ａまで貫通するように形成されており、ソース領域１ｂ´及びドレイン領域１ｃ´の夫々に電気的に接続されている。ソース電極９１及びドレイン電極９２の夫々は、絶縁膜４２ｂ上に形成され、且つコンタクトホール１８１及び１８２の夫々に電気的に接続されている。ソース電極９１及びドレイン電極９２の夫々は、絶縁膜４３ａに覆われており、ドレイン電極９２は、コンタクトホールを介して画素電極９ａに電気的に接続されている。
【０１１０】
次に、図１１を参照しながら、受光素子１９１及び１９２の受光感度特性を説明する。図１１は、受光素子１９１及び１９２の夫々の光に対する受光感度特性線と、これら２つの受光素子を含む光センサ部１５０の受光感度特性線とを図式的に示した特性図である。
【０１１１】
図１１（ａ）に示すように、受光素子１９１及び１９２の夫々における光の波長に対する受光感度Ｓが、受光感度特性線Ｌｔ及びＬｖの夫々で示される場合を考える。受光感度特性線Ｌｔ及びＬｖは、互いに等しい光の波長λｐｔ（λｐｖ）で受光感度Ｓｖ及びＳｔのピーク値をとる。したがって、受光素子１９１及び１９２の夫々が単独で入射光Ｌ２´を検出した場合には、受光感度Ｓは、最大でもピーク値Ｓｖ及びＳｔ以上になることはない。
【０１１２】
しかしながら、受光素子１９１及び１９２を電気的に互いに並列に接続し、同時に動作させることによって、これら受光素子１９１及び１９２を含む光センサ部１５０の受光感度は、これら受光素子１９１及び１９２の夫々の受光感度Ｓの和になり、受光感度Ｓｖ及びＳｔより大きい受光感度Ｓａを取りうる。
【０１１３】
よって、液晶装置１によれば、受光感度特性が相互に異なる受光素子１９１及び１９２を同時に動作させることによって、受光素子１９１及び１９２のうち一方の受光素子を用いて入射光Ｌ２´を検出する場合に比べて、入射光Ｌ２´の検出感度を高めることが可能である。加えて、受光素子１９１及び１９２の一方の受光素子を用いて入射光Ｌ２´を検出する場合に比べて、波長λＬ１及びλＨ１の波長帯域の範囲内全体で、光センサ部１５０の受光感度Ｓを高めることが可能である。
【０１１４】
したがって、図１１（ａ）に示した受光感度特性Ｌｖ及びＬｔを各々有する受光素子１９１及び１９２の両方を用いて入射光Ｌ２´を検出することによって、指示手段を検知する検知性能を高めることができ、これに伴い液晶装置１のタッチパネル機能を向上させることが可能である。
【０１１５】
次に、図１１（ｂ）に示すように、受光素子１９１及び１９２の夫々における光の波長に対する受光感度Ｓが、互いに異なる受光感度のピーク値を有する受光感度特性線Ｌｔ及びＬｖの夫々で示される場合を考える。受光感度特性Ｌｖ及びＬｔの夫々は、互いに異なる波長λｐｖ及びλｐｔの夫々で受光感度Ｓのピーク値として受光感度Ｓｖ及びＳｔの夫々をとる。したがって、受光素子１９１及び１９２の夫々を単独で用いた場合、入射光Ｌ２´のうち、波長λｐｖ以下の波長帯域、或いは波長λｐｔ以上の波長帯域に含まれる光の成分が検出できなくなる。
【０１１６】
しかしながら、液晶装置１は、受光素子１９１及び１９２の両方を動作させることから、波長λＬ２からλＨ２の渡る波長帯域全体で入射光Ｌ２´を検出可能であり、受光素子１９１及び１９２の一方のみを用いて入射光Ｌ２´を検出する場合に比べて、検出可能な光の波長帯域を広げることが可能である。
【０１１７】
よって、液晶装置１によれば、受光素子１９１及び１９２を用いることによって、入射光Ｌ２´を検出する検出性能を高めることができ、液晶装置１のタッチパネル機能を向上させることが可能である。
【０１１８】
尚、このように受光感度特性が相互に異なる受光素子１９１及び１９２は、例えば、受光素子１９１及び１９２の素子構造、サイズ、或いは構成材料等の各種素子設計を相互に異ならせることによって形成可能である。
【０１１９】
再び、図１０において、本実施形態では、受光層１９１ａ´及び１９２ａ´のサイズは相互に異なっていてもよい。このような受光層１９１ａ´及び１９２ａ´によれば、検出すべき光の波長に応じて受光素子１９１及び１９２の夫々の受光感度特性を設定し、優先的に検出される光を選択することが可能である。より具体的には、例えば、検出すべき光の波長に応じて、受光層１９１ａ´及び受光層１９２ａ´のうち当該波長を含む波長帯域で光を検出可能な一方の受光層のサイズを他方より大きく設定しておくことによって、当該一方の受光層によって検出可能な光を優先的に検出できることになり、検出可能な光の波長帯域を広げつつ、特定の波長帯域の光を検出する検出性能を高めることが可能である。
【０１２０】
また、本実施形態に係る液晶装置１のように、受光素子１９１及び１９２が、ＴＦＴアレイ基板１０上において互いに重なるように形成されていることによって、受光素子１９２によって検出可能な波長帯域から外れた波長を有する光を、受光素子１９１によって検出することも可能である。したがって、光センサ部１５０による光の検出性能を高めつつ、画像表示領域１０ａのうち受光素子１９１及び１９２が占める領域（即ち、画像表示に寄与しない領域）の割合を狭めることができる。
【０１２１】
したがって、例えば、複数の画素部７２による画像表示を阻害しないように、これら画素部７２における開口領域、即ち、画素部が占める領域のうち配線等によって遮光されない実質的に光が透過する領域に受光素子１９１及び１９２を形成した場合であっても、これら受光素子が相互に重ならないように配置されている場合に比べて、画素部７２における開口領域を広げることが可能であり、液晶装置１が画像表示領域１０ａに表示する画像の輝度を低下させることなく、且つタッチパネル機能も確保できる利点がある。
【０１２２】
また、本実施形態に係る液晶装置１では、受光素子１９１及び１９２は、ＴＦＴアレイ基板１０上において互いに重ならないように形成されていてもよい。このような受光素子１９１及び１９２によれば、入射光Ｌ２´が受光素子１９１及び１９２の夫々に直接、即ち、受光層１９２ａ´を介すことなく、受光層１９１ａ´に照射されることになるため、これら受光素子の夫々の受光感度特性に応じて広い波長帯域全体で光を検出することが可能である。
【０１２３】
＜２：電子機器＞
次に、図１２及び図１３を参照しながら、上述した液晶装置を具備してなる電子機器の実施形態を説明する。
【０１２４】
図１２は、上述した液晶装置が適用されたモバイル型のパーソナルコンピュータの斜視図である。図１２において、コンピュータ１２００は、キーボード１２０２を備えた本体部１２０４と、上述した液晶装置を含んでなる液晶表示ユニット１２０６とから構成されている。液晶表示ユニット１２０６は、液晶パネル１００５の背面にバックライトを付加することにより構成されており、正確に各種情報を入力できるタッチパネル機能を有している。
【０１２５】
次に、上述した液晶装置を携帯電話に適用した例について説明する。図１３は、本実施形態の電子機器の一例である携帯電話の斜視図である。図１３において、携帯電話１３００は、複数の操作ボタン１３０２とともに、透過型の表示形式を採用し、且つ上述した液晶装置と同様の構成を有する液晶装置１００５を備えている。携帯電話１３００によれば、高品位の画像表示が可能であると共に、指等の指示手段によって表示面を介して正確に情報を入力可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１２６】
【図１】第１実施形態に係る液晶装置の平面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ´断面図である。
【図３】本実施形態に係る液晶装置の主要な回路構成を示したブロック図である。
【図４】本実施形態に係る液晶装置の画像表示領域における等価回路である。
【図５】光検出回路部の電気的な構成を詳細に示した回路図である。
【図６】本実施形態に係る液晶装置が有する画素部周辺の図式的平面図である。
【図７】図６のＶＩＩ−ＶＩＩ´断面図である。
【図８】図６のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ´断面図である。
【図９】図６のＩＸ−ＩＸ´断面図である。
【図１０】図８に示した断面を詳細に示した断面図である。
【図１１】本実施形態に係る液晶装置が有する２つの受光素子の受光感度特性を示した特性図である。
【図１２】本実施形態に係る電子機器の一例を示した斜視図である。
【図１３】本実施形態に係る電子機器の他の例を示した斜視図である。
【符号の説明】
【０１２７】
１・・・液晶装置、１０・・・ＴＦＴアレイ基板、２０・・・対向基板、５０・・・液晶層、５０ａ，５０ｂ・・・液晶素子、７２・・・画素部、８２・・・光量調節部、１５０・・・光センサ部、１９１，１９２・・・受光素子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、指等の指示手段が表示面を指示することによって当該表示面を介して各種情報を入力可能なタッチパネル機能を有する液晶装置等の電気光学装置、及びそのような電気光学装置を具備してなる直視型ディスプレイ等の電子機器の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の電気光学装置の一例である液晶装置では、複数の画素部毎に、或いは任意の個数の画素部を一群とする群毎に光センサを配置し、画素部を透過する透過光による画像表示、及び指等の指示手段を介した当該液晶装置への情報の入力を可能にする、所謂タッチパネル機能を有する液晶装置が提案されている。このような液晶装置では、指或いは指示部材等の指示手段が液晶装置の表示面に触れたこと、或いは表示面上で動いたことが光センサによって検知され、当該液晶装置への情報の入力が可能になっている。
【０００３】
このような液晶装置に搭載される光センサは、例えば縦型ＰＩＮダイオード或いは横型ＰＩＮダイオード等のフォトダイオード（例えば、特許文献１乃至４参照。）及び容量が相互に電気的に接続された回路構造を含んで構成されている。容量に蓄積された電荷は、入射光を受光したフォトダイオードに発生した光電流に応じて放電され、当該放電によって変化した電位に基づいて画像の階調レベルが特定される。より具体的には、例えば、画像が表示される表示領域のうち指示手段に重なる領域に配置された光センサ、言い換えれば指示手段の影に重なる領域に配置された光センサは、指示手段の影に対応した入射光の光量を検出し、指示手段に重ならない領域に配置された光センサは、指示手段によって遮られない外光を入射光としてその光量を検出し、光量の差に応じた各画像部分の階調レベルに差が設けられた画像が取得される。したがって、この種の液晶装置では、画像を表示する表示面から入射する入射光の光量を検出し、各光センサによって検出された入射光の光量の夫々に応じて階調レベルが特定された画像部分からなる画像に基づいて指示手段の位置が特定可能になる。
【０００４】
【特許文献１】特開平５−３３３３６９号公報
【特許文献２】特開平６−１８８４６号公報
【特許文献３】特開平６−１９４６８１号公報
【特許文献４】特開２００４−４５８７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、光センサに用いられるＰＩＮダイオード等のフォトダイオードは、当該ダイオードに照射される光の波長に対する受光感度がダイオードの素子構造、サイズ及び構成材料等の素子設計に応じて相互に異なる。したがって、液晶装置等の電気光学装置が画像を表示する表示面から当該電気光学装置の表示領域に入射する光を広い波長帯域の全ての範囲で正確に検出することが困難となる技術的問題点がある。このため、例えば、ＰＩＮダイオードが、特定の波長帯域に含まれる波長を有する光に対して高い感度を有し、他の波長帯域に含まれる波長を有する光に対して低い感度を有する場合には、当該他の波長帯域に含まれる光を遮る指示手段を正確に検知することが困難になり、タッチパネル機能が光の広い波長帯域において確保されないことになる。
【０００６】
よって、本発明は上記問題点等に鑑みてなされたものであり、例えば、指示手段によって遮られた光の波長帯域によらず、広い波長帯域において高い感度で指示手段を検知可能なタッチパネル機能を有する液晶装置等の電気光学装置、及びそのような電気光学装置を具備してなる直視型ディスプレイ等の電子機器を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る電気光学装置は上記課題を解決するために、基板上の表示領域に形成された複数の画素部と、前記表示領域に形成されており、表示面に入射する光の波長に対する受光感度を示す受光感度特性が相互に異なる第１受光素子及び第２受光素子とを備える。
【０００８】
本発明に係る電気光学装置によれば、複数の画素部は、基板上の表示領域において、例えば、マトリクス状に配列されており、各画素部が各々に供給された画像信号に応じた輝度で光を表示領域に出射することによって、表示領域に画像が表示される。
【０００９】
第１受光素子及び第２受光素子は、前記表示領域に形成されており、当該電気光学装置の表示面に入射する光を受光する。第１受光素子及び第２受光素子が、表示領域に入射した光を検出することによって、例えば、表示面を指示する指等の指示手段が検知される。このような第１受光素子及び第２受光素子は、表示面に入射する光の波長に対する受光感度を示す受光感度特性が相互に異なっている。より具体的は、例えば、素子構造、サイズ、或いは構成材料等の各種素子設計が相互に異なるように形成されることによって、受光感度特性が相互に異なるように第１受光素子及び第２受光素子の夫々が基板上に形成されている。
【００１０】
ここで、「受光感度特性」とは、受光感度のピーク波長と、光の波長に対する受光感度の変化とによって特定される光の検出性能を意味する。したがって、本発明に係る電気光学装置によれば、その動作時に第１受光素子及び第２受光素子を動作させることによって、これら受光素子の夫々における光の波長に対する受光感度の和が、第１受光素子及び第２受光素子含む受光部の受光感度になる。よって、本発明に係る電気光学装置によれば、受光感度特性が相互に異なる第１受光素子及び第２受光素子を同時に動作させることによって、表示面に入射する光のうち検出可能な光の波長帯域を一つの受光素子を用いる場合に比べて広げることが可能であり、一方の受光素子のみでは検出できない波長帯域の光も検出できる。加えて、第１受光素子及び第２受光素子の両方で光を検出可能な波長帯域では、一つの受光素子を用いて光を検出場合に比べて、受光感度を高めることが可能である。
【００１１】
よって、本発明に係る電気光学装置によれば、例えば、表示面を指示する指示手段によって遮られた光の波長が光の検出機会毎に異なる場合であっても、確実に指示手段を検知することができ、当該電気光学装置のタッチパネル機能を高めることが可能になる。
【００１２】
本発明に係る電気光学装置の一の態様では、前記第１受光素子及び前記第２受光素子は、互いに電気的に並列に接続されていてもよい。
【００１３】
この態様によれば、表示面に入射した光が第１受光素子及び第２受光素子の夫々に照射されることによって、これら受光素子の夫々に生じる光電流の電流値の和に応じた出力信号が、表示面に入射した光に対する出力値として出力される。したがって、例えば、第１受光素子及び第２受光素子の一方に生じた光電流が微弱であっても、指示手段を検知可能な光電流が他方の受光素子から出力されるため、一方の受光素子を用いて指示手段を検知する場合に比べて、正確に指示手段を検知可能である。即ち、表示面に入射した光を検出可能なように、第１受光素子及び第２受光素子の一方が他方の受光素子が検出できない波長帯域の光を検出することによって、一つの受光素子を用いて指示手段を検知する場合に比べて、正確に指示手段を検知できる。
【００１４】
加えて、この態様によれば、第１受光素子及び第２受光素子を相互に電気的に接続する端子部等の接続手段をこれら受光素子で共用することができ、電気光学装置の構造を簡略な構造にすることが可能である。
【００１５】
本発明に係る電気光学装置の他の態様では、前記画素部は、前記基板上の一の層に形成された一の半導体層を含む画素スイッチング用素子を有しており、前記第１受光素子は、前記一の層に形成された他の半導体層の一部を構成する第１受光層を有しており、前記第２受光素子は、前記一の層と異なる他の層に形成された第２受光層を有しており、前記一の半導体層及び前記他の半導体層は、互いに共通の工程によって形成されていてもよい。
【００１６】
この態様によれば、画素スイッチング用素子は、例えば、一の層に形成された一の半導体層を活性層として含むＴＦＴ等の半導体素子である。第１受光素子が有する第１受光層は、例えば、画素スイッチング用ＴＦＴの活性層が形成された一の層と同層に形成された他の半導体層の一部を構成している。他方、前記第２受光素子は、前記一の層と異なる他の層に形成された第２受光層を有している。したがって、第１受光素子及び第２受光素子の夫々が有する第１受光層及び第２受光層の夫々は、基板上において互いに異なる層に形成されている。
【００１７】
前記一の半導体層及び前記他の半導体層は、基板上の一の層に形成されているため、互いに共通の工程によって形成することができる。より具体的には、例えば、ポリシリコン層等の半導体層を一の層に形成した後、一の半導体層及び他の半導体層の夫々を画素スイッチング用素子及び第１受光層の夫々のレイアウトに応じた平面パターンとなるように、同時に、或いは並行してパターニングすることによって、相互に共通の工程で形成可能である。
【００１８】
したがって、この態様によれば、別々の工程によって第１受光素子及び第２受光素子を形成する場合に比べて、電気光学装置の製造プロセスを簡便化することが可能である。
【００１９】
この態様では、前記第１受光層及び前記第２受光層のサイズは相互に異なっていてもよい。
【００２０】
この態様によれば、優先的に検出される光を設定することが可能である。より具体的には、例えば、検出すべき光の波長に応じて、記第１受光層及び前記第２受光層のうち当該波長を含む波長帯域で光を検出可能な一方の受光層のサイズを他方より大きく設定しておくことによって、当該一方の受光層によって検出可能な光を優先的に検出できることになり、検出可能な光の波長帯域を広げつつ、特定の波長帯域の検出性能を選択的に高めることが可能である。
【００２１】
本発明に係る電気光学装置の他の態様では、前記第１受光素子及び前記第２受光素子は、前記基板上において互いに重なるように形成されていてもよい。
【００２２】
この態様によれば、前記第１受光素子及び前記第２受光素子のうち一方の受光素子によって検出可能な波長帯域から外れた波長を有する光は、当該一方の受光素子を透過して他方の受光素子に照射され、当該他方の受光素子に検出される。したがって、表示領域のうち第１受光素子及び第２受光素子が占める領域の割合を狭めつつ、これら受光素子を含む光センサ部による光の検出性能を低下させることがない。したがって、例えば、液晶装置等の電気光学装置において、複数の画素部による画像表示を阻害しないように、これら画素部における開口領域、即ち、画素部が占める領域のうち配線等によって遮光されない実質的に光が透過する領域に第１受光素子及び第２受光素子を形成した場合であっても、これら受光素子が相互に重ならないように配置されている場合に比べて、開口領域を広げることが可能である。したがって、この態様によれば、電気光学装置が表示領域に表示する画像の輝度を低下させることなく、且つタッチパネル機能も確保できる利点がある。
【００２３】
本発明に係る電気光学装置の他の態様では、前記第１受光素子及び前記第２受光素子は、前記基板上において互いに重ならないように形成されていてもよい。
【００２４】
この態様によれば、表示面に入射した光が第１受光素子及び第２受光素子の夫々に直接、即ち、第１受光層及び第２受光層の一方の受光層に他方の受光層を介すことなく照射されるため、これら受光素子の夫々の受光感度特性に応じて広い波長帯域全体で光を検出することが可能である。加えて、この態様によれば、これら受光素子の夫々によって検出可能な光の波長帯域を超えた広い波長帯域の範囲内で光を検出可能である。
【００２５】
本発明に係る電気光学装置の他の態様では、前記第１受光素子は、前記他の半導体層の一部を構成し、且つ前記第１受光層に電気的に接続されたＰ型導電領域及びＮ型導電領域が前記第１受光層の受光面に重ならない横型ＰＩＮダイオードであってもよい。
【００２６】
この態様によれば、Ｐ型導電領域及びＮ型導電領域の夫々が第１受光層に重なることによって生じる可能性がある受光感度の低下を生じさせることなく第１受光層を形成できる。
【００２７】
本発明に係る電気光学装置の他の態様では、前記第２受光素子は、前記第２受光層と、前記第２受光層の両面の夫々において前記第２受光層に重なり、且つ前記第２受光層に電気的に接続されたＰ型導電領域及びＮ型導電領域とを有する縦型ＰＩＮダイオードであってもよい。
【００２８】
この態様によれば、順次Ｐ型導電領域、第２受光層、及びＮ形導電領域を形成することによって、例えば、第１受光素子上に第２受光素子としての縦型ＰＩＮダイオードを形成可能である。
【００２９】
この態様では、前記縦型ＰＩＮダイオードは、前記Ｐ型導電領域及び前記Ｎ型導電領域のうち前記第２受光層上に形成された上側領域に重なり、且つ前記上側領域上において前記上側領域に電気的に接続された透明な上電極を有していてもよい。
【００３０】
この態様によれば、縦型ＰＩＮダイオードの上層側から光が当該縦型ＰＩＮダイオードに入射する場合であっても、上電極によって光が遮られることがなく、指示手段によって遮られた光を正確に検出可能である。
【００３１】
本発明に係る電気光学装置の他の態様では、前記縦型ＰＩＮダイオードは、前記Ｐ型導電領域及び前記Ｎ型導電領域のうち前記第２受光層下に形成された下側領域に重なり、且つ前記下側領域下において前記下側領域に電気的に接続された透明な下電極を有していてもよい。
【００３２】
この態様によれば、縦型ＰＩＮダイオードを透過した光を横型ＰＩＮダイオードで検出可能になり、指示手段を正確に検出可能である。
【００３３】
本発明に係る電子機器は上記課題を解決するために、上述した本発明の電気光学装置を具備してなる。
【００３４】
本発明に係る電子機器によれば、上述した本発明に係る電気光学装置を具備してなるので、タッチパネル機能を各々有する携帯電話、電子手帳、ワードプロセッサ、ビューファインダ型又はモニタ直視型のビデオテープレコーダ、テレビ電話、ＰＯＳ端末等の各種電子機器を実現できる。
【００３５】
本発明のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施形態から明らかにされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、図面を参照しながら本発明に係る電気光学装置及び電子機器の各実施形態を説明する。本実施形態では、本発明に係る電気光学装置の一例としてタッチパネル機能を有する液晶装置を挙げている。
【００３７】
＜１−１：液晶装置の全体構成＞
先ず、図１及び図２を参照しながら、本実施形態に係る液晶装置１の全体構成を説明する。図１は、ＴＦＴアレイ基板をその上に形成された各構成要素と共に対向基板の側から見た液晶装置１の平面図であり、図２は、図１のＩＩ−ＩＩ´断面図である。本実施形態に係る液晶装置１は、駆動回路内蔵型のＴＦＴアクティブマトリクス駆動方式で駆動される。
【００３８】
図１及び図２において、液晶装置１では、ＴＦＴアレイ基板１０と、対向基板２０とが対向配置されている。ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間に液晶層５０が封入されており、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０とは、複数の画素部が設けられた表示領域である画像表示領域１０ａの周囲に位置するシール領域に設けられたシール材５２により相互に接着されている。
【００３９】
シール材５２は、両基板を貼り合わせるための、例えば紫外線硬化樹脂、熱硬化樹脂等からなり、製造プロセスにおいてＴＦＴアレイ基板１０上に塗布された後、紫外線照射、加熱等により硬化させられたものである。シール材５２中には、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間隔（基板間ギャップ）を所定値とするためのグラスファイバ或いはガラスビーズ等のギャップ材が散布されている。
【００４０】
シール材５２が配置されたシール領域の内側に並行して、画像表示領域１０ａの額縁領域を規定する遮光性の額縁遮光膜５３が、対向基板２０側に設けられている。但し、このような額縁遮光膜５３の一部又は全部は、ＴＦＴアレイ基板１０側に内蔵遮光膜として設けられてもよい。尚、画像表示領域１０ａの周辺に位置する周辺領域が存在する。言い換えれば、本実施形態においては特に、ＴＦＴアレイ基板１０の中心から見て、この額縁遮光膜５３より以遠が周辺領域として規定されている。
【００４１】
液晶装置１は、データ線駆動回路１０１、走査線駆動回路１０４、及びセンサ用走査回路２０４を備えている。周辺領域のうち、シール材５２が配置されたシール領域の外側に位置する領域において、データ線駆動回路１０１及び外部回路接続端子１０２がＴＦＴアレイ基板１０の一辺に沿って設けられている。走査線駆動回路１０４は、この一辺に隣接する２辺の一方に沿い、且つ、額縁遮光膜５３に覆われるようにして設けられている。センサ用走査回路２０４は、画像表示領域１０ａを介して走査線駆動回路１０４に向かい合うように設けられている。走査線駆動回路１０４及びセンサ用走査回路２０４は、額縁遮光膜５３に覆われるように形成された複数の配線１０５によって相互に電気的に接続されている。
【００４２】
ＴＦＴアレイ基板１０上の周辺領域には、後述する光センサ部から出力された出力信号を処理するとともに、光量調整部による光量の絞り量を制御する回路部を含む制御回路部２０１が形成されている。制御回路部２０１または後述するその機能の一部である受光信号処理回路部２１５は画像表示領域１０ａとの接続を簡単にするためにデータ線駆動回路１０１と一体に形成することが好ましい。
【００４３】
外部回路接続端子１０２は、外部回路及び液晶装置１を電気的に接続する接続手段の一例であるフレキシブル（ＦＰＣ）基板２００に設けられた接続端子に接続されている。液晶装置１が有するバックライトは、ＦＰＣ２００に搭載されたＩＣ回路等から構成されるバックライト制御回路２０２によって制御される。
【００４４】
対向基板２０の４つのコーナー部には、ＴＦＴアレイ基板１０及び対向基板２０間の上下導通端子として機能する上下導通材１０６が配置されている。他方、ＴＦＴアレイ基板１０にはこれらのコーナー部に対向する領域において上下導通端子が設けられている。これらにより、ＴＦＴアレイ基板１０及び対向基板２０間で電気的な導通をとることができる。
【００４５】
図２において、ＴＦＴアレイ基板１０上には、画素スイッチング用のＴＦＴや走査線、データ線等の配線が形成された後の画素電極９ａ上に、配向膜が形成されている。他方、対向基板２０上には、対向電極２１の他、格子状又はストライプ状の遮光膜２３、更には最上層部分に配向膜が形成されている。液晶層５０は、例えば一種又は数種類のネマティック液晶を混合した液晶からなり、これら一対の配向膜間で、所定の配向状態をとる。
【００４６】
液晶装置１は、第１偏光板３０１、第２偏光板３０２、及びバックライト２０６を備えている。第１偏光板３０１は、対向基板２０上に配置されている。第２偏光板３０２は、ＴＦＴアレイ基板１０の図中下側においてバックライト２０６及びＴＦＴアレイ基板１０間に配置されている。液晶装置１は、その動作時に、第１偏光板３０１の両面のうち対向基板２０に臨まない側に位置する表示面３０１ｓに画像を表示する。
【００４７】
尚、図１及び図２に示したＴＦＴアレイ基板１０上には、これらのデータ線駆動回路１０１、走査線駆動回路１０４等の回路部に加えて、画像信号線上の画像信号をサンプリングしてデータ線に供給するサンプリング回路、複数のデータ線に所定電圧レベルのプリチャージ信号を画像信号に先行して各々供給するプリチャージ回路、製造途中や出荷時の当該電気光学装置の品質、欠陥等を検査するための検査回路等が形成されていてもよい。
【００４８】
＜１−２：液晶装置の回路構成＞
次に、図３を参照しながら、液晶装置１の回路構成を説明する。図３は、液晶装置１の主要な回路構成を示したブロック図である。
【００４９】
図３において、液晶装置１は、データ線駆動回路部１０１、走査線駆動回路部１０４、センサ感度調整回路部２０５、センサ用走査回路２０４、受光信号処理回路２１５、画像処理回路部２１６、及び表示部１１０を備えている。図１に示した制御回路部２０１は、センサ感度調整回路部２０５、受光信号処理回路部２１５及び画像処理回路部２１６を備えて構成されている。
【００５０】
表示部１１０は、後述するようにマトリクス状に配列された複数の画素部７２から構成されている。データ線駆動回路１０１及び走査線駆動回路１０４は、走査信号及び画像信号を所定のタイミングで表示部１１０に供給し、各画素部を駆動する。
【００５１】
センサ用走査回路部２０４は、液晶装置１の動作時に、後述する光センサ部を動作させるための信号を各光センサ部に供給する。受光信号処理回路部２１５は、ＴＦＴアレイ基板１０上の画像表示領域１０ａに設けられた光センサ部から出力された受光信号を処理する。
【００５２】
画像処理回路部２１６は、受光信号処理回路部２１５から供給された処理済信号に基づいて構成される画像データを処理する。画像処理回路部２１６は、表示部１１０が有する複数の光センサ部の夫々の受光信号に基づいて特定された画像から、表示面３０１ｓを指示する指等の指示手段を識別できた場合に、画像表示領域１０ａにおいて表示面３０１ｓを指示する指示手段の位置を特定し、特定された指示手段の位置をタッチ位置情報として外部回路部に出力する。他方、画像処理回路部２１６は、指示手段の位置が特定できない場合には、光センサ部の感度を補正するための補正信号をデータ線駆動回路１０１に供給する。この補正信号に基づいて、後述する光量調節部が入射光の光量を絞る絞り量が光量調節部毎に調節される。
【００５３】
＜１−３：液晶装置の具体的な構成＞
次に、図４乃至図１１を参照しながら、液晶装置１の具体的な構成を詳細に説明する。図４は、液晶装置１の画像表示領域１０ａにおける各種素子、配線等の等価回路である。図５は、図４に示した光検出回路部の電気的な構成を詳細に示した回路図である。図６は、画素部の図式的平面図である。図７は、図６のＶＩＩ−ＶＩＩ´断面図である。図８は、図６のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ´断面図である。図９は、図６のＩＸ−ＩＸ´断面図である。図１０は、図８に示した断面を詳細に示した断面図である。尚、図４では、ＴＦＴアレイ基板１０上にマトリクス状に配置された複数の画素部のうち実質的に画像の表示に寄与する部分の回路構成と共に光検出回路部を示している。図７乃至図１０では、各層・各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、該各層・各部材ごとに縮尺を異ならしめてある。
【００５４】
図４を参照しながら、画素部７２の回路構成を説明する。図４において、液晶装置１の画像表示領域１０ａを構成するマトリクス状に形成された複数の画素部７２の夫々は、赤色を表示するサブ画素部７２Ｒ、緑色を表示するサブ画素部７２Ｇ、及び青色を表示するサブ画素部７２Ｂを含んで構成されており、画像表示領域１０ａに形成された複数の光検出回路部２５０の夫々に電気的に接続されている。したがって、液晶装置１は、カラー画像を表示可能な表示装置である。
【００５５】
サブ画素部７２Ｒ、７２Ｇ及び７２Ｂの夫々は、画素電極９ａ、本発明の「画素スイッチング用素子」の一例であるＴＦＴ３０、及び液晶素子５０ａを備えている。
【００５６】
ＴＦＴ３０は、画素電極９ａに電気的に接続されており、液晶装置１の動作時に画素電極９ａをスイッチング制御する。画像信号が供給されるデータ線６ａは、ＴＦＴ３０のソースに電気的に接続されている。データ線６ａに書き込む画像信号Ｓ１、Ｓ２、・・・、Ｓｎは、この順に線順次に供給しても構わないし、相隣接する複数のデータ線６ａ同士に対して、グループ毎に供給するようにしてもよい。
【００５７】
ＴＦＴ３０のゲートに走査線３ａが電気的に接続されており、液晶装置１は、所定のタイミングで、走査線３ａにパルス的に走査信号Ｇ１、Ｇ２、・・・、Ｇｍを、この順に線順次で印加するように構成されている。画素電極９ａは、ＴＦＴ３０のドレインに電気的に接続されており、スイッチング素子であるＴＦＴ３０を一定期間だけそのスイッチを閉じることにより、データ線６ａから供給される画像信号Ｓ１、Ｓ２、・・・、Ｓｎが所定のタイミングで書き込まれる。画素電極９ａを介して液晶に書き込まれた所定レベルの画像信号Ｓ１、Ｓ２、・・・、Ｓｎは、対向基板に形成された対向電極との間で一定期間保持される。
【００５８】
液晶層５０に含まれる液晶は、印加される電圧レベルにより分子集合の配向や秩序が変化することにより、光を変調し、階調表示を可能とする。ノーマリーホワイトモードであれば、各サブ画素部の単位で印加された電圧に応じて入射光に対する透過率が減少し、ノーマリーブラックモードであれば、各サブ画素部の単位で印加された電圧に応じて入射光に対する透過率が増加され、全体として液晶装置１からは画像信号に応じたコントラストをもつ光が出射される。蓄積容量７０は、画像信号がリークすることを防ぐために、画素電極９ａと対向電極との間に形成される液晶素子５０ａと並列に付加されている。容量電極線３００は、蓄積容量７０が有する一対の電極のうち固定電位側の電極である。
【００５９】
次に図５を参照しながら、光検出回路部２５０の詳細な回路構成を説明する。
【００６０】
図５において、光検出回路部２５０は、光量調節部８２及び光センサ部１５０を備えている。
【００６１】
光量調節部８２は、液晶素子５０ｂ、調節制御ＴＦＴ１３０、及び蓄積容量１７０を備えて構成されている。光量調節部８２は、複数の光検出回路部２５０の夫々に含まれており、制御回路部２０１の制御下において、画像表示領域１０ａにおいて互いに独立してその動作が制御される。
【００６２】
液晶素子５０ｂは、調節制御ＴＦＴ１３０及び蓄積容量１７０の夫々に電気的に接続されており、液晶素子５０ｂが有する液晶部分の配向状態が調節制御ＴＦＴ１３０によって制御され、光センサ部１５０に入射する入射光の光量を調節する。蓄積容量１７０が有する一対の容量電極の一方は、固定電位線３００に電気的に接続されている。
【００６３】
調節制御ＴＦＴ１３０のゲート及びソースの夫々は、走査線３ａ及び信号線６ａ１の夫々に電気的に接続されている。調節制御ＴＦＴ１３０は、走査線３ａを介して供給された選択信号が供給されることによってそのオンオフが切り換え可能に構成されている。調節制御ＴＦＴ１３０は、そのオンオフに応じて信号線６ａ１を介して供給された調節信号を液晶素子５０ｂに供給する。液晶素子５０ｂは、調節信号に応じて液晶部分の配向状態が制御されることによって光センサ部１５０に入射する入射光の光量を調節する。
【００６４】
光センサ部１５０は、本発明の「第１受光素子」及び「第２受光素子」の夫々一例である受光素子１９１及び１９２、蓄積容量１５２、リセットＴＦＴ１６３、信号増幅用ＴＦＴ１５４、及び出力制御用ＴＦＴ１５５を備えて構成されている。
【００６５】
受光素子１９１及び１９２は、画像表示領域１０ａにおいて液晶装置１の表示面３０１ｓから入射する入射光Ｌ２のうち光調節部８２によって光量が調節された入射光Ｌ２´（図７乃至図９参照。）を受光する。リセット用ＴＦＴ１６３のソース、ゲート及びドレインの夫々は、受光素子１９１及び１９２、リセット用信号線３５０、及び信号増幅用ＴＦＴ１５４の夫々に電気的に接続されている。信号増幅用ＴＦＴ１５４のソース、ゲート及びドレインの夫々は、電源線３５１、受光素子１９１及び１９２、出力制御用ＴＦＴ１５５の夫々に電気的に接続されている。出力制御用ＴＦＴ１５５のソース、ゲート及びドレインの夫々は、信号増幅用ＴＦＴ１５４、選択信号線３５３、及び読み出し信号線６ａ２の夫々に電気的に接続されている。
【００６６】
受光素子１９１及び１９２が入射光Ｌ２´を受光した際には、受光素子１９１及び１９２の両方、或いはこれら受光素子の一方に光電流が生じ、リセット用ＴＦＴ１６３、電圧増幅用ＴＦＴ１５４、及び出力制御用ＴＦＴ１５５の夫々の動作に応じて、受光素子１９１及び１９２に電気的に接続された電源線３５２及びノードａ間の電圧Ｖに対応した信号が読み出し信号線６ａ２に読み出される。
【００６７】
次に、図６乃至図１０を参照しながら、液晶装置１の具体的な構成を説明する。
【００６８】
図６において、画素部７２は、Ｘ方向に沿って配列された３つのサブ画素部７２Ｒ、７２Ｇ及び７２Ｂ、並びに、光検出回路部２５０を有している。
【００６９】
サブ画素部７２Ｒ、７２Ｇ及び７２Ｂサブ画素部の夫々は、開口部７３Ｒ、７３Ｇ及び７３Ｂの夫々を有している。液晶装置１の動作時において、開口部７３Ｒ、７３Ｇ及び７３Ｂの夫々から赤色光、緑色光、及び青色光の夫々が出射されることによって液晶装置１によるカラー画像の表示が可能になる。加えて、サブ画素部７２Ｒ、７２Ｇ及び７２Ｂの夫々は、各サブ画素部をスイッチングするＴＦＴ３０を有している。
【００７０】
光検出回路部２５０は、調節制御ＴＦＴ１３０、開口部８３、及びＴＦＴ回路部８０を有している。受光素子１９１及び１９２を含む受光部は、表示面３０１ｓに入射する入射光を検出する。ＴＦＴ回路部８０は、リセット用ＴＦＴ１６３、電圧増幅用ＴＦＴ１５４、及び出力制御用ＴＦＴ１５５を含んで構成されており、開口部８３に臨む受光素子１９１及び１９２の動作を制御すると共に、受光素子１９１及び１９２が生成する光電流に応じた電圧の変化を読み出し線６ａ２に出力する。
【００７１】
図７乃至図９において、液晶装置１は、遮光膜１１及び１５３、平坦化膜２０ａに埋め込まれた３種類のカラーフィルタ１５４Ｒ、１５４Ｇ及び１５４Ｂ、液晶素子５０ｂ、受光素子１９１及び１９２、バックライト２０６、並びに、第１偏光板３０１、及び第２偏光板３０２を備えている。
【００７２】
バックライト２０６は、導光板２０６ａ、及び表示用光源２０６ｂを備えて構成されており、図中ＴＦＴアレイ基板１０の下側に配置されている。
【００７３】
表示用光源２０６ｂは、画像表示領域１０ａに画像を表示するための表示用光Ｌ１を生成する。表示用光Ｌ１は、可視光であり、各サブ画素部の駆動に応じて液晶層５０によって変調される。
【００７４】
導光板２０６ａは、例えば、表示用光Ｌ１を透過可能なアクリル樹脂で構成されており、表示用光Ｌ１を画像表示領域１０ａに導く。液晶装置１は、画像を表示するために表示用光Ｌ１を利用すると共に、表示面３０１ｓに接する、或いは指示する指等の指示手段を検知するために外光を利用する。
【００７５】
第１偏光層３０１と、液晶層５０と受光素子１９１及び１９２の間に配置された不図示の偏光層とは、夫々の光軸が互いに交差するようにクロスニコル配置されている。液晶素子５０ｂは、液晶層５０のうち受光素子１９１及び１９２に重なる液晶部分と、当該液晶部分を挟持する第１電極１５９ａ及び第２電極２１ａを有している。
【００７６】
光量調節部８２は、表示面３０１ｓから開口部８３に入射する入射光Ｌ２の光量を調節する絞り機構として機能する。本実施形態では、図５を参照しながら説明したように、液晶素子５０ｂが有する液晶部分の配向状態を制御可能であるため、入射光Ｌ２の光量を光量調節部８２毎に独立して調節できる。したがって、各画素部において液晶層の配向状態を制御することによって表示用光の光強度を制御する場合と同様に、各光センサ部１５０の受光素子１９１及び１９２に入射する入射光Ｌ２´の光量を独立して調節できる。
【００７７】
したがって、複数の光量調節部８２によれば、画像表示領域１０ａを構成する複数の領域の夫々において表示面３０１ｓから入射する入射光Ｌ２の光量の夫々が、各光センサ部１５０が検出可能な光量の検出可能範囲から外れている場合であっても、光センサ部１５０毎に、或いは任意の個数の光センサ部１５０を一群とする群毎に、各光センサ部１５０に入射する入射光Ｌ２´の光量が検出可能範囲に入るように光量が調節される。
【００７８】
特に、画像表示領域１０ａを構成する複数の領域の夫々において、指等の指示手段に遮光される外光等の環境の変化に起因して指示手段をその周囲と識別できない場合、より具体的には、例えば外光の光量が強すぎることによって、表示面３０１ｓにおいて指示手段の影が投影される領域と、その領域の周囲の領域との夫々に入射する入射光Ｌ２の光量が受光素子１９１及び１９２による光量の検出可能範囲から外れている場合には、指示手段の影が投影される領域とその領域の周囲の領域との夫々に入射する入射光Ｌ２の光量が検出可能範囲にシフトされるように各光量調節部８２が入射光Ｌ２の光量を調節する。つまり、複数の光量調節部８２の夫々は、各光センサ部１５０に入射する入射光Ｌ２の光量を互いに独立して調節可能な絞り機構として機能する。
【００７９】
このように、液晶装置１によれば、光センサ部１５０に入射する入射光Ｌ２の光量が光センサ部による検出可能範囲から外れている場合でも、当該検出可能範囲に光量が含まれるように入射光Ｌ２の光量が調節され、検出可能範囲に光量が調節された入射光Ｌ２´が光センサ部１５０に照射されることになる。したがって、液晶装置１によれば、光量調節部８２によって光量が調節されることなく、入射光Ｌ２が光センサ部１５０にそのまま入射する場合には識別できなかった指示手段を識別でき、表示面３０１ｓ上の画像表示領域１０ａにおける指示手段の位置を特定できる。
【００８０】
加えて、複数の光量調節部８２の夫々が互いに独立して光量を調節できるため、外光を含む入射光Ｌ２の光強度が画像表示領域１０ａ内の各領域で相互に異なる場合であっても、光センサ部１５０による検出可能範囲から光量が外れている領域について選択的に光量を調節可能であり、指示手段を検出する検出精度を高めることが可能である。
【００８１】
したがって、液晶装置１は、光学系の途中にメカニカルな絞り機構が設けられたカメラ等の撮像装置と異なり、本来画像を表示するために用いられる液晶層の一部を利用して入射光Ｌ２の光量を調節できることから、液晶装置１内に絞り機構を設けるためのスペースを確保しなくても入射光Ｌ２の光量を調節でき、指示手段を検出する検出精度を高めることが可能である。
【００８２】
第１電極１５９ａは、ＴＦＴアレイ基板１０上において画像表示領域１０ａを構成する複数の画素部７２の夫々に設けられた複数の画素電極９ａと同層に形成されている。したがって、ＩＴＯ等の透明導電材料によって構成される画素電極９ａを形成する工程と共通の工程によって第１電極１５９ａを形成でき、液晶装置１の製造プロセスを簡便にできる。第２電極２１ａは、対向電極２１が受光素子１９１及び１９２に重なる電極部分である。
【００８３】
液晶装置１は、光センサ部８２から見てＴＦＴアレイ基板１０側において画素電極９ａに重なるように延びる第２偏光層３０２を備えている。第２偏光層３０２は、上述した不図示の偏光層の光軸が延びる方向に沿って延びる光軸を有している。したがって、第２偏光層３０２によれば、各画素に入射する表示用光Ｌ１を直線偏光させることが可能である。
【００８４】
尚、第１偏光層３０１及び第２偏光層３０２は、延伸されたＰＶＡ（ポリビニルアルコール）膜をＴＡＣ（トリアセチルセルロース）で構成された保護フィルムによって挟み込んで構成されている。
【００８５】
図７乃至図９において、サブ画素部７３Ｒは、表示用光Ｌ１が液晶層５０によって変調された変調光のうち赤色光を透過可能なカラーフィルタ１５４Ｒを介して赤色光Ｌ１Ｒを表示する。サブ画素部７３Ｇ及び７３Ｂの夫々は、サブ画素部７３Ｒと同様に、カラーフィルタ１５４Ｇ及び１５４Ｂの夫々を介して緑色光Ｌ１Ｇ及び青色光Ｌ１Ｂの夫々を表示する。
【００８６】
図７及び図８に示すように、遮光膜１５３は、開口領域の縁の少なくとも一部を規定する、所謂ブラックマトリクスである。したがって、遮光膜１５３によれば、非開口領域に形成された画素スイッチング用ＴＦＴ３０等の半導体素子、及びＴＦＴ回路部８０に表示面３０１ｓ側から可視光Ｌ２が照射されることを低減でき、ＴＦＴ３０及びＴＦＴ回路部８０に含まれる半導体素子に発生する光リーク電流を低減できる。
【００８７】
図６乃至図９に示すように、光センサ部８２は、ＴＦＴアレイ基板１０上において、画素部７２の開口領域を互いに隔てる非開口領域に形成されている。また、液晶装置１では、開口部７３Ｒ、７３Ｇ及び７３Ｂから表示用光Ｌ１Ｒ、Ｌ１Ｇ及びＬ１Ｂの夫々が出射される。したがって、液晶装置１によれば、光センサ部８２によって表示用光Ｌ１Ｒ、Ｌ１Ｇ及びＬ１Ｂが遮られることがない。
【００８８】
液晶装置１は、ＴＦＴアレイ基板１０上において受光素子１９１及び１９２の下層側に形成された遮光膜１１を備えている。遮光膜１１は、金属膜等の遮光性を有する材料から構成されており、バックライト２０６から出射された可視光である表示用光Ｌ１が受光素子１９１及び１９２に照射されないように、これら光を遮光する。したがって、遮光膜１１によれば、表示用光Ｌ１が照射されることに起因して生じる受光素子１９１及び１９２の誤動作を低減できる。このような遮光膜１１は、ＴＦＴアレイ基板１０上に形成された他の素子の一部、或いは配線を構成する導電膜等の遮光性を有する膜と同層に共通の工程を用いて形成可能である。
【００８９】
加えて、遮光膜１１は、ＴＦＴ回路部８０及び画素スイッチング用ＴＦＴ３０に重なるようにＴＦＴアレイ基板１０上に延びている。したがって、遮光膜１１によれば、画素スイッチング用ＴＦＴ３０、及びＴＦＴ回路部８０を遮光することもでき、ＴＦＴ３０及びＴＴＦ回路部８０の誤動作を低減することも可能である。
【００９０】
次に、図１０を参照しながら、受光素子１９１及び１９２の詳細な構成及び配置を説明する。
【００９１】
図１０において、受光素子１９１及び１９２は、平面的に見て開口部８３に臨むようにＴＦＴアレイ基板１０上に形成されている。
【００９２】
受光素子１９１は、本発明の「第１受光層」の一例である受光層１９１ａ´を有している。受光素子１９１は、本発明の「他の半導体層」の一例である半導体層１９１ａを構成し、且つ受光層１９１ａ´に電気的に接続されたＰ型導電領域１９１ｂ´及びＮ型導電領域１９１ｃ´が受光層１９１ａ´の受光面に重ならない横型ＰＩＮダイオードである。したがって、受光素子１９１によれば、Ｐ型導電領域１９１ｂ´及びＮ型導電領域１９１ｃ´の夫々が受光層１９１ａ´に重なることによって生じる可能性がある受光感度の低下を生じさせることがない。
【００９３】
受光素子１９２は、本発明の「第２受光層」の一例である受光層１９２ａ´と、受光層１９２ａ´の両面の夫々において受光層１９２ａ´に重なり、且つ受光層１９２ａ´に電気的に接続されたＰ型導電領域１９２ｂ´及びＮ型導電領域１９２ｃ´とを有する縦型ＰＩＮダイオードである。したがって、液晶装置１の製造時に、順次Ｐ型導電領域１９２ａ´、受光層１９２ａ´、及びＮ形導電領域１９２ｃ´を形成することによって、受光素子１９１上に受光素子１９２を容易に形成できる。
【００９４】
ここで、絶縁膜４１は、本発明の「一の層」の一例であり、ＴＦＴ３０が有する半導体層１ａは、絶縁膜４１上に形成された、本発明の「一の半導体層」の一例である。受光素子１９１は、絶縁膜４１上に形成された、本発明の「他の半導体層」の一例である半導体層１９１ａを有している。したがって、半導体層１ａ及び１９１ａは、液晶装置１の製造プロセスにおいて、互いに共通の工程によって形成可能である。より具体的には、半導体層１ａ及び１９１ａは、例えば、絶縁膜４１上にポリシリコン層等の半導体層を形成した後、当該半導体層をＴＦＴ３０及び受光層１９１ａの夫々のレイアウトに応じた平面パターンとなるように、同時に、或いは並行してパターニングすることによって、同時に、或いは並行して形成可能である。よって、半導体層１ａを形成する工程とは別に半導体層１９１ａを形成する工程を設ける場合に比べて、液晶装置１の製造プロセスを簡便化することが可能である。尚、受光素子１９２は、絶縁膜４１と異なる、本発明の「他の層」の一例である絶縁膜４３に形成された受光層１９２ａ´を有しており、受光素子１９１が絶縁膜４１上に形成された後に形成される。
【００９５】
受光素子１９２は、Ｐ型導電領域１９２ｂ´及びＮ型導電領域１９２ｃ´のうち受光層１９２ａ´上に形成された、本発明の「上側領域」の一例であるＮ型導電領域１９２ｃ´に重なり、且つＮ型導電領域１９２ｃ´上においてＮ型導電領域１９２ｃ´に電気的に接続された透明な上電極１６９ａを有している。
【００９６】
上電極１６９ａは、ＩＴＯ等の透明導電材料から構成されており、画素電極９ａと同時に、或いは並行して絶縁膜４３上に形成されている。コンタクトホール１８４及び端子部９４を介してＮ型導電領域１９１ｃ´に電気的に接続されている。
【００９７】
上電極１６９ａによれば、受光素子１９２の上層側から入射光Ｌ２´が受光素子１９２に入射した場合に、上電極１６９ａによって入射光Ｌ２´が遮られることがなく、指示手段によって遮られた光を正確に検出できる。
【００９８】
受光素子１９２は、Ｐ型導電領域１９２ｂ´及びＮ型導電領域１９２ｃ´のうち受光層１９２ａ´下に形成された、本発明の「下側領域」の一例であるＰ型導電領域１９２ｂ´に重なり、且つＰ型導電領域１９２ｂ´下において導電膜１９９に電気的に接続されている。導電膜１９９は、ＩＴＯ等の透明導電材料から構成されており、本発明の「下電極」の一例を構成している。
【００９９】
導電膜１９９によれば、受光素子１９２によって吸収されることなく当該受光素子１９２を透過した入射光Ｌ２´が受光素子１９１に照射される。したがって、入射光Ｌ２´が受光素子１９２によって検出されない場合であっても、透過した入射光Ｌ２´は、受光素子１９１によって検出可能になり、指示手段を正確に検知可能になる。
【０１００】
入射光Ｌ２は、不図示の液晶素子によって光量が調節された後、入射光Ｌ２´として受光素子１９１及び１９２に照射される。
【０１０１】
受光素子１９１は、横型ＰＩＮダイオードであり、受光素子１９２は、縦型ＰＩＮダイオードである。受光素子１９１及び１９２は、表示面３０１ｓに入射する入射光Ｌ２の波長、言い換えれば光量が調節された入射光Ｌ２´に対する受光感度を示す受光感度特性が相互に異なる受光素子である。
【０１０２】
受光素子１９１及び１９２の夫々は、液晶装置１の動作時に、入射光Ｌ２´を受光し、各受光素子の受光感度に応じた出力電流を出力する。受光素子１９１及び１９２の夫々は、図５に示したように、相互に電気的に並列に接続されている。より具体的には、図１０に示すように、受光素子１９１及び１９２は、導電膜１９９を介して相互に電気的に接続されているため、受光素子１９１及び１９２の少なくとも一方から出力された出力電流に応じて、読み出し信号線６ａ２に出力信号が読み出される。
【０１０３】
受光素子１９１及び１９２によれば、入射光Ｌ２´が受光素子１９１及び１９２の夫々に照射されることによって、これら受光素子の夫々に生じる光電流の電流値によってノードａ及び電源線３５２間に生じた電圧Ｖ（図５参照）が出力信号、即ち出力値として読み出し線６ａ２に読み出され、指示手段が検知される。したがって、後述するように、受光素子１９１及び１９２の夫々の受光感度特性は相互に異なっているため、例えば、受光素子１９１及び１９２の一方に生じた光電流が微弱であっても、指示手段を検知可能な光電流が他方の受光素子から出力され、当該一方の受光素子を用いて指示手段を検知する場合に比べて、正確に指示手段を検知可能である。
【０１０４】
加えて、受光素子１９１及び１９２、並びに導電膜１９９によれば、受光素子１９１及び１９２を電気的に相互に接続する端子部等の接続手段を導電膜１９９によって共用することができ、配線等をＴＦＴアレイ基板１０上に引き回してこれら受光素子を相互に電気的に接続する場合に比べて液晶装置１の構造を簡略な構造にすることが可能である。
【０１０５】
図１０において、調節制御用ＴＦＴ１３０は、コンタクトホール１３１及び１３２、ソース電極１３４、ドレイン電極１３５、並びにゲート電極１３３ａを有している。調節制御用ＴＦＴ１３０は、不図示の配線等の接続手段を介して液晶素子５０ｂ、信号線６ａ１、及び蓄積容量１７０に電気的に接続されており、液晶素子５０ｂを介して入射光Ｌ２の光量の絞り量を制御する。
【０１０６】
ＴＦＴ３０が有する半導体層１ａは、例えば低温ポリシリコン層であり、ゲート電極３ａ１に重なるチャネル領域１ａ´、ソース領域１ｂ´、及びドレイン領域１ｃ´を含んでいる。チャネル領域１ａ´には、液晶装置１の動作時に、走査線３ａに電気的に接続されたゲート電極３ａ１からの電界によりチャネルが形成される。絶縁膜４２の一部を構成する絶縁膜４２ａのうちゲート電極３ａ１及び半導体層１ａ間に延びる部分は、ＴＦＴ３０のゲート絶縁膜を構成している。ソース領域１ｂ´及びドレイン領域１ｃ´の夫々は、チャネル領域１ａ´の両側の夫々にミラー対称に形成されている。
【０１０７】
ゲート電極３ａ１は、ポリシリコン膜等の導電膜や、例えば、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｗ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｐｄ、Ａｌ等の金属のうちの少なくとも一つを含む、金属単体、合金、金属シリサイド、ポリシリサイド、これらを積層したもの等によって形成されており、ソース領域１ｂ´及びドレイン領域１ｃ´に重ならないように絶縁膜４２ａを介してチャネル領域１ａ´上に設けられている。
【０１０８】
尚、ＴＦＴ３０は、ソース領域１ｂ´及びドレイン領域１ｃ´の夫々に低濃度ソース領域及び低濃度ドレイン領域の夫々が形成されたＬＤＤ（Lightly Doped Drain）構造を有していてもよい。
【０１０９】
コンタクトホール１８１及び１８２の夫々は、絶縁膜４２を構成する絶縁膜４２ａ、及び４２ｂを半導体層１ａまで貫通するように形成されており、ソース領域１ｂ´及びドレイン領域１ｃ´の夫々に電気的に接続されている。ソース電極９１及びドレイン電極９２の夫々は、絶縁膜４２ｂ上に形成され、且つコンタクトホール１８１及び１８２の夫々に電気的に接続されている。ソース電極９１及びドレイン電極９２の夫々は、絶縁膜４３ａに覆われており、ドレイン電極９２は、コンタクトホールを介して画素電極９ａに電気的に接続されている。
【０１１０】
次に、図１１を参照しながら、受光素子１９１及び１９２の受光感度特性を説明する。図１１は、受光素子１９１及び１９２の夫々の光に対する受光感度特性線と、これら２つの受光素子を含む光センサ部１５０の受光感度特性線とを図式的に示した特性図である。
【０１１１】
図１１（ａ）に示すように、受光素子１９１及び１９２の夫々における光の波長に対する受光感度Ｓが、受光感度特性線Ｌｔ及びＬｖの夫々で示される場合を考える。受光感度特性線Ｌｔ及びＬｖは、互いに等しい光の波長λｐｔ（λｐｖ）で受光感度Ｓｖ及びＳｔのピーク値をとる。したがって、受光素子１９１及び１９２の夫々が単独で入射光Ｌ２´を検出した場合には、受光感度Ｓは、最大でもピーク値Ｓｖ及びＳｔ以上になることはない。
【０１１２】
しかしながら、受光素子１９１及び１９２を電気的に互いに並列に接続し、同時に動作させることによって、これら受光素子１９１及び１９２を含む光センサ部１５０の受光感度は、これら受光素子１９１及び１９２の夫々の受光感度Ｓの和になり、受光感度Ｓｖ及びＳｔより大きい受光感度Ｓａを取りうる。
【０１１３】
よって、液晶装置１によれば、受光感度特性が相互に異なる受光素子１９１及び１９２を同時に動作させることによって、受光素子１９１及び１９２のうち一方の受光素子を用いて入射光Ｌ２´を検出する場合に比べて、入射光Ｌ２´の検出感度を高めることが可能である。加えて、受光素子１９１及び１９２の一方の受光素子を用いて入射光Ｌ２´を検出する場合に比べて、波長λＬ１及びλＨ１の波長帯域の範囲内全体で、光センサ部１５０の受光感度Ｓを高めることが可能である。
【０１１４】
したがって、図１１（ａ）に示した受光感度特性Ｌｖ及びＬｔを各々有する受光素子１９１及び１９２の両方を用いて入射光Ｌ２´を検出することによって、指示手段を検知する検知性能を高めることができ、これに伴い液晶装置１のタッチパネル機能を向上させることが可能である。
【０１１５】
次に、図１１（ｂ）に示すように、受光素子１９１及び１９２の夫々における光の波長に対する受光感度Ｓが、互いに異なる受光感度のピーク値を有する受光感度特性線Ｌｔ及びＬｖの夫々で示される場合を考える。受光感度特性Ｌｖ及びＬｔの夫々は、互いに異なる波長λｐｖ及びλｐｔの夫々で受光感度Ｓのピーク値として受光感度Ｓｖ及びＳｔの夫々をとる。したがって、受光素子１９１及び１９２の夫々を単独で用いた場合、入射光Ｌ２´のうち、波長λｐｖ以下の波長帯域、或いは波長λｐｔ以上の波長帯域に含まれる光の成分が検出できなくなる。
【０１１６】
しかしながら、液晶装置１は、受光素子１９１及び１９２の両方を動作させることから、波長λＬ２からλＨ２の渡る波長帯域全体で入射光Ｌ２´を検出可能であり、受光素子１９１及び１９２の一方のみを用いて入射光Ｌ２´を検出する場合に比べて、検出可能な光の波長帯域を広げることが可能である。
【０１１７】
よって、液晶装置１によれば、受光素子１９１及び１９２を用いることによって、入射光Ｌ２´を検出する検出性能を高めることができ、液晶装置１のタッチパネル機能を向上させることが可能である。
【０１１８】
尚、このように受光感度特性が相互に異なる受光素子１９１及び１９２は、例えば、受光素子１９１及び１９２の素子構造、サイズ、或いは構成材料等の各種素子設計を相互に異ならせることによって形成可能である。
【０１１９】
再び、図１０において、本実施形態では、受光層１９１ａ´及び１９２ａ´のサイズは相互に異なっていてもよい。このような受光層１９１ａ´及び１９２ａ´によれば、検出すべき光の波長に応じて受光素子１９１及び１９２の夫々の受光感度特性を設定し、優先的に検出される光を選択することが可能である。より具体的には、例えば、検出すべき光の波長に応じて、受光層１９１ａ´及び受光層１９２ａ´のうち当該波長を含む波長帯域で光を検出可能な一方の受光層のサイズを他方より大きく設定しておくことによって、当該一方の受光層によって検出可能な光を優先的に検出できることになり、検出可能な光の波長帯域を広げつつ、特定の波長帯域の光を検出する検出性能を高めることが可能である。
【０１２０】
また、本実施形態に係る液晶装置１のように、受光素子１９１及び１９２が、ＴＦＴアレイ基板１０上において互いに重なるように形成されていることによって、受光素子１９２によって検出可能な波長帯域から外れた波長を有する光を、受光素子１９１によって検出することも可能である。したがって、光センサ部１５０による光の検出性能を高めつつ、画像表示領域１０ａのうち受光素子１９１及び１９２が占める領域（即ち、画像表示に寄与しない領域）の割合を狭めることができる。
【０１２１】
したがって、例えば、複数の画素部７２による画像表示を阻害しないように、これら画素部７２における開口領域、即ち、画素部が占める領域のうち配線等によって遮光されない実質的に光が透過する領域に受光素子１９１及び１９２を形成した場合であっても、これら受光素子が相互に重ならないように配置されている場合に比べて、画素部７２における開口領域を広げることが可能であり、液晶装置１が画像表示領域１０ａに表示する画像の輝度を低下させることなく、且つタッチパネル機能も確保できる利点がある。
【０１２２】
また、本実施形態に係る液晶装置１では、受光素子１９１及び１９２は、ＴＦＴアレイ基板１０上において互いに重ならないように形成されていてもよい。このような受光素子１９１及び１９２によれば、入射光Ｌ２´が受光素子１９１及び１９２の夫々に直接、即ち、受光層１９２ａ´を介すことなく、受光層１９１ａ´に照射されることになるため、これら受光素子の夫々の受光感度特性に応じて広い波長帯域全体で光を検出することが可能である。
【０１２３】
＜２：電子機器＞
次に、図１２及び図１３を参照しながら、上述した液晶装置を具備してなる電子機器の実施形態を説明する。
【０１２４】
図１２は、上述した液晶装置が適用されたモバイル型のパーソナルコンピュータの斜視図である。図１２において、コンピュータ１２００は、キーボード１２０２を備えた本体部１２０４と、上述した液晶装置を含んでなる液晶表示ユニット１２０６とから構成されている。液晶表示ユニット１２０６は、液晶パネル１００５の背面にバックライトを付加することにより構成されており、正確に各種情報を入力できるタッチパネル機能を有している。
【０１２５】
次に、上述した液晶装置を携帯電話に適用した例について説明する。図１３は、本実施形態の電子機器の一例である携帯電話の斜視図である。図１３において、携帯電話１３００は、複数の操作ボタン１３０２とともに、透過型の表示形式を採用し、且つ上述した液晶装置と同様の構成を有する液晶装置１００５を備えている。携帯電話１３００によれば、高品位の画像表示が可能であると共に、指等の指示手段によって表示面を介して正確に情報を入力可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１２６】
【図１】第１実施形態に係る液晶装置の平面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ´断面図である。
【図３】本実施形態に係る液晶装置の主要な回路構成を示したブロック図である。
【図４】本実施形態に係る液晶装置の画像表示領域における等価回路である。
【図５】光検出回路部の電気的な構成を詳細に示した回路図である。
【図６】本実施形態に係る液晶装置が有する画素部周辺の図式的平面図である。
【図７】図６のＶＩＩ−ＶＩＩ´断面図である。
【図８】図６のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ´断面図である。
【図９】図６のＩＸ−ＩＸ´断面図である。
【図１０】図８に示した断面を詳細に示した断面図である。
【図１１】本実施形態に係る液晶装置が有する２つの受光素子の受光感度特性を示した特性図である。
【図１２】本実施形態に係る電子機器の一例を示した斜視図である。
【図１３】本実施形態に係る電子機器の他の例を示した斜視図である。
【符号の説明】
【０１２７】
１・・・液晶装置、１０・・・ＴＦＴアレイ基板、２０・・・対向基板、５０・・・液晶層、５０ａ，５０ｂ・・・液晶素子、７２・・・画素部、８２・・・光量調節部、１５０・・・光センサ部、１９１，１９２・・・受光素子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上の表示領域に形成された複数の画素部と、
前記表示領域に形成されており、表示面に入射する光の波長に対する受光感度を示す受光感度特性が相互に異なる第１受光素子及び第２受光素子と
を備えたことを特徴とする電気光学装置。
【請求項２】
前記第１受光素子及び前記第２受光素子は、互いに電気的に並列に接続されていること
を特徴とする請求項１に記載の電気光学装置。
【請求項３】
前記画素部は、前記基板上の一の層に形成された一の半導体層を含む画素スイッチング用素子を有しており、
前記第１受光素子は、前記一の層に形成された他の半導体層の一部を構成する第１受光層を有しており、
前記第２受光素子は、前記一の層と異なる他の層に形成された第２受光層を有しており、
前記一の半導体層及び前記他の半導体層は、互いに共通の工程によって形成されていること
を特徴とする請求項１又は２に記載の電気光学装置。
【請求項４】
前記第１受光層及び前記第２受光層のサイズは相互に異なること
を特徴とする請求項３に記載の電気光学装置。
【請求項５】
前記第１受光素子及び前記第２受光素子は、前記基板上において互いに重なるように形成されていること
を特徴とする請求項３又は４に記載の電気光学装置。
【請求項６】
前記第１受光素子及び前記第２受光素子は、前記基板上において互いに重ならないように形成されていること
を特徴とする請求項３又は４に記載の電気光学装置。
【請求項７】
前記第１受光素子は、前記他の半導体層の一部を構成し、且つ前記第１受光層に電気的に接続されたＰ型導電領域及びＮ型導電領域が前記第１受光層の受光面に重ならない横型ＰＩＮダイオードであること
を特徴とする請求項３から６の何れか一項に記載の電気光学装置。
【請求項８】
前記第２受光素子は、前記第２受光層と、前記第２受光層の両面の夫々において前記第２受光層に重なり、且つ前記第２受光層に電気的に接続されたＰ型導電領域及びＮ型導電領域とを有する縦型ＰＩＮダイオードであること
を特徴とする請求項３から６の何れか一項に記載の電気光学装置。
【請求項９】
前記縦型ＰＩＮダイオードは、前記Ｐ型導電領域及び前記Ｎ型導電領域のうち前記第２受光層上に形成された上側領域に重なり、且つ前記上側領域上において前記上側領域に電気的に接続された透明な上電極を有すること
を特徴とする請求項８に記載の電気光学装置。
【請求項１０】
前記縦型ＰＩＮダイオードは、前記Ｐ型導電領域及び前記Ｎ型導電領域のうち前記第２受光層下に形成された下側領域に重なり、且つ前記下側領域下において前記下側領域に電気的に接続された透明な下電極を有すること
を特徴とする請求項８又は９に記載の電気光学装置。
【請求項１１】
請求項１から１０の何れか一項に記載の電気光学装置を具備してなること
を特徴とする電子機器。
【請求項１】
基板上の表示領域に形成された複数の画素部と、
前記表示領域に形成されており、表示面に入射する光の波長に対する受光感度を示す受光感度特性が相互に異なる第１受光素子及び第２受光素子と
を備えたことを特徴とする電気光学装置。
【請求項２】
前記第１受光素子及び前記第２受光素子は、互いに電気的に並列に接続されていること
を特徴とする請求項１に記載の電気光学装置。
【請求項３】
前記画素部は、前記基板上の一の層に形成された一の半導体層を含む画素スイッチング用素子を有しており、
前記第１受光素子は、前記一の層に形成された他の半導体層の一部を構成する第１受光層を有しており、
前記第２受光素子は、前記一の層と異なる他の層に形成された第２受光層を有しており、
前記一の半導体層及び前記他の半導体層は、互いに共通の工程によって形成されていること
を特徴とする請求項１又は２に記載の電気光学装置。
【請求項４】
前記第１受光層及び前記第２受光層のサイズは相互に異なること
を特徴とする請求項３に記載の電気光学装置。
【請求項５】
前記第１受光素子及び前記第２受光素子は、前記基板上において互いに重なるように形成されていること
を特徴とする請求項３又は４に記載の電気光学装置。
【請求項６】
前記第１受光素子及び前記第２受光素子は、前記基板上において互いに重ならないように形成されていること
を特徴とする請求項３又は４に記載の電気光学装置。
【請求項７】
前記第１受光素子は、前記他の半導体層の一部を構成し、且つ前記第１受光層に電気的に接続されたＰ型導電領域及びＮ型導電領域が前記第１受光層の受光面に重ならない横型ＰＩＮダイオードであること
を特徴とする請求項３から６の何れか一項に記載の電気光学装置。
【請求項８】
前記第２受光素子は、前記第２受光層と、前記第２受光層の両面の夫々において前記第２受光層に重なり、且つ前記第２受光層に電気的に接続されたＰ型導電領域及びＮ型導電領域とを有する縦型ＰＩＮダイオードであること
を特徴とする請求項３から６の何れか一項に記載の電気光学装置。
【請求項９】
前記縦型ＰＩＮダイオードは、前記Ｐ型導電領域及び前記Ｎ型導電領域のうち前記第２受光層上に形成された上側領域に重なり、且つ前記上側領域上において前記上側領域に電気的に接続された透明な上電極を有すること
を特徴とする請求項８に記載の電気光学装置。
【請求項１０】
前記縦型ＰＩＮダイオードは、前記Ｐ型導電領域及び前記Ｎ型導電領域のうち前記第２受光層下に形成された下側領域に重なり、且つ前記下側領域下において前記下側領域に電気的に接続された透明な下電極を有すること
を特徴とする請求項８又は９に記載の電気光学装置。
【請求項１１】
請求項１から１０の何れか一項に記載の電気光学装置を具備してなること
を特徴とする電子機器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００９−１２８５６９（Ｐ２００９−１２８５６９Ａ）
【公開日】平成２１年６月１１日（２００９．６．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３０２６４１（Ｐ２００７−３０２６４１）
【出願日】平成１９年１１月２２日（２００７．１１．２２）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年６月１１日（２００９．６．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１１月２２日（２００７．１１．２２）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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