(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１基板と、
前記第１基板に対向するように配置された第２基板と、
前記第１基板及び前記第２基板間に挟持された液晶層と、
前記第１基板の裏面側から前記液晶層に向かって光源光を照射する光源手段と、
前記第２基板の両面のうち前記液晶層に臨まない面である表示面に入射する入射光を検出する第１光検出素子と、
前記第１光検出素子の下層側において前記第１光検出素子に重なる遮光膜と、
前記遮光膜の下層側において前記遮光膜に重なり、且つ前記光源光を検出する第２光検出素子と、
前記第２光検出素子が検出した前記光源光の光強度に基づいて、前記第１光検出素子が検出した前記入射光の光強度を補償する補償手段と
を備えたことを特徴とする液晶装置。
【請求項２】
前記補償手段は、前記表示面を指示する指示手段を検知可能なように、前記入射光の光強度を補償する補償係数に基づいて、前記第１光検出素子によって検出された前記入射光の光強度を補償すること
を特徴とする請求項１に記載の液晶装置。
【請求項３】
前記遮光膜は、前記第１光検出素子より平面的に見て大きいこと
を特徴とする請求項１または請求項２に記載の液晶装置。
【請求項４】
前記遮光膜は、前記第２光検出素子より平面的に見て大きいこと
を特徴とする請求項１または請求項２に記載の液晶装置。
【請求項５】
前記第１基板上に形成されており、前記表示面の表示領域に画像が表示されるように画素部を駆動する画素スイッチング用素子を備え、
前記画素スイッチング用素子及び前記第２光検出素子は、前記第１基板上の一の層に形成されていること
を特徴とする請求項１から４の何れか一項に記載の液晶装置。
【請求項６】
前記画素スイッチング用素子に電気的に接続された端子部及び前記遮光膜は、前記第１基板上において前記一の層と異なる他の層に形成されていること
を特徴とする請求項５に記載の液晶装置。
【請求項７】
前記遮光膜は、前記第１光検出素子の電極として兼用される導電膜であること
を特徴とする請求項１から６の何れか一項に記載の液晶装置。
【請求項８】
請求項１から７の何れか一項に記載の液晶装置を具備してなること
を特徴とする電子機器。
【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、及びそのような液晶装置を具備してなる電子機器の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の液晶装置では、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、例えばフォトダイオード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。特許文献１及び２は、光センサを備えた液晶ディスプレイ装置を開示している。特許文献２は、光センサにバックライトから出射された光源光が照射されないようにゲート電極で光源光を遮光できる表示装置を開示している。
【０００４】
【特許文献１】特開平７−３２５３１９号公報
【特許文献２】特開２００４−１４０３３８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、バックライトから照射された光を遮光膜によって完全に遮光することは困難であり、バックライトから照射された光源光が大なり小なり光センサに照射され、指示手段を検知する際のノイズになる。より具体的には、例えば、液晶装置内部で反射された光源光が、間接的に、或いは３次元的に見て光センサに斜め方向から照射されてしまう場合がある。
【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、バックライトから出射された光源光の影響を受けることなく、光センサを介して確実に指示手段を検知することが可能な液晶装置、及びそのような液晶装置を具備してなる直視型のディスプレイなど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】
本発明に係る液晶装置は上記課題を解決するために、第１基板と、前記第１基板に対向するように配置された第２基板と、前記第１基板及び前記第２基板間に挟持された液晶層と、前記第１基板の裏面側から前記液晶層に向かって光源光を照射する光源手段と、前記第２基板の両面のうち前記液晶層に臨まない面である表示面に入射する入射光を検出する第１光検出素子と、前記第１光検出素子の下層側において前記第１光検出素子に重なる遮光膜と、前記遮光膜の下層側において前記遮光膜に重なり、且つ前記光源光を検出する第２光検出素子と、前記第２光検出素子が検出した前記光源光の光強度に基づいて、前記第１光検出素子が検出した前記入射光の光強度を補償する補償手段とを備える。
【０００８】
本発明に係る液晶装置によれば、バックライト等の光源手段は、第１基板の裏面側から液晶層に向かって光源光を照射する。光源光は、画素電極及び対向電極間に介在する液晶層によって変調され、所望の画像が表示面に表示される。
【０００９】
第１光検出素子は、例えば、ＰＩＮダイオード等のフォトダイオードであり、前記第２基板の両面のうち前記液晶層に臨まない面である表示面に入射する入射光を検出する。第１光検出素子が検出した入射光の光強度は、後述する補償手段によって補償され、指示手段が正確に検知される。
【００１０】
遮光膜は、前記第１光検出素子の下層側において前記第１光検出素子に重なっており、例えば、光源手段から液晶層に向かって出射された光源光が第１光検出素子に直接照射されないように光源光を遮光する。
【００１１】
第２光検出素子は、第１光検出素子と同様に、例えば、ＰＩＮダイオードなどのフォトダイオードであり、前記遮光膜の下層側において前記遮光膜に重なり、且つ前記光源光を検出する。尚、第１光検出素子及び第２光検出素子は、互いに同様の素子構造を有していてもよいし、一方が縦型ＰＩＮダイオードであり、他方が横型ＰＩＮダイオードであるように、互いに異なる素子構造を有していてもよい。
【００１２】
第１光検出素子及び第２光検出素子の夫々によれば、これら素子間に遮光膜が形成されているため、第１光検出素子及び第２光検出素子の夫々によって、入射光及び光源光を別々に検出できる。
【００１３】
ここで、光源光のうち第１光検出素子に照射される光を完全に遮光可能なように遮光膜を形成すれば、後述する補償手段によって入射光の光強度を補償する必要がないとも思われる。しかしながら、バックライト等の光源手段から直接第１光検出素子に照射される光だけでなく、当該液晶装置内部で光源光が屈折及び反射され、間接的に、或いは３次元的に見て遮光膜及び第１光検出素子間の隙間に斜めに入射する迷光も第１光検出素子に照射されてしまう。加えて、このような迷光が遮光膜及び第１光検出素子間で繰り返し反射された後、第１光検出素子の受光層に照射されてしまう可能性もある。
【００１４】
したがって、第１光検出素子の下層側、即ち、第１光検出素子から見て光源手段が配置された側に遮光膜を形成したとしても、遮光膜によって遮光可能な光は、光源光のうち光源手段から直接第１光検出素子に向かって照射される光のみであり、上述した迷光を確実に遮光することは技術的に困難である。第１光検出素子が、表示面から入射した入射光、即ち、表示面を指示する指示手段が外光を反射することによって表示面に入射した光と、上述した迷光等を同時に検出した場合には、当該迷光等がノイズとなり、第１光検出素子によって検出された入射光の光強度に基づいて指示手段を正確に検知することが困難になる。
【００１５】
そこで、本発明に係る液晶装置によれば、補償手段は、前記第２光検出素子が検出した前記光源光の光強度に基づいて、前記第１光検出素子が検出した前記入射光の光強度を補償する。このような補償手段は、例えば、第１光検出素子及び第２光検出素子を含む回路部に電気的に接続されており、第１光検出素子が検出した入射光の光強度を補償するように、第１光検出素子及び第２光検出素子の夫々の動作を制御する制御信号を上述の回路部に供給する。
【００１６】
したがって、補償手段によれば、第１光検出素子が検出した入射光の光強度のうち光源光に起因して検出されたノイズ部分を除去することが可能であり、表示面を指示する指等の指示手段を正確に特定できる。これにより、表示面に画像を表示する表示用光に用いられる光源光が指示手段の検知に及ぼす影響を低減し、液晶装置が画像を表示する表示性能を損なうことなく、タッチパネル機能の性能を高めることが可能である。
【００１７】
本発明に係る液晶装置の一の態様では、前記補償手段は、前記表示面を指示する指示手段を検知可能なように、前記入射光の光強度を補償する補償係数に基づいて、前記第１光検出素子によって検出された前記入射光の光強度を補償してもよい。
【００１８】
この態様によれば、前記入射光の光強度を補償する補償係数に基づいて、前記第１光検出素子が検出した前記入射光の光強度を補償し、例えば、第１光検出素子が検出した入射光の光強度のうち光源光の光強度が占めるノイズ部分を補正する。これにより、本来の入射光の光強度のみを検出することが可能である。
【００１９】
本発明に係る液晶装置の他の態様では、外光の光強度を検出する外光検出手段と、前記外光の光強度に応じて、前記光源光の光強度を互いに異なる値に設定する光源光設定手段と、前記異なる値毎に、前記第２光検出素子によって検出された前記光源光の複数の光強度を記憶する記憶手段とを備え、前記補償係数は、前記複数の光強度の夫々と、前記入射光の光強度とに基づいて算出された複数の差分値であり、前記補償手段は、前記指示手段を検知可能なように、前記複数の差分値の夫々に基づいて前記入射光の光強度を補償してもよい。
【００２０】
この態様によれば、外光の光強度を検出する光センサ等の外光検出手段によって当該液晶装置の周辺における明るさ、即ち外光の光強度が検出される。光源光設定手段は、バックライト等の光源手段の駆動を制御可能なように当該光源手段に電気的に接続されており、外光の光強度に応じて光源光の光強度を互いに異なる値に設定する。光源光の光強度を互いに異なる値に設定することによって、例えば、外光の光強度が低い場合、即ち液晶装置の周辺が暗い場合には、光源光の光強度を低く設定することによって画像を表示する表示性能を低下させることなく、液晶装置が消費する消費電力を低減できる。また、外光の光強度が高い場合、即ち、液晶装置の周辺が明るい場合には、光源光の光強度を高めることによって表示面に表示される画像の輝度を高めることができ、画像の表示品位を高めることが可能である。特に、本発明に係る液晶装置が携帯型電子機器の表示部として用いられた場合には、消費電力を低減できることは大きな利点がある。したがって、この態様によれば、画像の表示品位を低下させることなく、当該機器の連続使用時間を延ばすことが可能になる。
【００２１】
記憶手段は、例えば、メモリ等の記憶装置であり、光源光の光強度の異なる値毎に、前記第２光検出素子によって検出された前記光源光の複数の光強度を記憶する。このような光源光の光強度の互いに異なる値は、記憶手段に予め記憶されていてもよいし、液晶装置の動作時に光源光の光強度を変更する毎に記憶されていてもよい。
【００２２】
前記補償係数は、前記複数の光強度の夫々と、前記入射光の光強度とに基づいて算出された複数の差分値であり、前記補償手段は、前記指示手段を検知可能なように、例えば、メモリ等の記憶手段に記憶された複数の差分値を適時読み出し、当該読み出された複数の差分値の夫々に基づいて前記入射光の光強度を補償してもよい。したがって、この態様によれば、外光の光強度に応じて、光源光の光強度が互いに異なる複数の光強度の夫々に設定された場合であっても、入射光の光強度のうち光源光の光強度が占めるノイズ部分を相殺することができ、外光の光強度に応じて消費電力を低減しつつ、高品位の画像の表示が可能であり、且つ指示手段を確実に検知できる。
【００２３】
本発明に係る液晶装置の他の態様では、前記遮光膜は、前記第１光検出素子より平面的に見て大きくてもよい。
【００２４】
この態様によれば、光源光、及び光源光が当該液晶装置内部で反射等された迷光が第１光検出素子に照射されることを低減できる。
【００２５】
本発明に係る液晶装置の他の態様では、前記遮光膜は、前記第２光検出素子より平面的に見て大きくてもよい。
【００２６】
この態様によれば、入射光が第２光検出素子に照射されないように、第２光検出素子の上層側で入射光を遮光できる。したがって、第２光検出素子が光源光を検出する際に、第２光検出素子が同時に入射光を検出することを低減できる。よって、入射光及び光源光を別々に第１光検出素子及び第２光検出素子で検出することが可能である。
【００２７】
本発明に係る液晶装置の他の態様では、前記第１基板上に形成されており、前記表示面の表示領域に画像が表示されるように画素部を駆動する画素スイッチング用素子を備え、
前記画素スイッチング用素子及び前記第２光検出素子は、前記第１基板上の一の層に形成されていてもよい。
【００２８】
この態様によれば、前記画素スイッチング用素子及び前記第２光検出素子を前記第１基板上の互いに異なる層に形成する場合に比べて、液晶装置の構成を簡便にすることができることに加え、互いに共通の工程によって前記画素スイッチング用素子及び前記第２光検出素子を形成できる。
【００２９】
この態様では、前記画素スイッチング用素子に電気的に接続された端子部及び前記遮光膜は、前記第１基板上において前記一の層と異なる他の層に形成されていてもよい。
【００３０】
この態様によれば、前記画素スイッチング用素子に電気的に接続された端子部及び前記遮光膜は、前記第１基板上において前記一の層と異なる他の層、即ち同層に形成されていることになる。したがって、この態様によれば、前記画素スイッチング用素子に電気的に接続された端子部及び前記遮光膜を互いに異なる層に別々に形成する場合に比べて、液晶装置の構成を簡便にすることができる。加えて、液晶装置の製造プロセスも簡便化することが可能である。
【００３１】
本発明に係る液晶装置の他の態様では、前記遮光膜は、前記第１光検出素子の電極として兼用される導電膜であってもよい。
【００３２】
この態様によれば、バックライト等の光源手段から第１光検出素子に照射される迷光を低減することができる。
【００３３】
本発明に係る電子機器は上記課題を解決するために、上述した本発明の液晶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液晶装置を具備してなるので、高品位の表示が可能な、直視型ディスプレイ装置、携帯電話、カーナビゲーションシステムに適用されるディスプレイ装置、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等の小型情報機器、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、タッチパネル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、本発明に係る液晶装置及び電子機器の各実施形態を説明する。本実施形態に係る液晶装置は、タッチパネル機能を有し、且つアクティブマトリクス駆動方式を採用した液晶装置である。
【００３７】
＜１：液晶装置＞
＜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。
【００３８】
図１及び図２において、液晶装置１では、本発明の「第１基板」の一例であるＴＦＴアレイ基板１０と、本発明の「第２基板」の一例である対向基板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、本実施形態においては、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、表示信号供給回路部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、表示信号供給回路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表示信号供給回路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、本発明の「光源光設定手段」の一例であ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、本発明の「光源手段」の典型例であるバックライト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、後述する外光センサ２２２、メモリ２２３、センサ感度調整回路２０５、受光信号処理回路部２１５、及び画像信号処理回路部２１６が設けられている。加えて、ＴＦＴアレイ基板１０上には、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、表示信号供給回路部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、本発明の「補償手段」の一例である画像処理回路部２１６、本発明の「外光検出手段」の一例である外光センサ２２２、本発明の「記憶手段」の一例であるメモリ２２３、バックライト２０６、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、画像処理回路部２１６、バックライト制御回路２０２、及びメモリ２２３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。表示信号供給回路部１０１及び走査線駆動回路部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、後述する光検出回路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に設けられた光検出回路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が有する複数の光検出回路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、後に詳細に説明するように、光検出回路部が有する２つの光検出素子の夫々から出力される信号に基づいて、指示手段に正確に検知することが可能である。尚、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が表示信号供給回路１０１に供給され、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を光量調節部毎に調節することも可能である。
【００５３】
＜１−３：液晶装置の具体的な構成及び動作＞
次に、図４乃至図１１を参照しながら、液晶装置１の具体的な構成及び動作を詳細に説明する。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。図１１は、光検出素子の周辺の主要部の平面形状を示した平面図である。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光検出素子」及び「第２光検出素子」の夫々一例である光検出素子１９１及び１９２、これら素子の動作を制御する素子制御用ＴＦＴ１６１及び１６２、蓄積容量１５２、リセットＴＦＴ１６３、信号増幅用ＴＦＴ１５４、並びに出力制御用ＴＦＴ１５５を備えて構成されている。
【００６５】
光検出素子１９１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。光検出素子１９２は、ＴＦＴアレイ基板１０の裏面側に配置されたバックライト２０６から液晶層５０に向かって照射される表示用光Ｌ１を受光する。
【００６６】
素子制御用ＴＦＴ１６１及び１６２の夫々は、光検出素子１９１及び１９２の夫々の出力側に電気的に接続されており、画像処理回路部２１６の制御下でこれら光検出素子から出力された出力信号のノードａへの出力を制御する。より具体的には、素子制御用ＴＦＴ１６１及び１６２は、これらＴＦＴの夫々に電気的に接続された制御線１７１及び１７２を介して制御信号供給線３６１及び３６２の夫々から供給された制御信号によってそのオンオフ動作が切り換えられ、ノードａに対する各光検出素子からの出力信号の供給が制御される。尚、このような制御信号の供給は、画像処理回路部２１６の制御下で制御される。
【００６７】
リセット用ＴＦＴ１６３のソース、ゲート及びドレインの夫々は、光検出素子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、光検出素子１９１及び１９２、並びに出力制御用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。
【００６８】
光検出素子１９１が入射光Ｌ２又はＬ２´を受光した際には、受光素子１９１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、光検出素子１９１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。尚、読み出し線６ａ２に読み出される信号、即ち、入射光Ｌ２又はＬ２´に基づいて指示手段を特定する信号は、画像処理回路２１６の制御下でその動作が制御される光検出素子１９２から出力された補償信号によって補償される。また、後述するように、画像処理回路２１６において信号を処理する際に、メモリ２２３から読み出されたデータに基づいて補償される場合もある。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。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に臨む光検出素子１９１及び１９２の動作を画像処理回路の制御下で制御すると共に、光検出素子１９１に発生した光電流、或いは光電流を光検出素子１９２で発生した光電流を増幅し、読み出し線６ａ２に出力する。
【００７３】
図７乃至図９において、液晶装置１は、遮光膜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、光検出素子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、本発明の「遮光膜」の一例である遮光膜１９９を備えている。
【００７４】
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。
【００７５】
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、本発明の「光源光」の典型例である表示用光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。
【００７６】
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表示用光Ｌ１及び外光を利用する。
【００７７】
第１偏光層３０１と、液晶素子５０ｂの他方の側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。
【００７８】
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の光検出素子１９１に入射する入射光Ｌ２´の光量を独立して調節できる。
【００７９】
よって、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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
このように、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、指示手段を検知する精度を高めることが可能である。
【００８４】
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が光検出素子１９１及び１９２に重なる電極部分である。
【００８５】
液晶装置１は、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。
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【００８８】
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側から入射光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。
【００８９】
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。
【００９０】
次に、図１０及び図１１を参照しながら、光検出素子１９１及び１９２、並びに遮光膜１９９の詳細な構成を説明し、その後、図３及び図１０を参照しながら、液晶装置１の動作を詳細に説明する。
【００９１】
図１０において、光検出素子１９１は、受光層１９１ａ´と、受光層１９１ａ´の両面の夫々において受光層１９１ａ´に重なり、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´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１９１ｂ´、受光層１９２ａ´、及びＮ形導電領域１９２ｃ´を形成することによって、光検出素子１９２上に光検出素子１９１を容易に形成できる。
【００９２】
光検出素子１９２は、受光層１９２ａ´を有している。光検出素子１９２は、半導体層１９２ａの一部を各々構成し、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´が受光層１９２ａ´の受光面に重ならない横型ＰＩＮダイオードである。
【００９３】
絶縁膜４１の表面の層が、本発明の「一の層」の一例であり、ＴＦＴ３０及び光検出素子１９２は、絶縁膜４１の表面の層に、即ち同層に形成されている。したがって、ＴＦＴ３０及び光検出素子１９２をＴＦＴアレイ基板１０上の互いに異なる層に形成する場合に比べて、液晶装置１の構成を簡便にすることができることに加え、互いに共通の工程によってＴＦＴ３０及び光検出素子１９２を形成できる。
【００９４】
より具体的には、半導体層１ａ及び１９２ａ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１９２ａ´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されることによって、同時に、或いは並行して形成される。よって、半導体層１ａを形成する工程とは別に半導体層１９２ａ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、光検出素子１９１は、絶縁膜４３ｂに形成された受光層１９１ａ´を有しており、光検出素子１９２が絶縁膜４１上に形成された後に形成される。
【００９５】
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。
【００９６】
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。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。
【００９７】
光検出素子１９１は、Ｐ型導電領域１９１ｂ´及びＮ型導電領域１９１ｃ´のうち受光層１９１ａ´上に形成されたＮ型導電領域１９１ｃ´に重なり、且つＮ型導電領域１９１ｃ´上においてＮ型導電領域１９１ｃ´に電気的に接続された透明な上電極１５９ａを有している。
【００９８】
素子制御用ＴＦＴ１６１は、絶縁膜４１上に形成された半導体層１６１ａを有している。半導体層１６１ａは、ソース領域１６１ｂ´、チャネル領域１６１ａ´、及びドレイン領域１６１ｃ´から構成されている。ゲート電極１６３ａは、ゲート絶縁膜４２ａを介してチャネル領域１６１ａ´に重なっている。ソース領域１６１ｂ´及びドレイン領域１６１ｃ´の夫々は、コンタクトホール１６６及び１６２の夫々を介して端子部１６４及び１６５の夫々に電気的に接続されている。端子部１６４は、コンタクトホールを介して上電極１５９ａに電気的に接続されている。
【００９９】
上電極１５９ａ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４３ｃ上に形成されている。上電極１５９ａによれば、光検出素子１９１の上層側から入射光Ｌ２´が光検出素子１９１に入射した場合に、上電極１５９ａによって入射光Ｌ２´が遮られることがなく、入射光Ｌ２´を検出できる。
【０１００】
光検出素子１９１は、Ｐ型導電領域１９１ｂ´及びＮ型導電領域１９１ｃ´のうち受光層１９１ａ´下に形成されたＰ型導電領域１９１ｂ´に重なり、且つＰ型導電領域１９１ｂ´下において遮光膜１９９に電気的に接続されている。遮光膜１９９は、導電性を有しており、光検出素子１９１の電極を構成している。したがって、バックライト２０６から光検出素子１９１に向かって照射される表示用光Ｌ１が直接光検出素子１９１に照射されることを低減できる。
【０１０１】
遮光膜１９９は、ＴＦＴ３０に電気的に接続された端子部９１及び９２と共に、本発明の「他の層」の一例である絶縁膜４２ｂの表面の層に形成されている。したがって、遮光膜１９９は、端子部９１及び９２と同層に形成されている。よって、遮光膜１９９によれば、端子部９１及び９２、並びに遮光膜１９９を互いに異なる層に別々に形成する場合に比べて、液晶装置１の構成を簡便にすることができると共に、液晶装置１の製造プロセスも簡便化することが可能である。
【０１０２】
光検出素子１９１及び１９２は、これら素子の入力側において遮光膜１９９を介して相互に電気的に並列に接続されている。したがって、端子部９３及び上電極１５９ａの夫々から出力された各光検出素子の出力信号が読み出し信号線６ａ２に読み出し可能となっている。
【０１０３】
次に、図１１を参照しながら、光検出素子１９１及び１９２、並びに遮光膜１９９の平面的形状を説明する。
【０１０４】
図１１において、遮光膜１９９と、光検出素子１９１及び１９２とは、相互に重なっており、遮光膜１９９のサイズは、光検出素子１９１より平面的に見て大きい。したがって、バックライト２０６から出射された表示用光Ｌ１と、表示用光Ｌ１が液晶装置１の内部で反射等されたことにより生じた迷光とが光検出素子１９１に照射されることが低減される。
【０１０５】
加えて、遮光膜１９９のサイズは、光検出素子１９２より平面的に見て大きい。したがって、入射光Ｌ２又はＬ２´が光検出素子１９２に照射されないように、光検出素子１９２の上層側で入射光Ｌ２又はＬ２´を遮光できる。よって、光検出素子１９２が表示用光Ｌ１を検出する際に、光検出素子１９２が同時に入射光Ｌ２又はＬ２´を検出することを低減でき、光検出素子１９１及び１９２の夫々で入射光Ｌ２又はＬ２´、及び表示用光Ｌ１を別々に検出することが可能である。
【０１０６】
次に、図３及び図１０を参照しながら、液晶装置１の動作を詳細に説明する。
【０１０７】
図３及び図１０において、バックライト２０６は、液晶装置１の動作時にＴＦＴアレイ基板１０の裏面側から液晶層５０に向かって表示用光Ｌ１を照射する。表示用光Ｌ１は、画素電極９ａ及び対向電極２１間に介在する液晶層５０によって変調され、所望の画像が表示面３０１ｓに表示される。
【０１０８】
光検出素子１９１は、対向基板２０の両面のうち液晶層５０に臨まない面である表示面３０１ｓに入射する入射光Ｌ２をそのまま、或いは入射光Ｌ２の光量が調節された入射光Ｌ２´を検出する。遮光膜１９９は、光検出素子１９１の下層側において光検出素子１９１に重なっており、バックライト２０６から液晶層５０に向かって出射された表示用光Ｌ１が光検出素子１９１に直接照射されないように表示用光Ｌ１を遮光する。光検出素子１９２は、遮光膜１９９の下層側において遮光膜１９９に重なり、且つ、液晶装置１の動作時に表示用光Ｌ１を検出する。
【０１０９】
このような光検出素子１９１及び１９２の夫々は、これら素子間に遮光膜１９９が形成されているため、入射光Ｌ２´及び表示用光Ｌ１を別々に検出できる。
【０１１０】
ここで、表示用光Ｌ１のうち光検出素子１９１に照射される光を完全に遮光可能なように遮光膜１９９に形成すれば、光検出素子１９１は、入射光Ｌ２´のみを検出でき、表示用光Ｌ１の影響を受けることなく、指示手段を特定できるとも思われる。
【０１１１】
しかしながら、バックライト２０６から直接光検出素子１９１に照射される光だけでなく、液晶装置１内部で表示用光Ｌ１が屈折及び反射され、３次元的に見て遮光膜１９９及び光検出素子１９１間の隙間に斜めに入射する迷光も存在し、当該迷光が入射光Ｌ２´とは別に光検出素子１９１に照射されてしまう。加えて、このような迷光が遮光膜１９９及び光検出素子１９１間で繰り返し反射された後、光検出素子１９１の受光層に照射されてしまう可能性もある。
【０１１２】
したがって、光検出素子１９１の下層側、即ち、光検出素子から見てバックライト２０６が配置された側に遮光膜１９９を形成したとしても、遮光膜１９９によって遮光可能な光は、表示用光Ｌ１のうちバックライト２０６から直接光検出素子１９１に向かって照射される光のみであり、上述した迷光を確実に遮光することは技術的に困難である。このような状況下では、光検出素子１９１が、表示面３０１ｓから入射した入射光Ｌ２或いはＬ２´、即ち、表示面３０１ｓを指示する指示手段が外光或いは表示面３０１ｓから出射された光を反射することによって生じた光と、上述した迷光等とを同時に検出した場合には、当該迷光等がノイズとなり、光検出素子１９１によって検出された入射光Ｌ２又はＬ２´の光強度に基づいて指示手段を正確に検知することが困難になる。
【０１１３】
そこで、次に、上述したノイズの影響を排除でき、指示手段の正確な検知が可能となる液晶装置１の具体的な動作を説明する。
【０１１４】
図３及び図１０において、画像処理回路部２１６は、光検出素子１９２が検出した表示用光Ｌ１の光強度に基づいて、光検出素子１９１が検出した入射光Ｌ２又はＬ２´の光強度を補償する。より具体的には、画像処理回路部２１６は、例えば、光検出素子１９１及び１９２を光センサ部１５０に電気的に接続されており、光検出素子１９１が検出した入射光Ｌ２又はＬ２´の光強度を補償するように、即ち、入射光Ｌ２又はＬ２´と共に光検出素子１９１によって検出された表示用光Ｌ１の光強度等のノイズを除去するように、光検出素子１９１及び１９２の夫々の動作を制御する制御信号を制御線１７１及び１７２を介して制御用ＴＦＴ１６１及び１６２に供給する。これにより、光検出素子１９１及び１９２の夫々のオンオフ動作が切り換えられ、光検出素子１９１によって検出された入射光Ｌ２又はＬ２´の光強度が補償される。
【０１１５】
したがって、液晶装置１によれば、光検出素子１９１が検出した入射光Ｌ２又はＬ２´の光強度のうち表示用光Ｌ１に起因して検出されたノイズ部分を除去することが可能であり、表示面３０１ｓを指示する指等の指示手段を正確に特定できる。これにより、表示面３０１ｓに画像を表示する表示用光Ｌ１に用いられるバックライト２０６の影響を低減し、液晶装置１が画像を表示する表示性能を損なうことなく、タッチパネル機能の性能を高めることが可能である。
【０１１６】
また、画像処理回路部２１６は、液晶装置１の動作時に、メモリ２２３に記憶された補償係数を読み出し、光検出素子１９１によって検出された入射光Ｌ２又はＬ２´の光強度を補償することも可能である。このような補償係数は、表示用光Ｌ１の光強度に応じて光検出素子１９１によって検出される入射光Ｌ２又はＬ２´の光強度を補正する補正量を規定する係数であり、液晶装置１の動作前に予めメモリ２２３に記憶されていてもよいし、液晶装置１の動作時に逐次記憶されてもよい。このような補償係数に基づく入射光Ｌ２又はＬ２´の光強度の補償によれば、光検出素子１９１及び１９２のオンオフ動作による補償だけでなく、光検出素子１９１から出力される、入射光Ｌ２又はＬ２´に対応した出力信号自体を補償することも可能であり、指示手段を確実に検知できる。
【０１１７】
また、画像処理回路部２１６は、画像の表示品位を低下させることなく、且つ液晶装置１の消費電力を低減する目的でバックライト２０６から出射される表示用光Ｌ１が互いに異なる値に設定された場合でも、指示手段を確実に検知できるように光検出素子１９１及び１９２の動作を制御することが可能である。
【０１１８】
バックライト制御回路２０２は、外光センサ２２２によって検出された外光の光強度に応じて、表示用光Ｌ１の光強度を互いに異なる値に設定することが可能である。より具体的には、外光センサ２２２は、液晶装置１の動作時に液晶装置１の周辺における明るさ、即ち外光の光強度を検出する。バックライト制御回路２０２は、バックライト２０６の駆動を制御可能なようにバックライト２０６に電気的に接続されており、例えば、外光の光強度が低い場合、即ち液晶装置１の周辺が暗い場合には、表示用光Ｌ１の光強度を低く設定することによって画像を表示する表示性能を低下させることなく、液晶装置１が消費する消費電力を低減する。
【０１１９】
また、バックライト制御回路２０２は、外光の光強度が高い場合、即ち、液晶装置１の周辺が明るい場合には、表示用光Ｌ１の光強度を高めることによって表示面３０１ｓに表示される画像の輝度を高めることができ、画像の表示品位を高めることが可能である。特に、液晶装置１が携帯型電子機器の表示部として用いられた場合には、当該機器の連続使用時間を延ばす観点からみれば、画像の表示品位を低下させることなく、消費電力を低減できることは大きな利点になる。
【０１２０】
メモリ２２３は、バックライト制御回路２０２の制御下で表示用光Ｌ１の相互に異なる光強度の値毎に、光検出素子１９２によって検出された表示用光Ｌ１の複数の光強度を記憶する。メモリ２２３は、表示用光Ｌ１の光強度の互いに異なる値を、液晶装置１の駆動に先んじて予め記憶していてもよし、液晶装置１の動作時に表示用光Ｌ１の光強度を変更する毎に記憶することもできる。
【０１２１】
メモリ２２３に記憶された補償係数は、表示用光Ｌ１の互いに異なる光強度の値の夫々と、入射光Ｌ２又はＬ２´の光強度とに基づいて算出された複数の差分値である。このような差分値に基づいて、画像処理回路２１６は、指示手段を検知可能なように、入射光Ｌ２又はＬ２´の光強度を補償することも可能である。
【０１２２】
したがって、液晶装置１によれば、外光の光強度に応じて、表示用光Ｌ１の光強度が互いに異なる複数の光強度の夫々に設定された場合であっても、入射光Ｌ２又はＬ２´の光強度のうち表示用光Ｌ１の光強度が占めるノイズ部分を相殺することができ、外光の光強度に応じて消費電力を低減しつつ、高品位の画像の表示が可能であり、且つ指示手段を確実に検知できる。
【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、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。加えて、消費電力を低減でき、長時間に亘って当該携帯電話の使用が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【０１２６】
【図１】本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】光検出素子の周辺の主要部の平面形状を示した平面図である。
【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・・・光検出素子、２１６・・・画像処理回路部、２０２・・・バックライト制御回路、２０６・・・バックライト、２２２・・・外光センサ、２２３・・・メモリ
【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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