(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄膜トランジスタアレイ基板と対向基板との間に液晶が封入されてなる液晶表示装置において、
前記薄膜トランジスタアレイ基板の液晶パネル領域で、表示機能部分の外周の隣接する二辺に沿って受光素子および発光素子が設けられ、該受光素子および発光素子の直上かつ前記対向基板の表側に反射鏡が設けられ、
さらに、前記対向基板の表側かつ表示機能部分の外周の前記受光素子および発光素子が設けられていない二辺に沿って、正反射鏡が設けられ、
前記発光素子および／または前記受光素子のオンオフを液晶シャッターで行ない、
前記受光素子にそのゲートが接続された多結晶シリコン薄膜トランジスタと、前記多結晶シリコン薄膜トランジスタのソースあるいはドレインの一方に接続された容量と、前記多結晶薄膜トランジスタのソースあるいはドレインの他端と接続された前記容量に書込みするための電源を有し、さらに、前記容量の電位を順次読み出す回路を備えたことを特徴とする位置検出機能つき液晶表示装置。
【請求項２】
前記発光素子が面状のＥＬ発光素子であることを特徴とする請求項１記載の位置検出機能つき液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は位置検出機能つき液晶表示装置に関するものであり、特にアクティブマトリクス方式の液晶表示装置に、安価にかつ簡易に、高精度の位置検出機能を付加することを目的とする。
【０００２】
【従来の技術】
指先やペン先で液晶表示装置やＣＲＴなどの表示画面に触れることにより、入力やメニューの選択を行なう装置が、銀行のＡＴＭや駅の切符自動販売機などに広く使用されている。また、近年では、パーソナルコンピュータや携帯情報端末なども、このような指やペンによる入力やメニュー選択機能を備え、よりユーザフレンドリーなインターフェイスを提供するようになってきている。
【０００３】
ペン先や指先の接触位置を検出するためには、いくつかの方法がある。
【０００４】
例えば、月刊ディスプレイ‘９９年１月号の４９〜５２頁には、図１３に示したような、赤外線ＬＥＤからなる発光部１３とフォトトランジスタからなる受光部１４とを設け、発光部１３からの光（赤外線）をペン先や指先などの遮光物３０５がさえぎることにより、遮光物３０５の位置を検出する方法が示されている（従来の方法１）。
【０００５】
この従来の方法１では、赤外線ＬＥＤからなる発光部１３とフォトトランジスタからなる受光部１４とを、表示装置の表示領域の外周に、表示装置とは別個に設けるため、素子間隔を密にすることができず、精密な位置検出は不可能である。また、発光部１３および受光部１４を外付けすることにより、コストが上昇した。また、図１３には示されていないが、対向する一対の発光部１３、受光部１４が順次動作するように、各発光部１３および受光部１４の動作時間を制御する機構がさらに必要である。
【０００６】
また、月刊ディスプレイ‘９９年１月号の４４〜４８頁には、図１４に示したような、２枚の透明導電膜２１、２２を微少間隔をもって表示画面の表面に貼り付け、指先やペン５０５による画面上への圧力により２枚の透明導電膜２１、２２が接触、短絡し、その短絡箇所を２枚の透明導電膜２１、２２間の抵抗値の変化から導出し指先やペン５０５の位置を検出する、いわゆる抵抗膜方式の位置検出方法が示されている（従来の方法２）。
【０００７】
この従来の方法２では、透明導電膜２１、２２の光透過率が１００％でないこと、また、透明導電膜２１、２２により表示画面の表面に鏡面反射成分が発生することから、画面の視認性を悪化させていた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
以上述べたように、従来の方法１では、位置検出機能を付加するために、表示装置の外部に付加する形で発光素子と受光素子を設置する必要があり、コストの上昇を招いていた。また、素子の間隔を密にすることが困難なため、位置検出精度が上がらず、文字入力用ではなく、主にタッチセンサーとして使用されていた。
【０００９】
また、従来の方法２では、画面表面にフィルムを貼り付けるため、画面の視認性を著しく低下させていた。さらに、この方法ではフィルムを押しつぶして位置を検出するため、耐久性の面で従来の方法１に劣っていた。
【００１０】
本発明は、以上の問題点を解決するものであり、安価かつ簡易に、視認性を低下させることなく、耐久性にすぐれ、かつ高精度の位置検出機能を備えた液晶表示装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る位置検出機能つき液晶表示装置は、薄膜トランジスタアレイ基板と対向基板との間に液晶が封入されてなる液晶表示装置において、薄膜トランジスタアレイ基板の液晶パネル領域で、表示機能部分の外周の隣接する二辺に沿って受光素子および発光素子が設けられ、該受光素子および発光素子の直上かつ対向基板の表側に反射鏡が設けられ、さらに、対向基板の表側かつ表示機能部分の外周の受光素子および発光素子が設けられていない二辺に沿って、正反射鏡が設けられ、発光素子および／または受光素子のオンオフを液晶シャッターで行ない、受光素子にそのゲートが接続された多結晶シリコン薄膜トランジスタと、多結晶シリコン薄膜トランジスタのソースあるいはドレインの一方に接続された容量と、多結晶薄膜トランジスタのソースあるいはドレインの他端と接続された容量に書込みするための電源を有し、さらに、容量の電位を順次読み出す回路を備えたことを特徴とする。
【００１２】
受光素子は、薄膜トランジスタアレイ基板の製造時に同時に形成される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、図を用いて説明する。
【００１４】
実施の形態１
本発明の一実施の形態を、図１および図２を用いて説明する。図１は本実施の形態の反射型液晶表示装置の全体構成を示し、図２（ａ）はその断面を、図２（ｂ）は上面から見た図を表わす。
【００１５】
薄膜トランジスタアレイ基板（ＴＦＴアレイ基板）２と対向基板１との間に液晶が封入され、液晶表示装置が構成されている。画像や文字などの情報は、図中の破線で囲まれた表示機能部分８に表示される。
【００１６】
薄膜トランジスタアレイ基板２上には、表示機能部分８の外周の互いに接する二辺に沿って、多数の受光素子が配置され、受光素子アレイ４を形成している。一方、薄膜トランジスタアレイ基板２の背面側（図２（ａ）の下側）には、表示機能部分８の外周のうち受光素子（受光素子アレイ４）が配置されていない二辺に沿って、多数の発光素子３が配置されている。さらに、対向基板１の上面（図２（ａ）の上側）かつ受光素子（受光素子アレイ４）および発光素子３の直上には反射鏡５が設けられている。発光素子３から発した光７は、反射鏡５によって反射され、表示機能部分８をはさんで対向する受光素子に入射する。
【００１７】
薄膜トランジスタアレイ基板２には、各受光素子の出力を光の入射の有無に対応して２値化し、位置検出のための回路へと出力する機構も備えられている。
【００１８】
本実施の形態においては、受光素子は非晶質シリコン膜から形成され、発光素子３としては発光ダイオードが使用される。
【００１９】
Ｘ方向（図２（ｂ）における左右方向）に設置した発光素子３を端から順に点灯し、同時に、表示機能部分８をはさんで対向する位置にある受光素子をオンにすることにより、Ｘ方向のスキャンを行なう。また、Ｙ方向（図２（ｂ）における上下方向）に設置した発光素子３を端から順に点灯し、同時に、表示機能部分８をはさんで対向する位置にある受光素子をオンすることにより、Ｙ方向のスキャンを行なう。Ｘ方向とＹ方向のスキャンは同時に行なう。
【００２０】
対向基板１の上面に指先やペン先などの遮光体が存在する場合、発光素子３からの光はさえぎられ受光素子に入射しない。Ｘ方向とＹ方向のそれぞれについて、光が入射しなかった受光素子を特定することにより、遮光体の位置を計算することができる。
【００２１】
光が入射しなかった受光素子の特定は、図３に示す構成の回路により行なうことができる。
【００２２】
電源２０８にパルスを入力すると、ＴＦＴスイッチ２０６がオンとなり、容量２１０の電位は電源２０７から供給されるリセット電位へとリセットされる。電源２０１から供給されるパルスが受光素子２０３の抵抗低下によってＴＦＴスイッチ２０４へと伝われば、電源２０２から与えられる電位が容量２１０に書き込まれる。受光素子２０３の抵抗低下は、光を受光することにより生じる。受光素子２０３に光が入射しない場合には、容量２１０の電位は電源２０７から供給されたリセット電位のままである。
【００２３】
シフトレジスタ２００とＴＦＴスイッチ２０９を使用して、容量２１０の電位を端子２０５から順次読み出す。容量２１０の電位から、各受光素子２０３への光入射の有無を検出することができる。Ｘ方向およびＹ方向のそれぞれに配置された各受光素子２０３について、光入射の有無を検出し、その結果から遮光体の位置を計算する。
【００２４】
図４を使用して、本実施の形態の薄膜トランジスタアレイ基板２の製造方法を説明する。
【００２５】
図４は薄膜トランジスタアレイ基板２の断面をあらわしており、二つの多結晶薄膜トランジスタ１１４、１１５および受光素子１１３が示されている。受光素子１１３および薄膜トランジスタ１１４は、図３における受光素子２０３およびＴＦＴスイッチ２０４にそれぞれ対応し、薄膜トランジスタ１１５は液晶に電圧を印加し駆動するためものである。
【００２６】
薄膜トランジスタアレイ基板２は、ガラス基板１００上に絶縁層１０１を形成し、さらに、たとえばレーザー結晶化された多結晶シリコン膜１０２、ＳｉＯ2膜からなるゲート絶縁膜１０３、金属膜からなるゲート電極１０４、前記多結晶シリコン膜１０２にリンイオンを注入したソース／ドレイン領域１０５からなる多結晶薄膜トランジスタ１１４、１１５を形成してなる。さらに、薄膜トランジスタ１１４、１１５を覆うようにＳｉＯ2膜などからなる層間絶縁膜１０７を形成する。
【００２７】
前記層間絶縁膜１０７上であって、かつ、その下部に薄膜トランジスタが形成されていない箇所に、非晶質シリコン膜１０８を形成する。非晶質シリコン膜１０８の直下かつ前記ゲート絶縁膜１０３上に金属膜１０６を、あらかじめ前記薄膜トランジスタ１１４、１１５のゲート電極１０４を形成するときに、同時に形成しておく。前記非晶質シリコン膜１０８の電極形成部１１２にイオンを注入する。
【００２８】
薄膜トランジスタ１１４のゲート電極１０４上に、その上層の層間絶縁膜１０７を貫通するコンタクトホールを、薄膜トランジスタ１１５ソース／ドレイン領域１０５上に、その上層の層間絶縁膜１０７およびゲート絶縁膜１０３とを貫通するコンタクトホールを形成する。
【００２９】
薄膜トランジスタ１１４と非晶質シリコン膜１０８を接続するために、前記コンタクトホールと前記非晶質シリコン膜１０８の電極形成部１１２とをつなぐ金属膜１０９を形成する。上記構造の上層にＳｉＮからなる絶縁膜１１０を形成する。さらに、最上層に反射電極となる金属膜１１１を形成する。反射電極と薄膜トランジスタ１１５は、絶縁膜１１０に設けた貫通穴によって接続されている。
【００３０】
本実施の形態によれば、受光素子を薄膜トランジスタアレイ基板上に設けているため、外部に受光素子を設ける必要がなく、安価かつ高性能な位置検出機能つき液晶表示装置を得ることができる。
【００３１】
また、発光素子を薄膜トランジスタアレイ基板の背面側に設置することにより、液晶表示装置（対向基板）の表面に電気的接続を要する部品を設置する必要がなくなり、耐久性が向上する。
【００３２】
また、受光素子を薄膜トランジスタアレイ基板の製造時に同時に、かつ同様の半導体製造プロセス技術を用いて形成するため、製造工程の増加を抑制することができ、安価かつ信頼性の高い位置検出機能つき液晶表示装置を得ることができるとともに、受光素子の密度を高める（配置間隔を小さくする）ことができるため、高精度の位置検出を行なうことが可能な位置検出機能つき液晶表示装置を得ることができる。
【００３３】
さらに、受光素子を多結晶シリコン薄膜トランジスタからなるＴＦＴスイッチに直接接続しているため、受光素子への光の入射の有無を短時間で判別することができる。
【００３４】
なお、図２（ａ）に示すように、発光素子３の光の出口に光ガイド６を設け、表示画面（対向基板１）に平行な成分のみが光ガイドから出力されるようにして、より正確な位置検出を行なえるように構成してもよい。
【００３５】
また、受光素子（受光素子アレイ４）の上部に光ガイド６を設け、特定の方向からの光のみが受光素子に入射されるように構成することによって、誤検出を防止し正確な位置検出を行なうことが可能である。
【００３６】
さらに、表示機能部分８の領域外でありかつ反射鏡が設置されていない個所に反射防止の処理を施すことにより、不要な反射を防止し視認性の向上をはかることができる。
【００３７】
実施の形態２
本発明の別の実施の形態を、図５および図６を用いて説明する。図５は本実施の形態の反射型液晶表示装置の全体構成を示し、図６（ａ）はその断面を、図６（ｂ）は上面から見た図を表わす。
【００３８】
薄膜トランジスタアレイ基板（ＴＦＴアレイ基板）２と対向基板１との間に液晶が封入され、液晶表示装置が構成されている。画像や文字などの情報は、図中の破線で囲まれた表示機能部分８に表示される。
【００３９】
薄膜トランジスタアレイ基板２には、表示機能部分８の外周の互いに接する二辺に沿って、多数の受光素子が配置され受光素子アレイ４を形成しているとともに、発光素子３として面発光ＥＬ素子が配置されている。
【００４０】
受光素子（受光素子アレイ４）は、薄膜トランジスタアレイ基板２の上面側（図６（ａ）の上側）に設けられ、発光素子３は、薄膜トランジスタアレイ基板２の背面側（図６（ａ）の下側）に設けられている。
【００４１】
また、対向基板１の上面（図６（ａ）の上側）かつ受光素子および発光素子３の直上には反射鏡５が設けられている。同じく対向基板１の上面で、表示機能部分８の外周の四辺のうち、受光素子および発光素子３の配置されていない二辺には、正反射鏡９が設けられている。発光素子３から発した光７は、反射鏡５および正反射鏡９によって反射され、受光素子に入射する。
【００４２】
薄膜トランジスタアレイ基板２には、各受光素子の出力を光の入射の有無に対応して２値化し、位置検出のための回路へと出力する機構も備えられている。
【００４３】
本実施の形態においては、発光素子３および受光素子は常時オンの状態とし、発光素子３および受光素子の上方に位置する液晶をシャッターとして利用して、光の透過／遮断を制御することにより、発光素子３および受光素子のオンオフの代わりとする。液晶シャッターのオンオフは、各受光素子および発光素子３に対応する位置の液晶に印加する電圧を変化させることにより行なう。ここでは、液晶シャッターのオンとは光が通過できる状態を意味し、オフとは光を遮断する状態を意味することとする。
【００４４】
Ｘ方向（図６（ｂ）における左右方向）に設置した発光素子３および受光素子上の液晶シャッターを端から順に、順次オンにすることにより、Ｘ方向のスキャンを行なう。また、Ｙ方向（図２６ｂ）における上下方向）に設置した発光素子３および受光素子上の液晶シャッターを端から順に、順次オンにすることにより、Ｙ方向のスキャンを行なう。Ｘ方向とＹ方向のスキャンは同時に行なう。
【００４５】
対向基板１の上面に指先やペン先などの遮光体が存在する場合、発光素子３からの光はさえぎられ受光素子に入射しない。Ｘ方向とＹ方向のそれぞれについて、光が入射しなかった受光素子を特定することにより、遮光体の位置を計算することができる。
【００４６】
光が入射しなかった受光素子の特定は、図３に示す構成の回路により行なうことができる。
【００４７】
電源２０８にパルスを入力すると、ＴＦＴスイッチ２０６がオンとなり、容量２１０の電位は電源２０７から供給されるリセット電位へとリセットされる。電源２０１から供給されるパルスが受光素子２０３の抵抗低下によってＴＦＴスイッチ２０４へと伝われば、電源２０２から与えられる電位が容量２１０に書き込まれる。受光素子２０３の抵抗低下は、光を受光することにより生じる。受光素子２０３に光が入射しない場合には、容量２１０の電位は電源２０７から供給されたリセット電位のままである。シフトレジスタ２００とＴＦＴスイッチ２０９を使用して、容量２１０の電位を端子２０５から順次読み出す。容量２１０の電位から、各受光素子２０３への光入射の有無を検出することができる。Ｘ方向およびＹ方向のそれぞれに配置された各受光素子２０３について、光入射の有無を検出し、その結果から遮光体の位置を計算する。
【００４８】
図７を使用して、本実施の形態の薄膜トランジスタアレイ基板２の製造方法を説明する。
【００４９】
図７は薄膜トランジスタアレイ基板２の断面をあらわしており、二つの非晶質薄膜トランジスタ１１４、１１５および受光素子１１３が示されている。受光素子１１３および薄膜トランジスタ１１４は、図３における受光素子２０３およびＴＦＴスイッチ２０４にそれぞれ対応し、薄膜トランジスタ１１５は液晶に電圧を印加し駆動するためものである。
【００５０】
薄膜トランジスタアレイ基板２は、ガラス基板１００上に絶縁層１０１を形成し、さらに、金属膜からなるゲート電極１０４、ＳｉＯ2膜からなるゲート絶縁膜１０３、非晶質シリコン膜１０８、非晶質シリコン膜１０８にイオンを注入した電極形成部１１２、金属膜１０９から形成されたソース／ドレイン電極からなる非晶質薄膜トランジスタ１１４、１１５を形成してなる。さらに、薄膜トランジスタ１１４、１１５を覆うように層間絶縁膜１０７を形成する。そして、最上層に反射電極となる金属膜１１１を形成する。反射電極と薄膜トランジスタ１１５は、層間絶縁膜１０７に設けた貫通穴によって接続されている。
【００５１】
受光素子１１３の構成は、非晶質シリコン膜１０８が金属膜１１１で遮光されていない点を除き、非晶質薄膜トランジスタ１１４、１１５とまったく同一である。したがって、薄膜トランジスタ１１４、１１５の形成と同時に、まったく同一の工程で受光素子１１３も形成される。
【００５２】
本実施の形態によれば、受光素子を薄膜トランジスタアレイ基板上に設けているため、外部に受光素子を設ける必要がなく、安価かつ高性能な位置検出機能つき液晶表示装置を得ることができる。
【００５３】
また、発光素子を薄膜トランジスタアレイ基板の背面側に設置することにより、液晶表示装置（対向基板）の表面に電気的接続を要する部品を設置する必要がなくなり、耐久性が向上する。
【００５４】
また、受光素子を、液晶を駆動するための薄膜トランジスタと同時に、同一の工程で作成することが可能であるため、従来の位置検出機能なしの液晶表示装置とくらべ製造工程が増加することはなく、安価かつ信頼性の高い位置検出機能つき液晶表示装置を得ることができるとともに、受光素子の密度を高める（配置間隔を小さくする）ことができるため、高精度の位置検出を行なうことが可能な位置検出機能つき液晶表示装置を得ることができる。
【００５５】
さらに、各受光素子および発光素子は常時オンとしておき、液晶をシャッターとして利用してＸ方向、Ｙ方向のスキャンを行なうため、各受光素子および発光素子を順次オンオフするための機構が不要となり、安価かつ高性能な位置検出機能つき液晶表示装置を得ることができる。
【００５６】
また、発光素子として面発光ＥＬ素子を使用するため、発光効率がよく、安価かつ消費電力の少ない位置検出機能つき液晶表示装置を得ることができる。
【００５７】
なお、図６（ａ）に示すように光ガイド６を設け、誤検出を防止しより正確な位置検出を行なうように構成してもよく、また、表示機能部分８の領域外でありかつ反射鏡が設置されていない個所に反射防止の処理を施し、視認性の向上をはかってもよい。
【００５８】
実施の形態３
本発明のさらに別の実施の形態を、図８および図９を用いて説明する。図８は本実施の形態の反射型液晶表示装置の全体構成を示し、図９（ａ）はその断面を、図９（ｂ）は上面から見た図を表わす。
【００５９】
薄膜トランジスタアレイ基板（ＴＦＴアレイ基板）２と対向基板１との間に液晶が封入され、液晶表示装置が構成されている。画像や文字などの情報は、図中の破線で囲まれた表示機能部分８に表示される。
【００６０】
薄膜トランジスタアレイ基板２には、表示機能部分８の外周の互いに接する二辺に沿って、多数の受光素子が配置され受光素子アレイ４を形成している。一方、薄膜トランジスタアレイ基板２の背面側（図９（ａ）の下側）には、表示機能部分８の外周のうち受光素子（受光素子アレイ４）が配置されていない二辺に沿って、発光素子３として導光路を備えた発光ダイオードが配置されている。
【００６１】
さらに、対向基板１の上面（図９（ａ）の上側）かつ受光素子（受光素子アレイ４）および発光素子３の直上には反射鏡５が設けられている。発光素子３から発した光７は、反射鏡５によって反射され、表示機能部分８をはさんで対向する受光素子に入射する。
【００６２】
薄膜トランジスタアレイ基板２には、各受光素子の出力を光の入射の有無に対応して２値化し、位置検出のための回路へと出力する機構も備えられている。
【００６３】
発光素子３および受光素子は常時オンの状態とし、発光素子３および受光素子の上方に位置する液晶をシャッターとして利用して、光の透過／遮断を制御することにより、発光素子３および受光素子のオンオフの代わりとする。液晶シャッターのオンオフは、各受光素子および発光素子３に対応する位置の液晶に印加する電圧を変化させることにより行なう。ここでは、液晶シャッターのオンとは光が通過できる状態を意味し、オフとは光を遮断する状態を意味することとする。
【００６４】
Ｘ方向（図６（ｂ）における左右方向）に設置した発光素子３および受光素子上の液晶シャッターを端から順に、順次オンにすることにより、Ｘ方向のスキャンを行なう。また、Ｙ方向（図２６ｂ）における上下方向）に設置した発光素子３および受光素子上の液晶シャッターを端から順に、順次オンにすることにより、Ｙ方向のスキャンを行なう。Ｘ方向とＹ方向のスキャンは同時に行なう。
【００６５】
対向基板１の上面に指先やペン先などの遮光体が存在する場合、発光素子３からの光はさえぎられ受光素子に入射しない。Ｘ方向とＹ方向のそれぞれについて、光が入射しなかった受光素子を特定することにより、遮光体の位置を計算することができる。
【００６６】
光が入射しなかった受光素子の特定は、図３に示す構成の回路により行なうことができる。
【００６７】
電源２０８にパルスを入力すると、ＴＦＴスイッチ２０６がオンとなり、容量２１０の電位は電源２０７から供給されるリセット電位へとリセットされる。電源２０１から供給されるパルスが受光素子２０３の抵抗低下によってＴＦＴスイッチ２０４へと伝われば、電源２０２から与えられる電位が容量２１０に書き込まれる。受光素子２０３の抵抗低下は、光を受光することにより生じる。受光素子２０３に光が入射しない場合には、容量２１０の電位は電源２０７から供給されたリセット電位のままである。シフトレジスタ２００とＴＦＴスイッチ２０９を使用して、容量２１０の電位を端子２０５から順次読み出す。容量２１０の電位から、各受光素子２０３への光入射の有無を検出することができる。Ｘ方向およびＹ方向のそれぞれに配置された各受光素子２０３について、光入射の有無を検出し、その結果から遮光体の位置を計算する。
【００６８】
図７を使用して、本実施の形態の薄膜トランジスタアレイ基板２の製造方法を説明する。
【００６９】
図７は薄膜トランジスタアレイ基板２の断面をあらわしており、二つの非晶質薄膜トランジスタ１１４、１１５および受光素子１１３が示されている。受光素子１１３および薄膜トランジスタ１１４は、図３における受光素子２０３およびＴＦＴスイッチ２０４にそれぞれ対応し、薄膜トランジスタ１１５は液晶に電圧を印加し駆動するためものである。
【００７０】
薄膜トランジスタアレイ基板２は、ガラス基板１００上に絶縁層１０１を形成し、さらに、金属膜からなるゲート電極１０４、ＳｉＯ2膜からなるゲート絶縁膜１０３、非晶質シリコン膜１０８、非晶質シリコン膜１０８にイオンを注入した電極形成部１１２、金属膜１０９から形成されたソース／ドレイン電極からなる非晶質薄膜トランジスタ１１４、１１５を形成してなる。さらに、薄膜トランジスタ１１４、１１５を覆うように層間絶縁膜１０７を形成する。そして、最上層に反射電極となる金属膜１１１を形成する。反射電極と薄膜トランジスタ１１５は、層間絶縁膜１０７に設けた貫通穴によって接続されている。
【００７１】
受光素子１１３の構成は、非晶質シリコン膜１０８が金属膜１１１で遮光されていない点を除き、非晶質薄膜トランジスタ１１４、１１５とまったく同一である。したがって、薄膜トランジスタ１１４、１１５の形成と同時に、まったく同一の工程で受光素子１１３も形成される。
【００７２】
本実施の形態によれば、受光素子を薄膜トランジスタアレイ基板上に設けているため、外部に受光素子を設ける必要がなく、安価かつ高性能な位置検出機能つき液晶表示装置を得ることができる。
【００７３】
また、発光素子を薄膜トランジスタアレイ基板の背面側に設置することにより、液晶表示装置（対向基板）の表面に電気的接続を要する部品を設置する必要がなくなり、耐久性が向上する。
【００７４】
また、受光素子を、液晶を駆動するための薄膜トランジスタと同時に、同一の工程で作成することが可能であるため、従来の位置検出機能なしの液晶表示装置とくらべ製造工程が増加することはなく、安価かつ信頼性の高い位置検出機能つき液晶表示装置を得ることができるとともに、受光素子の密度を高める（配置間隔を小さくする）ことができるため、高精度の位置検出を行なうことが可能な位置検出機能つき液晶表示装置を得ることができる。
【００７５】
さらに、各受光素子および発光素子は常時オンとしておき、液晶をシャッターとして利用してＸ方向、Ｙ方向のスキャンを行なうため、各受光素子および発光素子を順次オンオフするための機構が不要となり、安価かつ高性能な位置検出機能つき液晶表示装置を得ることができる。
【００７６】
また、発光素子として発光ダイオードと導光路を使用するため、発光効率がよく、安価かつ消費電力の少ない位置検出機能つき液晶表示装置を得ることができる。
【００７７】
なお、図９（ａ）に示すように光ガイド６を設け、誤検出を防止しより正確な位置検出を行なうように構成してもよく、また、表示機能部分８の領域外でありかつ反射鏡が設置されていない個所に反射防止の処理を施し、視認性の向上をはかってもよい。
【００７８】
実施の形態４
本発明のさらにまた別の実施の形態を、図１０および図１１を用いて説明する。図１０は本実施の形態の反射型液晶表示装置の全体構成を示し、図１１（ａ）はその断面を、図１１（ｂ）は上面から見た図を表わす。
【００７９】
薄膜トランジスタアレイ基板（ＴＦＴアレイ基板）２と対向基板１との間に液晶が封入され、液晶表示装置が構成されている。画像や文字などの情報は、図中の破線で囲まれた表示機能部分８に表示される。
【００８０】
薄膜トランジスタアレイ基板２上には、表示機能部分８の外周の互いに接する二辺に沿って、多数の受光素子が配置され、受光素子アレイ４を形成している。一方、薄膜トランジスタアレイ基板２の背面側（図１１（ａ）の下側）には、表示機能部分８の外周のうち受光素子（受光素子アレイ４）が配置されていない二辺に沿って、発光素子３として面発光半導体レーザ素子が配置されている。
【００８１】
さらに、対向基板１の上面（図９（ａ）の上側）かつ受光素子（受光素子アレイ４）および発光素子３の直上には反射鏡５が設けられている。発光素子３から発した光７は、反射鏡５によって反射され、表示機能部分８をはさんで対向する受光素子に入射する。
【００８２】
薄膜トランジスタアレイ基板２には、各受光素子の出力を光の入射の有無に対応して２値化し、位置検出のための回路へと出力する機構も備えられている。
【００８３】
発光素子３および受光素子は常時オンの状態とし、発光素子３および受光素子の上方に位置する液晶をシャッターとして利用して、光の透過／遮断を制御することにより、発光素子３および受光素子のオンオフの代わりとする。液晶シャッターのオンオフは、各受光素子および発光素子３に対応する位置の液晶に印加する電圧を変化させることにより行なう。ここでは、液晶シャッターのオンとは光が通過できる状態を意味し、オフとは光を遮断する状態を意味することとする。
【００８４】
Ｘ方向（図６（ｂ）における左右方向）に設置した発光素子３および受光素子上の液晶シャッターを端から順に、順次オンにすることにより、Ｘ方向のスキャンを行なう。また、Ｙ方向（図２６ｂ）における上下方向）に設置した発光素子３および受光素子上の液晶シャッターを端から順に、順次オンにすることにより、Ｙ方向のスキャンを行なう。Ｘ方向とＹ方向のスキャンは同時に行なう。
【００８５】
対向基板１の上面に指先やペン先などの遮光体が存在する場合、発光素子３からの光はさえぎられ受光素子に入射しない。Ｘ方向とＹ方向のそれぞれについて、光が入射しなかった受光素子を特定することにより、遮光体の位置を計算することができる。
【００８６】
光が入射しなかった受光素子の特定は、図３に示す構成の回路により行なうことができる。
【００８７】
電源２０８にパルスを入力すると、ＴＦＴスイッチ２０６がオンとなり、容量２１０の電位は電源２０７から供給されるリセット電位へとリセットされる。電源２０１から供給されるパルスが受光素子２０３の抵抗低下によってＴＦＴスイッチ２０４へと伝われば、電源２０２から与えられる電位が容量２１０に書き込まれる。受光素子２０３の抵抗低下は、光を受光することにより生じる。受光素子２０３に光が入射しない場合には、容量２１０の電位は電源２０７から供給されたリセット電位のままである。
【００８８】
シフトレジスタ２００とＴＦＴスイッチ２０９を使用して、容量２１０の電位を端子２０５から順次読み出す。容量２１０の電位から、各受光素子２０３への光入射の有無を検出することができる。Ｘ方向およびＹ方向のそれぞれに配置された各受光素子２０３について、光入射の有無を検出し、その結果から遮光体の位置を計算する。
【００８９】
図４を使用して、本実施の形態の薄膜トランジスタアレイ基板２の製造方法を説明する。
【００９０】
図４は薄膜トランジスタアレイ基板２の断面をあらわしており、二つの多結晶薄膜トランジスタ１１４、１１５および受光素子１１３が示されている。受光素子１１３および薄膜トランジスタ１１４は、図３における受光素子２０３およびＴＦＴスイッチ２０４にそれぞれ対応し、薄膜トランジスタ１１５は液晶に電圧を印加し駆動するためものである。
【００９１】
薄膜トランジスタアレイ基板２は、ガラス基板１００上に絶縁層１０１を形成し、さらに、たとえばレーザー結晶化された多結晶シリコン膜１０２、ＳｉＯ2膜からなるゲート絶縁膜１０３、金属膜からなるゲート電極１０４、前記多結晶シリコン膜１０２にリンイオンを注入したソース／ドレイン領域１０５からなる多結晶薄膜トランジスタ１１４、１１５を形成してなる。さらに、薄膜トランジスタ１１４、１１５を覆うようにＳｉＯ2膜などからなる層間絶縁膜１０７を形成する。
【００９２】
前記層間絶縁膜１０７上であって、かつ、その下部に薄膜トランジスタが形成されていない箇所に、非晶質シリコン膜１０８を形成する。非晶質シリコン膜１０８の直下かつ前記ゲート絶縁膜１０３上に金属膜１０６を、あらかじめ前記薄膜トランジスタ１１４、１１５のゲート電極１０４を形成するときに、同時に形成しておく。前記非晶質シリコン膜１０８の電極形成部１１２にイオンを注入する。
【００９３】
薄膜トランジスタ１１４のゲート電極１０４上に、その上層の層間絶縁膜１０７を貫通するコンタクトホールを、薄膜トランジスタ１１５ソース／ドレイン領域１０５上に、その上層の層間絶縁膜１０７およびゲート絶縁膜１０３とを貫通するコンタクトホールを形成する。
【００９４】
薄膜トランジスタ１１４と非晶質シリコン膜１０８を接続するために、前記コンタクトホールと前記非晶質シリコン膜１０８の電極形成部１１２とをつなぐ金属膜１０９を形成する。上記構造の上層にＳｉＮからなる絶縁膜１１０を形成する。さらに、最上層に反射電極となる金属膜１１１を形成する。反射電極と薄膜トランジスタ１１５は、絶縁膜１１０に設けた貫通穴によって接続されている。
【００９５】
本実施の形態によれば、受光素子を薄膜トランジスタアレイ基板上に設けているため、外部に受光素子を設ける必要がなく、安価かつ高性能な位置検出機能つき液晶表示装置を得ることができる。
【００９６】
また、発光素子を薄膜トランジスタアレイ基板の背面側に設置することにより、液晶表示装置（対向基板）の表面に電気的接続を要する部品を設置する必要がなくなり、耐久性が向上する。
【００９７】
また、受光素子を液晶表示装置の製造と同時に、かつ同様の半導体製造プロセス技術を用いて形成するため、製造工程の増加を抑制して安価かつ信頼性の高い位置検出機能つき液晶表示装置を得ることができるとともに、受光素子の密度を高める（配置間隔を小さくする）ことができるため、高精度の位置検出を行なうことが可能な位置検出機能つき液晶表示装置を得ることができる。
【００９８】
さらに、受光素子を多結晶シリコン薄膜トランジスタからなるＴＦＴスイッチに直接接続しているため、受光素子への光の入射の有無を短時間で判別することができる。
【００９９】
さらに、各受光素子および発光素子は常時オンとしておき、液晶をシャッターとして利用してＸ方向、Ｙ方向のスキャンを行なうため、各受光素子および発光素子を順次オンオフするための機構が不要となり、安価かつ高性能な位置検出機能つき液晶表示装置を得ることができる。
【０１００】
なお、図１１（ａ）に示すように光ガイド６を設け、誤検出を防止しより正確な位置検出を行なうように構成してもよく、また、表示機能部分８の領域外でありかつ反射鏡が設置されていない個所に反射防止の処理を施し、視認性の向上をはかってもよい
【０１０１】
実施の形態５
本発明の各実施の形態による位置検出機能つき液晶表示装置を、携帯機器に適用した例を図１２に示す。図１２は携帯電話機を表わしており、筐体４０４に番号ボタン４０２、操作ボタン４０３、および本発明による位置検出機能つき液晶表示装置４０１が備えられ、ペン４０５により入力やメニュー選択を行なうことができる。
【０１０２】
実施の形態６
以上、前記各実施の形態では反射型の液晶表示装置を例にあげて説明してきたが、透過型あるいは半透過型など、他の形式の液晶表示装置に本発明を適用することも、もちろん可能である。
【０１０３】
また、発光素子の種類や薄膜トランジスタの種類についても、前記各実施の形態で説明した組み合わせのみならず、その他の組み合わせももちろん可能である。
【０１０４】
【発明の効果】
本発明によれば、液晶表示装置の外部に受光素子を設けることなく、安価に高性能の位置検出機能つき液晶表示装置を得ることができる。
【０１０５】
本発明によれば、受光素子の密度を高め、高精度な位置検出を行なうことが可能である。
【０１０６】
本発明によれば、外部に受光素子および発光素子をオンオフするための機構を設ける必要がなく、安価に高性能の位置検出機能つき液晶表示装置を得ることができる。
【０１０７】
本発明によれば、発光効率の良い発光素子を用いて安価に高性能の位置検出機能つき液晶表示装置を得ることができる。
【０１０８】
本発明によれば、誤検出を防止し正確な位置検出を行なうことが可能である。
【０１０９】
本発明によれば、簡易な光学系の構成で、高性能の位置検出機能つき液晶表示装置を得ることができる。
【０１１０】
本発明によれば、受光素子を、液晶を駆動するための薄膜トランジスタと同時に、同一の工程で作成することが可能であるため、従来の位置検出機能なしの液晶表示装置とくらべ製造工程が増加することはなく、安価かつ信頼性の高い位置検出機能つき液晶表示装置を得ることができる。
【０１１１】
本発明によれば、受光素子への光の入射の有無を短時間で検出することができ、高速な位置検出が可能である。
【０１１２】
本発明によれば、表示機能部分の外周での不要な反射を減少させることができ、視認性のすぐれた位置検出機能つき液晶表示装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施の形態による液晶表示装置の全体構成を表わす図である。
【図２】  図１の液晶表示装置の断面および上面を示す図である。
【図３】  本発明による受光素子の駆動回路の構成を示す図である。
【図４】  本発明による液晶表示装置の薄膜トランジスタアレイ基板の構成を模式的に示す断面図である。
【図５】  本発明の別の実施の形態による液晶表示装置の全体構成を表わす図である。
【図６】  図５の液晶表示装置の断面および上面を示す図である。
【図７】  本発明による液晶表示装置の薄膜トランジスタアレイ基板の構成を模式的に示す断面図である。
【図８】  本発明のさらに別の実施の形態による液晶表示装置の全体構成を表わす図である。
【図９】  図８の液晶表示装置の断面および上面を示す図である。
【図１０】  本発明のさらにまた別の実施の形態による液晶表示装置の全体構成を表わす図である。
【図１１】  図１０の液晶表示装置の断面および上面を示す図である。
【図１２】  本発明による位置検出機能つき液晶表示装置を、携帯機器に適用した例を示す図である。
【図１３】  従来の位置検出方法（従来の方法１）を説明するための図である。
【図１４】  従来の位置検出方法（従来の方法２）を説明するための図である。
【符号の説明】
１  対向基板、２  薄膜トランジスタアレイ基板、３  発光素子、４  受光素子アレイ、５  反射鏡、６  光ガイド、７  光、８  表示機能部分、９  正反射鏡、１３  発光部、１４  受光部、１８  表示領域、２１  透明導電膜、２２  透明導電膜、１００  ガラス基板、１０１  絶縁層、１０２  多結晶シリコン膜、１０３  ゲート絶縁膜、１０４ゲート電極、１０５  ソース／ドレイン領域、１０７  層間絶縁膜、１０８  非晶質シリコン膜、１０９  金属膜、１１０  絶縁膜、１１１  反射電極、１１２  電極形成部、１１３  受光素子、１１４  薄膜トランジスタ、１１５  薄膜トランジスタ、２００  シフトレジスタ、２０１電源、２０２  電源、２０３  受光素子、２０４  ＴＦＴスイッチ、２０５  電源、２０６  ＴＦＴスイッチ、２０７  電源、２０８  電源、２０９  ＴＦＴスイッチ、３０５  遮光物、４０１  位置検出機能つき液晶表示装置、４０２  番号ボタン、４０３  操作ボタン、４０４  筐体、４０５  ペン、５０５  ペン。
【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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