(57)【要約】【課題】表面が保護樹脂層で覆われた画面であっても光により画面から情報入力が可能な光入力装置を提供する。【解決手段】被光入力装置では、透明基板１００上に複数の光センサ素子４１を規則的に配置するとともに、各光センサ素子４１毎に透過スペクトルが規則的に異なるカラーフィルタ４１０を備える。光源器具４６０では、発する光のスペクトルをカラーフィルタ４１０の各透過スペクトルと同じスペクトルに変更可能にする。このような構成により、被光入力装置の画面が保護樹脂層１８１で保護された場合であっても、光センサ素子４１によって、光源器具４６０が放出する光の強度、色、位置を識別できるようにする。【選択図】図３
2005173986.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板上に規則的に配置された複数の光センサ素子と各光センサ素子毎に透過スペクトルが規則的に異なるカラーフィルタとを備えた被光入力装置と、
光を発する発光手段と発する光のスペクトルを前記各透過スペクトルと同じ複数のスペクトルの中から任意に変更可能な変更手段とを備えた光源器具と、
を有することを特徴とする光入力装置。
【請求項２】
前記光源器具は、発する光のスペクトルが前記各透過スペクトルと同じである複数の光源と、
発光させる光源を変更する変更手段と、
を有することを特徴とする請求項１記載の光入力装置。
【請求項３】
前記光源器具は、白色光を発する光源と、
白色光を透過したときの光のスペクトルが前記各透過スペクトルと同じである複数の着色層を備えたカラーフィルタと、
白色光を透過させる着色層を変更する変更手段と、
を有することを特徴とする請求項１記載の光入力装置。
【請求項４】
透明基板上に規則的に配置された複数の光センサ素子と、
各光センサ素子に対応して透過スペクトルが異なる着色層を規則的に配置したカラーフィルタと、
前記着色層を透過した光を前記光センサ素子により検知し、光が透過した着色層に白色光を通して表示を行う表示手段と、
を有することを特徴とする表示装置。
【請求項５】
前記着色層は、可視光を透過する着色層と非可視光を透過する着色層とを有することを特徴とする請求項４記載の表示装置。
【請求項６】
光を発する発光手段と、
発する光のスペクトルを、被光入力装置のカラーフィルタに規則的に配置された複数の着色層の各透過スペクトルと同じ複数のスペクトルの中から任意に切替可能な切替手段と、
を有することを特徴とする発光ペン。
【請求項７】
発する光のスペクトルが前記各透過スペクトルと同じである複数の光源と、
発光させる光源を変更する変更手段と、
を有することを特徴とする請求項６記載の発光ペン。
【請求項８】
前記複数の着色層は、可視光を透過する着色層と非可視光を透過する着色層を有することを特徴とする請求項６又は７記載の発光ペン。
【請求項９】
発せられた光を集光するためのレンズを有することを特徴とする請求項６乃至８のいずれかに記載の発光ペン。
【請求項１０】
前記複数の光源は、それぞれが発光ダイオードであり、
各発光ダイオードのオン・オフを任意に選択可能な選択回路を備えたことを特徴とする請求項７乃至９のいずれかに記載の発光ペン。
【請求項１１】
前記複数の光源は、それぞれが発光ダイオードであり、
各発光ダイオードの電流量を制御するための可変抵抗を備えたことを特徴とする請求項７乃至１０のいずれかに記載の発光ペン。
【請求項１２】
前記レンズによる集光点と光の照射口との距離を調節する調節手段を有することを特徴とする請求項９乃至１１のいずれかに記載の発光ペン。
【請求項１３】
発せられた光を束ねた光束の直径を変更するための絞り手段を有することを特徴とする請求項６乃至１１のいずれかに記載の発光ペン。
【請求項１４】
白色光を発する光源と、
白色光を透過したときのスペクトルが前記各透過スペクトルと同じである複数の着色層を備えたカラーフィルタと、
白色光を透過させる着色層を変更する変更手段と、
を有することを特徴とする請求項６記載の発光ペン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画面上から情報入力が可能な光入力装置、これに用いる表示装置、発光ペンに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、多結晶シリコン（ポリシリコン）や非晶質シリコン（アモルファスシリコン）は、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法などにより透明基板上に成膜が可能になったことから、表示装置への応用が盛んに行われている。
【０００３】
そして、画面から情報を入力する機能を備えた表示装置では、ペン入力やタッチパネルなどの画面への直接接触による圧力の変化あるいは電気抵抗の変化を検知することで情報入力を可能にしていた（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−１８２８３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このような画面接触時の圧力や電気抵抗の変化を検知する従来の情報入力手法では、画面付きの携帯電話等のように、画面上に保護樹脂層を備え、直接的に画面に接触できない場合には有効に機能しないという問題があった。
【０００５】
また、従来は、色の情報を画面から入力する場合には、画面上に入力する色の選択肢を表示する領域を設けていたため、その分だけ本来の情報を表示する領域が狭くなるという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、表面が保護樹脂層で覆われた画面であっても画面上から情報入力が可能な光入力装置を提供することにある。
【０００７】
本発明の別の目的は、表面が保護樹脂層で覆われた画面であっても、光により画面上から情報入力が可能な表示装置を提供することにある。
【０００８】
本発明のさらに別の目的は、表面が保護樹脂層で覆われた画面に対して光により情報入力が可能な発光ペンを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第１の本発明に係る光入力装置は、透明基板上に規則的に配置された複数の光センサ素子と各光センサ素子毎に透過スペクトルが規則的に異なるカラーフィルタとを備えた被光入力装置と、光を発する発光手段と発する光のスペクトルを前記各透過スペクトルと同じ複数のスペクトルの中から任意に変更可能な変更手段とを備えた光源器具と、を有することを特徴とする。
【００１０】
本発明にあっては、被光入力装置では透明基板上に複数の光センサ素子を規則的に配置するとともに、各光センサ素子毎に透過スペクトルが規則的に異なるカラーフィルタを備え、光源器具では発する光のスペクトルをカラーフィルタの各透過スペクトルと同じ複数のスペクトルの中から任意に変更可能にすることで、被光入力装置の画面が保護樹脂層で覆われた場合であっても、光センサ素子によって光源器具が放出した光の強度、色、位置を識別することができ、画面からの情報入力を可能にすることができる。
【００１１】
また、光源器具が発する光のスペクトルを切り替えたときの色を被光入力装置で識別可能としたことで、入力する色の情報の選択肢を表示する表示領域を画面上に設けることが不要になるので、本来の情報を表示する領域を広くすることができる。
【００１２】
ここで、被光入力装置は、表示装置に組み込むこととしてもよい。また、光源器具としては、発光ペンの形態をとるようにしてもよい。
【００１３】
第２の本発明に係る表示装置は、透明基板上に規則的に配置された複数の光センサ素子と、各光センサ素子に対応して透過スペクトルが異なる着色層を規則的に配置したカラーフィルタと、前記着色層を透過した光を前記光センサ素子により検知し、光が透過した着色層に白色光を通して表示を行う表示手段と、を有することを特徴とする。
【００１４】
本発明にあっては、光が透過した着色層に白色光を通して表示することで、画面が保護樹脂層で覆われた場合であっても、光が透過した位置に光入力された色情報を表示することができる。
【００１５】
第３の本発明に係る発光ペンは、光を発する発光手段と、発する光のスペクトルを、被光入力装置のカラーフィルタに規則的に配置された複数の着色層の各透過スペクトルと同じ複数のスペクトルの中から任意に切替可能な切替手段と、を有することを特徴とする。
【００１６】
本発明にあっては、発光ペンが発する光を、被光入力装置のカラーフィルタに規則的に配置された複数の着色層の各透過スペクトルと同じ複数のスペクトルの中から任意に切り替え可能としたことで、被光入力装置の画面が保護樹脂層で覆われた場合でも、任意の色情報を被光入力装置の画面から入力することが可能となる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る光入力装置によれば、被光入力装置の画面が保護樹脂層で覆われた場合であっても、光センサ素子によって光源器具が放出した光の強度、色、位置を識別することができ、画面からの情報入力を可能にすることができる。
【００１８】
また、入力する色の情報の選択肢を表示する表示領域が不要になるので、本来の情報を表示する領域を広くすることができる。
【００１９】
本発明に係る表示装置によれば、画面が保護樹脂層で覆われた場合であっても、光が透過した位置に光入力された色情報を表示することができる。
【００２０】
本発明に係る発光ペンによれば、被光入力装置の画面が保護樹脂層で覆われた場合でも、任意の色情報を被光入力装置の画面から入力することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
［第１の実施の形態］
図１は、一実施の形態における光入力装置に用いられる表示装置の全体的な概略構成を示す平面図である。本表示装置では、走査線駆動回路１１、信号線駆動回路１２、画素部１３が、ガラス製の透明基板等からなるアレイ基板１上に同一の製造プロセスにより一体的に形成される。走査線駆動回路１１からの走査線Ｙ１〜Ｙｎ（以下、総称して「Ｙ」という）と信号線駆動回路１２からの信号線Ｓ１〜Ｓｍ（以下、総称して「Ｓ」という）は、画素部１３上で交差するように配線される。各交差部には画素１４が配置される。すなわち、各画素１４は、アレイ基板１上に規則的にマトリクス状となって配置される。本表示装置は、各画素１４毎にスイッチング素子を配置したアクティブマトリクス型のものである。ここでは、スイッチング素子の一例として薄膜トランジスタ（以下「画素トランジスタ」という）を用いる。
【００２２】
図２は、画素１４の構成を示す平面図である。同図では、信号線Ｓ１とＳ２、および走査線Ｙ１とＹ２により囲まれた領域に形成された画素を示している。同図に示すように、画素１４は、画素トランジスタ１０、補助容量２０、受光部４５、画素電極６０を備えた構成である。受光部４５は、受光量に応じて電流を発生する光センサ素子４１と、光センサ素子４１で発生した電流を所定の電気信号に変換する電気信号変換回路４２を備えた構成である。ここでは、光センサ素子４１としてゲート制御型のダイオードを用いる。
【００２３】
走査線Ｙ１に平行に補助容量線７０が配線され、この補助容量線７０と画素トランジスタ１０に接続された半導体層との間で補助容量２０が形成される。補助容量２０には補助容量線７０を通じて電力が供給される。画素トランジスタ１０のゲート電極は走査線Ｙ２に接続され、ドレイン電極は信号線Ｓ１に接続され、ソース電極は補助容量２０に接続される。受光部４５には、信号線Ｓ１，Ｓ２、制御線４３、電源線４４が接続される。
【００２４】
画素トランジスタ１０は、走査線駆動回路１１から走査線Ｙを通じて供給される走査信号によりオン／オフ制御され、信号線駆動回路１２から信号線Ｓを通じて映像信号が供給される。そして、画素トランジスタ１０がオン時に、映像信号が画素電極６０に書き込まれる。
【００２５】
受光部４５では、光センサ素子４１は、制御線４３を通じて供給される制御信号によって制御され、受光したときに電流信号を発生し信号線Ｓへ出力する。
【００２６】
図３は、本表示装置の概略的な構成を示す断面図である。アレイ基板１は、ガラス製の透明基板１００の同図における下面に画素毎に光センサ素子４１が配置され、その全面が透明有機膜１９０によって覆われる。また、アレイ基板１の上面には偏光板４４０が配置され、一定の間隔をおいてバックライト装置４が配置される。
【００２７】
対向基板２は、液晶層３を挟んでアレイ基板１に対向配置される。対向基板２は、ガラス製の透明基板４００の上面に、各光センサ素子４１毎に透過スペクトルが規則的に異なるカラーフィルタ４１０を備える。具体的には、カラーフィルタ４１０は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のいずれかの光を透過する着色層が、ＲＧＢの繰り返しパターンとなるように、光センサ素子４１毎に規則的に配置される。対向基板２の下面には偏光板４４０が配置される。
【００２８】
対向基板２の偏光板４４０は、表示装置の画面となるものであり、その表面には一定の間隔をおいて保護樹脂層１８１が配置される。本実施の形態においては、これらアレイ基板１と対向基板２とによって被光入力装置が構成される。
【００２９】
そして、保護樹脂層１８１の外側には、発する光のスペクトルをカラーフィルタ４１０の各透過スペクトルと同じスペクトルに変更可能な光源器具４６０が配置される。
【００３０】
次に、このような構成の被光入力装置、光源器具４６０を備えた光入力装置の作用について説明する。光源器具４６０では、保護樹脂層１８１に対して、ＲＧＢのいずれかの光を選択的に照射する。ここでは、一例として赤を示すスペクトルの光を照射するものとする。このとき、液晶層３で光を透過するように予め電極にかける電圧を設定しておく。
【００３１】
保護樹脂層１８１に入射された赤色光は、偏光板４４０を透過した後、カラーフィルタ４１０の赤の着色層を透過する。赤色光がカラーフィルタ４１０の緑、青といった他の色の着色層を透過することはない。カラーフィルタ４１０の赤の着色層を透過した光は、液晶層３を透過し、赤の画素に存在する光センサ素子４１により検知される。光センサ素子４１では、光強度に応じた電流を発生させる。また、光が透過した着色層の色から光源器具４６０が発した光のスペクトルが検知され、光を検知した光センサ素子４１の位置から光源器具４６０の画面上における位置が検知される。
【００３２】
このようにして画面から光入力された情報を表示する際には、反応した光センサ素子４１が位置する画素に対応する位置の液晶層３に電圧をかけ、バックライト装置４からの白色光がその画素に対応する液晶層３、カラーフィルタ４１０の着色層を透過するように設定する。この構成により、光入力された情報がそのまま画面に表示されることになる。
【００３３】
このように、本光入力装置によれば、画面が保護樹脂層１８１で覆われた場合であっても、光源器具４６０が放出する光のスペクトル、光強度、位置を識別することができ、画面から情報を光入力することを可能にすることができる。
【００３４】
次に、本表示装置の製造方法について図４の詳細な断面図を用いて説明する。まず、アレイ基板１の製造方法から説明する。アレイ基板１には、画素トランジスタ１０、補助容量２０、Ｐ型トランジスタ８０、Ｎ型トランジスタ９０、光センサ素子４１等が形成される。画素トランジスタ１０、補助容量２０、光センサ素子４１は画素毎に形成され、Ｐ型トランジスタ８０とＮ型トランジスタ９０は走査線駆動回路１１や信号線駆動回路１２に形成される。
【００３５】
まず、透明基板１００上にプラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法により、酸化シリコン膜からなるアンダーコート層１１０を形成し、そのアンダーコート層１１０上に活性層となる非晶質シリコン薄膜を５０［nm］程度成膜する。この非晶質シリコン膜に、イオンドーピング法によりＢ２Ｈ６／Ｈ２をソースガスとしてボロンを低濃度注入する。ここでは加速電圧を１０［keV］、ドーズ量を４×１０１１[atoms/cm2]とする。
【００３６】
続いて、非晶質シリコン薄膜をＥＬＡ（エキシマレーザーアニール）法により多結晶化し、フォトリソグラフィ工程により島状にエッチング加工し、画素トランジスタ１０、Ｐ型トランジスタ８０、Ｎ型トランジスタ９０、光センサ素子４１、補助容量２０のそれぞれの半導体層５０、５０Ｐ、５０Ｎ、５０Ｓ、１２６を形成する。その後、プラズマＣＶＤ法によりアンダーコート層１１０の全面に酸化シリコンからなるゲート絶縁膜１４０を８０［nm］程度成膜する。
【００３７】
続いて、所定形状にパターニングしたレジスト膜をマスクに用いて各半導体層５０の一部を覆った状態で、補助容量２０の半導体層１２６、画素トランジスタ１０のドレイン領域１２１とソース領域１２５、Ｎ型トランジスタ９０のドレイン領域１３０とソース領域１３４、光センサ素子４１のＮ型領域１３８に、ＰＨ３／Ｈ２を用いて加速電圧５０［keV］、ドーズ量２×１０１５[atoms/cm2]でリンを高濃度注入する。
【００３８】
続いて、レジスト膜を除去し、ゲート絶縁膜１４０上の全面にスパッタ法によりＭｏＷ合金を３００［nm］程度被着する。フォトリソグラフィ工程によりＰ型トランジスタ８０および光センサ素子４１のＭｏＷ合金を所定形状にパターニングした後、このＭｏＷ合金をマスクとし、Ｂ２Ｈ６／Ｈ２を用いて加速電圧４４［keV］、ドーズ量１×１０１５[atoms/cm2]でボロンを高濃度注入し、Ｐ型トランジスタ８０のドレイン領域１２７とソース領域１２９、光センサ素子４１のＰ型領域１３５を形成する。
【００３９】
続いて、画素トランジスタ１０、Ｎ型トランジスタ９０、光センサ素子４１、補助容量２０のＭｏＷ合金を所定形状にパターニングすることで、画素トランジスタ１０のゲート電極１５１、Ｎ型トランジスタ９０のゲート電極１５５、光センサ素子４１のゲート電極１５６、補助容量線用電極１５２を形成する。
【００４０】
続いて、各ゲート電極１５１、１５５、１５６をマスクとして、ＰＨ３／Ｈ２を用いて加速電圧５０［keV］、ドーズ量４×１０１３[atoms/cm2]でリンを低濃度注入し、画素トランジスタ１０の低濃度不純物領域１２２と１２４、Ｎ型トランジスタ９０の低濃度不純物領域１３１と１３３、光センサ素子４１のＮ型低濃度不純物領域１３７を形成する。この後、１時間程６００℃でアニール処理を行うことにより、注入した不純物を活性化させる。
【００４１】
なお、光センサ素子４１は、光源器具４６０からの光がゲート電極１５６によりＰ型低濃度不純物領域１３６に対して遮光される構造となっている。
【００４２】
次に、プラズマＣＶＤ法を用いて、ゲート絶縁膜１４０、各半導体層、各ゲート電極の上全面に酸化シリコンからなる層間絶縁膜１６０を６６０［nm］程度形成する。この層間絶縁膜１６０に対して、画素トランジスタ１０のドレイン領域１２１およびソース領域１２５にそれぞれ至るコンタクトホールを形成し、Ｐ型トランジスタ８０のドレイン領域１２７およびソース領域１２９にそれぞれ至るコンタクトホールを形成し、Ｎ型トランジスタ９０のドレイン領域１３０およびソース領域１３４にそれぞれ至るコンタクトホールを形成し、光センサ素子４１のＰ型領域１３５およびＮ型領域１３８にそれぞれ至るコンタクトホールを形成する。
【００４３】
続いて、スパッタ法により、層間絶縁膜１６０の上にＭｏ、ＡｌＮｄ、Ｍｏの合金膜をそれぞれ１５［nm］、６００[nm]、５０［nm］程度被着し、これをフォトエッチング法により所定形状にパターニングすることで、信号線Ｓ、画素トランジスタ１０のドレイン電極１７１とソース電極１７２、Ｐ型トランジスタ８０のドレイン電極１７４とソース電極１７５、Ｎ型トランジスタ９０のドレイン電極１７６とソース電極１７７、光センサ素子４１のＰ型電極１７８とＮ型電極１７９を形成する。これによって、画素トランジスタ１０のドレイン領域１２１と信号線Ｓとが接続され、画素トランジスタ１０のソース領域１２５と補助容量２０の半導体層１２６とが接続され、受光部４５内においては光センサ素子４１と電気信号変換回路を構成するトランジスタとの各種配線が形成され、走査線駆動回路１１と信号線駆動回路１２におけるトランジスタの各種配線が形成される。
【００４４】
続いて、層間絶縁膜１６０、各ドレイン電極、各ソース電極の上全面に窒化シリコンからなる保護絶縁膜１８０を成膜し、この保護絶縁膜１８０に対してフォトエッチング法により画素トランジスタ１０のソース電極１７２に至るコンタクトホールを形成する。保護絶縁膜１８０の上全面に透明有機膜１９０を２［μｍ］ほど塗布し、この透明有機膜１９０にも画素トランジスタ１０のソース電極１７２に至るコンタクトホールを形成する。
【００４５】
続いて、透明有機膜１９０上の画素トランジスタ１０と補助容量２０に対応する部分にスパッタ法により酸化インジウムスズ（ＩＴＯ：Indium tin oxide）を１００［nm］程度成膜し、フォトエッチング法により所定形状にパターニングすることで、画素電極２００を形成する。
【００４６】
そして最後に、透明有機膜１９０と画素電極２００の上に低温キュア型のポリイミドを印刷塗布し、ラビング処理を行って配向膜２１０を形成することで、アレイ基板１を得る。
【００４７】
一方、対向基板２の製造では、透明基板４００上にカラーフィルタ４１０を形成する。カラーフィルタ４１０には、各画素毎に赤、緑、青のいずれかの光のみを透過する着色層を規則的に配置する。このカラーフィルタ４１０の全面にスパッタ法によりＩＴＯを１００［nm］程度成膜することで、対向電極４２０を形成する。そして、対向電極４２０上にポリイミドを印刷塗布し、ラビング処理を行って配向膜４３０を形成することで、対向基板２を得る。
【００４８】
このようにして製造されたアレイ基板１と対向基板２とを一定の間隔をおいて対向配置し、その周辺部をシール材で固定する。シール材には液晶の注入口を設け、この注入口から液晶を注入することで、両基板間に液晶層３を形成し、注入口を封止する。そして、アレイ基板１と対向基板２のそれぞれの外面に偏光板４４０を貼り付けることにより、表示装置を得る。
【００４９】
したがって、本実施の形態によれば、被光入力装置では透明基板１００上に複数の光センサ素子４１を規則的に配置するとともに、各光センサ素子４１毎に透過スペクトルが規則的に異なるカラーフィルタ４１０を備え、光源器具４６０では発する光のスペクトルをカラーフィルタ４１０の各透過スペクトルと同じスペクトルに変更可能にすることで、被光入力装置の画面が保護樹脂層１８１で保護された場合であっても、光センサ素子４１によって、光源器具４６０が発する光の強度、色、位置を識別することができ、画面からの情報入力を可能にすることができる。
【００５０】
また、光源器具４６０が発する光のスペクトルを変更可能とし、光源器具４６０が発した光の色を被光入力装置で識別可能としたことで、入力する色の情報を選択するための表示領域を画面上に設けることが不要になるので、本来の情報を表示する領域を広くすることができる。
【００５１】
［第２の実施の形態］
第１の実施の形態では、カラーフィルタ４１０を対向基板２に設けるとともに対向基板２を表示画面側に配置し、光源器具４６０からの光を対向基板２に照射することとしたが、本実施の形態では、カラーフィルタ４１０をアレイ基板１に設けた場合の構成について説明する。
【００５２】
図５の断面図に示すように、アレイ基板１では、透明基板１００の下面に画素毎に光センサ素子４１、画素トランジスタ、画素電極などが形成され、透明基板１００の上面にカラーフィルタ４１０が形成される。カラーフィルタ４１０は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のいずれかの光を透過する着色層が、ＲＧＢの繰り返しパターンとなるように光センサ素子４１毎に規則的に配置される。カラーフィルタ４１０の上面には偏光板４４０が形成され、さらに一定の間隔をおいて保護樹脂層１８１が配置される。保護樹脂層１８１の外側に、発する光のスペクトルをカラーフィルタ４１０の各透過スペクトルと同じスペクトルに変更可能な光源器具４６０が配置される。
【００５３】
すなわち、本実施の形態では、アレイ基板１が表示画面側に配置され、光源器具４６０からの光がアレイ基板１に照射されるようになっている。
【００５４】
対向基板２では、透明基板４００の上面に対向電極４２０（図示せず）が形成され、透明基板４００の下面に偏光板４４０が配置され、偏光板４４０の外側に一定間隔を置いてバックライト装置４が配置される。
【００５５】
なお、図３と同一物には同一の符号を付すものとし、ここでは重複した説明は省略する。また、表示装置の基本的な製造方法は、第１の実施の形態と同様であるので、これについても重複した説明は省略する。
【００５６】
光源器具４６０では、保護樹脂層１８１に対して、ＲＧＢのいずれかの光を選択的に照射する。ここでは、一例として赤を示すスペクトルの光を照射するものとする。このとき、液晶層３で光を透過するように予め画素電極、対向電極にかける電圧を設定しておく。
【００５７】
保護樹脂層１８１に入射した赤色光は、偏光板４４０を透過した後、カラーフィルタ４１０の赤の着色層を透過する。赤色光がカラーフィルタ４１０の緑、青といった他色の着色層を透過することはない。カラーフィルタ４１０を透過した赤色光は、透明基板１００を透過し、赤の画素に存在する光センサ素子４１によりその光強度が検知される。また、光が透過した着色層の色から光源器具４６０が発した光のスペクトルが検知され、光を検知した光センサ素子４１の位置から光源器具４６０の画面上における位置が検知される。
【００５８】
このように、本光入力装置によれば、被光入力装置の画面が保護樹脂層１８１で保護された場合であっても、光源器具４６０が発する光の強度、色、位置を識別することができ、光による画面からの情報入力が可能となる。
【００５９】
また、光源器具４６０が発する光の色を被光入力装置で識別可能としたことで、入力する色の情報を選択するための表示領域を画面上に設けることが不要になる。
【００６０】
したがって、本実施の形態によれば、カラーフィルタ４１０をアレイ基板１に設けた場合においても、第１の実施の形態と同様の効果を奏することができる。
【００６１】
［第３の実施の形態］
本実施の形態では、カラーフィルタをアレイ基板１に設けた場合の別の構成について説明する。
【００６２】
図６の断面図に示すように、アレイ基板１では、透明基板１００の下面に光センサ素子４１、透明有機膜１９０が形成され、透明有機膜１９０の下面にカラーフィルタ４１０が形成される。カラーフィルタ４１０は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のいずれかの光を透過する着色層が、ＲＧＢの繰り返しパターンとなるように光センサ素子４１毎に規則的に配置される。透明基板１００の上面に偏光板４４０が形成され、一定の間隔をおいてバックライト装置４が配置される。
【００６３】
対向基板２では、透明基板４００の上面に対向電極４２０（図示せず）が形成され、透明基板４００の下面に偏光板４４０が配置され、一定間隔を置いて保護樹脂層１８１が配置される。保護樹脂層１８１の外側には、発する光のスペクトルをカラーフィルタ４１０の各透過スペクトルと同じスペクトルに変更可能な光源器具４６０が配置される。
【００６４】
すなわち、本実施の形態では、対向基板２が表示画面側に配置され、光源器具４６０からの光が対向基板２に照射されるようになっている。
【００６５】
なお、図３と同一物には同一の符号を付すものとし、また、被光入力装置の基本的な製造方法は、第１の実施の形態と同様であるので、ここでは重複した説明は省略する。
【００６６】
光源器具４６０では、保護樹脂層１８１に対して、ＲＧＢのいずれかの光を選択的に照射する。ここでは、一例として赤を示すスペクトルの光を照射するものとする。このとき、液晶層３で光を透過するように予め画素電極、対向電極にかける電圧を設定しておく。
【００６７】
保護樹脂層１８１に入射した赤色光は、偏光板４４０、透明基板４００、液晶層３を透過した後、カラーフィルタ４１０の赤の着色層を透過する。カラーフィルタ４１０の緑、青といった他色の着色層を透過することはない。カラーフィルタ４１０を透過した光は、透明有機膜１９０を透過し、赤の画素に存在する光センサ素子４１によりその光強度が検知される。また、光が透過した着色層の色から光源器具４６０が発した光のスペクトルが検知され、光を検知した光センサ素子４１の位置から光源器具４６０の画面上における位置が検知される。
【００６８】
このように、本光入力装置によれば、被光入力装置の画面が保護樹脂層１８１で覆われた場合であっても、光源器具４６０が発する光の強度、色、位置を識別することができ、光による画面からの情報入力が可能となる。
【００６９】
また、光源器具４６０が発する光の色を識別可能であることから、入力する色の情報を選択するための表示領域を画面上に設けることが不要になる。
【００７０】
したがって、本実施の形態によれば、カラーフィルタ４１０をアレイ基板１に設けた場合においても、第１の実施の形態と同様の効果を奏することができる。
【００７１】
［第４の実施の形態］
上記各実施の形態においては、光源器具４６０が発する赤、緑、青の色を被光入力装置で識別可能としたが、本実施の形態では、さらに黒色を識別可能とするための構成について説明する。ここでは、光源器具４６０を発光ペンとする。
【００７２】
図７の模式図に示すように、本発光ペンは、ペン状の容器４０の内部に、例えば色の３原色である赤、緑、青の光をそれぞれ発する発光ダイオード３１、３２、３３と、非可視光である例えば紫外線（ＵＶ）を発する発光ダイオード３４とが並列に配置されるとともに、これらの発光ダイオード３１乃至３４が発した光を集光するための凸状のレンズ３７を先端部に備えた構成である。なお、非可視光としては、ＵＶのほかＩＲを用いるようにしてもよい。
【００７３】
図８の回路図に示すように、各発光ダイオード３１乃至３４には、各発光ダイオードのオン・オフを任意に選択可能な選択回路３５が接続される。具体的には、発光ダイオード３１にスイッチ３５ａが、発光ダイオード３２にスイッチ３５ｂが、発光ダイオード３３にスイッチ３５ｃが、発光ダイオード３４にスイッチ３５ｄがそれぞれ接続されており、各スイッチ３５ａ乃至３５ｄのオン・オフによって各発光ダイオード３１乃至３４のオン・オフを制御するようになっている。このような構成とすることで、８種類の色を選択することができる。黒色を発光させる場合には、スイッチ３５ｄをオンして発光ダイオード３４を発光させる。
【００７４】
また、図９の回路図に示すように、各発光ダイオード３１乃至３４に、各発光ダイオードのスペクトル強度を調節するための可変抵抗群３６を接続してもよい。具体的には、発光ダイオード３１に可変抵抗３６ａを、発光ダイオード３２に可変抵抗３６ｂを、発光ダイオード３３に可変抵抗３６ｃを、発光ダイオード３４に可変抵抗３６ｄを接続し、各可変抵抗３６ａ乃至３６ｄの抵抗値を調節することで、各発光ダイオード３１乃至３４が発する光の強度を調節できるようにする。このような構成とすることで、発光ダイオード３１乃至３３によってＲＧＢを用いたより多くの色を選択することができる。また、発光ダイオード３１乃至３３を発光させる場合に、スイッチ３５ｄをオンした状態で発光ダイオード３４が発光しないように可変抵抗３６ｄの値を調節しておき、黒色を発光するときにだけ可変抵抗３６ｄの値を調節するようにしてもよい。
【００７５】
図１０の断面図に示すように、被光入力装置では、アレイ基板１における透明基板１００の上面にカラーフィルタ４５０が形成される。カラーフィルタ４１０は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）、ＵＶ（紫外）、のいずれかの光を透過する着色層が、Ｒ、Ｇ、Ｂ、ＵＶの繰り返しパターンとなるように光センサ素子４１毎に規則的に配置される。ここでは非可視光としてＵＶを用いるがＩＲを用いてもよい。
【００７６】
カラーフィルタ４５０の上面には偏光板４４０が配置され、一定の間隔をおいて保護樹脂層１８１が配置される。保護樹脂層１８１の外側に、発する光のスペクトルをカラーフィルタ４５０の各透過スペクトルと同じスペクトルに変更可能な光源器具４７０が配置される。この光源器具４７０としては、図７に示した発光ペンを用いる。なお、その他、図５と同一物には同一の符号を付すこととし、ここでは重複した説明は省略する。
【００７７】
発光ペンでは、例えば発光ダイオード３４だけをオンし、他の発光ダイオード３１乃至３３をオフすることで紫外光を放出する。保護樹脂層１８１に入射した紫外光は、偏光板４４０を透過した後、カラーフィルタ４５０の紫外光用の着色層を透過する。カラーフィルタ４５０を透過した紫外光は透明基板１００を透過し、その画素に存在する光センサ素子４１によりその光強度が検知される。光センサ素子４１は、光強度に応じた電流を発生する。光が透過した着色層から光源器具４７０が発した光のスペクトルが検知され、光を検知した光センサ素子４１の位置から光源器具４７０の画面上における位置が検知される。
【００７８】
そして、紫外光を検知した画素に対して予め黒表示となる電圧が液晶層３にかかるように設定しておくことで、光により入力された黒色の情報を画面に表示する。
【００７９】
図１１の断面図に示すように、光源器具４７０が赤色光を照射した場合には、この光はカラーフィルタ４５０の赤の着色層だけを透過し、他の色や非可視光を透過する着色層を透過することはない。
【００８０】
したがって、本実施の形態によれば、光源器具４７０で非可視光を選択的に照射できるようにするとともに、被光入力装置のカラーフィルタ４５０に非可視光だけを透過する着色層を設けたことで、被光入力装置で非可視光を検知した場合には黒色の情報が入力されたことを識別することができ、もって黒色表示を可能とすることができる。
【００８１】
［第５の実施の形態］
本実施の形態では発光ペンの様々な変形例について説明する。
【００８２】
第１変形例は、図１２，１３に示すように、並列に配列した発光ダイオード３１乃至３４とレンズ３７の位置関係を固定した状態で、これらをノック式ボールペンのように容器４０内部で前後に移動可能とした構成である。このような構成とすることで、レンズ３７による集光点と照射口３８との距離を調節できるようにしている。
【００８３】
すなわち、図１２に示すように、ペン先を容器４０の内部に収納したときには各発光ダイオード３１乃至３４が発した光は、レンズ３７で集光された後に拡散して照射口３８から放出されるので光の幅が太くなり、図１３に示すように、ペン先を出したときには集光点が照射口３８の外部に位置するので光の幅が細くなる。
【００８４】
このように、レンズ３７の集光点と照射口３８との距離を調節することで、発光ペンから放出される光の太さを任意に変更可能となっている。
【００８５】
したがって、第１変形例の発光ペンによれば、レンズ３７の集光点と光の照射口３８との距離を調節可能としたことで、発光ペンが放出する光の幅を任意に変更でき、被光入力装置に対して表示させる線の幅の情報を光入力することができる。一方、被光入力装置では、画面上の光が照射した範囲における光センサ素子４１により光の幅を検知することができ、それと同じ幅の線を画面に表示することができる。
【００８６】
第２変形例の発光ペンは、図１４に示すように、発光ペンの先端部分に絞り部３９を備え、この絞り部３９により照射口３８の口径を調節可能とした構成である。このような構成としたことで、発光ペンから放出される光の幅を任意に変更でき、被光入力装置に対して表示させる線の幅の情報を光入力することができる。
【００８７】
第３変形例の発光ペンは、図１５に示すように、発光ペンの容器４０内部に、白色光を発する発光ダイオード５３と、カラーフィルタ５４を備えた構成である。図１６に示すように、カラーフィルタ５４は、円板状であり、被光入力装置のカラーフィルタに用いられる各着色層と同じように、Ｒ，Ｇ，Ｂ，非可視光を別個に透過するための異なる着色層を備える。同図では、一例としてＲ，Ｇ，Ｂ，ＵＶを個別に透過する着色層が１／４づつの体積で均等に配置された状態を示す。カラーフィルタ５４は、容器４０内部に円板の中心を軸として回転可能に設置される。カラーフィルタ５４を回転させることで、発光ダイオード５３が発した白色光を透過させる着色層を変更可能とし、任意の色の光を外部へ放出できるようになっている。
【００８８】
第４変形例の発光ペンは、図１７に示すように、ペン状の容器４０の内部に、白色光を発する発光ダイオード５３と、発光ダイオード５３と照射口との間に任意の着色層が位置するように巻き取り可能に配置されたフィルム状のカラーフィルタ５５を備えた構成である。カラーフィルタ５５は、被光入力装置のカラーフィルタに用いられる各着色層と同じ波長の光を透過する複数の着色層を備える。ここでは、Ｒ，Ｇ，Ｂ，ＵＶを個別に透過する着色層が規則的に配置されるものとする。このカラーフィルタ５５を巻き取ることで、発光ダイオード５３が発した白色光を透過させる着色層を変更可能とし、任意の色の光を外部へ放射できるようになっている。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】第１実施形態における表示装置の概略的な構成を示す平面図である。
【図２】上記表示装置の一画素の概略的な構成を示す回路図である。
【図３】第１実施形態における光入力装置の概略的な構成を示す断面図である。
【図４】上記表示装置の詳細な構成を示す断面図である。
【図５】第２実施形態における光入力装置の概略的な構成を示す断面図である。
【図６】第３実施形態における光入力装置の概略的な構成を示す断面図である。
【図７】第４実施形態における発光ペンの概略的な構成を示す断面図である。
【図８】発光させる発光ダイオードを選択する選択回路の構成を示す回路図である。
【図９】発光ダイオードの光強度を調節する可変抵抗群の構成を示す回路図である。
【図１０】発光ペンが紫外光を照射したときの様子を示す光入力装置の断面図である。
【図１１】発光ペンが赤色光を照射したときの様子を示す光入力装置の断面図である。
【図１２】第５実施形態における発光ペンの第１変形例を模式的に示す断面図であり、ペン先を収納した状態を示す図である。
【図１３】第５実施形態における発光ペンの第１変形例を示す模式的な断面図であり、ペン先を突き出したときの状態を示す図である。
【図１４】第５実施形態における発光ペンの第２変形例を模式的に示す断面図である。
【図１５】第５実施形態における発光ペンの第３変形例を模式的に示す断面図である。
【図１６】第３変形例の発光ペンに用いられるカラーフィルタの構成を示す斜視図である。
【図１７】第５実施形態における発光ペンの第４変形例を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
【００９０】
１…アレイ基板，２…対向基板，３…液晶層
４…バックライト装置，１３…画素部
１４…画素，１０…画素トランジスタ，
１１…走査線駆動回路，１２…信号線駆動回路
２０…補助容量，４０…容器，３５…選択回路
３１，３２，３３，３４…発光ダイオード
３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄ…スイッチ
３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄ…可変抵抗
３７…レンズ，３８…照射口，３９…絞り部
４１…光センサ素子，４２…電気信号変換回路
４３…制御線，４４…電源線，４５…受光部
５３…発光ダイオード，５０…半導体層
５４，５５…カラーフィルタ
６０…画素電極，７０…補助容量線
８０…Ｐ型トランジスタ
９０…Ｎ型トランジスタ
１００…透明基板，１１０…アンダーコート層
１２１…画素トランジスタのドレイン領域
１２２…画素トランジスタの低濃度不純物領域
１２５…画素トランジスタのソース領域
１２６…補助容量２０の半導体層
１２７…Ｐ型トランジスタのドレイン領域
１２９…Ｐ型トランジスタのソース領域
１３０…Ｎ型トランジスタのドレイン領域
１３１…Ｎ型トランジスタの低濃度不純物領域
１３４…Ｎ型トランジスタのソース領域
１３５…光センサ素子のＰ型領域
１３６…光センサ素子のＰ型低濃度不純物領域
１３７…光センサ素子のＮ型低濃度不純物領域
１３８…光センサ素子のＮ型領域
１４０…ゲート絶縁膜
１５２…補助容量線用電極
１５１…画素トランジスタ１０のゲート電極
１５４…Ｐ型トランジスタ８０のゲート電極
１５５…Ｎ型トランジスタ９０のゲート電極
１５６…光センサ素子４１のゲート電極
１６０…層間絶縁膜
１７１…画素トランジスタ１０のドレイン電極
１７２…画素トランジスタ１０のソース電極
１７４…Ｐ型トランジスタ８０のドレイン電極
１７５…Ｐ型トランジスタ８０のソース電極
１７６…Ｎ型トランジスタ９０のドレイン電極
１７７…Ｎ型トランジスタ９０のソース電極
１７８…光センサ素子４１のＰ型電極
１７９…光センサ素子４１のＮ型電極
１８０…保護絶縁膜，１８１…保護樹脂層
１９０…透明有機膜，２００…画素電極
２１０，４３０…配向膜，４００…透明基板
４１０，４５０…カラーフィルタ
４２０…対向電極，４４０…偏光板
４６０，４７０…光源器具
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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