(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像表示のための駆動回路が面に形成された駆動基板と、当該駆動基板と対向配置される対向基板とを有する表示装置であって、
上記対向基板の面に座標検出素子及びこれを駆動する駆動回路が形成されており、
上記画像表示のための駆動回路が各画素を駆動する薄膜トランジスタを備えるとともに、上記座標検出素子を駆動する駆動回路が各座標検出素子を駆動する薄膜トランジスタを備えており、
上記各画素を駆動する薄膜トランジスタと、上記座標検出素子を駆動する薄膜トランジスタとのそれぞれは、互いに同様の構成であって、前記駆動基板と前記対向基板とのそれぞれの面において、同一の位置に対向して配置されていることを特徴とする表示装置。
【請求項２】
上記座標検出素子及びそれを駆動する駆動回路は、上記対向基板の上記駆動回路と対向する対向面とは反対側の面に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
上記座標検出素子及びそれを駆動する駆動回路は、上記対向基板の上記駆動基板と対向する対向面に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項４】
上記対向基板の駆動基板との対向面に、上記画像表示のための駆動回路の対極が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項５】
上記座標検出素子は、静電容量検出型素子であり、
上記座標検出素子を駆動する薄膜トランジスタは、ドレイン電極を介して、上記静電容量検出型素子を構成する一対の電極の一方に電気的に接続されており、
上記静電容量検出型素子の静電容量の変化を、上記座標検出素子を駆動する薄膜トランジスタにて得る、
請求項１に記載の表示装置。
【請求項６】
上記座標検出素子は、光検出型素子であり、
上記座標検出素子を駆動する薄膜トランジスタは、上記光検出素子に電気的に接続されており、上記光検出型素子から検出電流を得る、
請求項１に記載の表示装置。
【請求項７】
上記座標検出素子は、抵抗検出型素子であり、
上記座標検出素子を駆動する薄膜トランジスタは、上記抵抗検出型素子に電気的に接続されており、
上記抵抗検出型素子の抵抗値の変化を、上記座標検出素子を駆動する薄膜トランジスタにて得る、
請求項１に記載の表示装置。
【請求項８】
上記駆動基板及び対向基板は、透明絶縁基板であり、上記駆動基板と上記対向基板との間に液晶層が挟持されており、
上記駆動基板には、カラーフィルタと、上記各画素を駆動する薄膜トランジスタに整合する位置に形成された遮光膜とが形成されている、
請求項１に記載の表示装置。
【請求項９】
上記駆動基板及び対向基板は、透明絶縁基板であり、上記駆動基板と上記対向基板との間に液晶層が挟持されており、
上記駆動基板は、画素電極を含み、
上記画素電極は、上記対向基板の側から入射する光を反射するように形成されており、
上記座標検出素子は、光検出型素子であって、上記対向基板において上記駆動基板に対向する対向面に形成されており、上記画素電極が反射する光を受光することによって、座標検出を行う、
請求項１に記載の表示装置。
【請求項１０】
上記駆動基板と上記画素電極との間に、カラーフィルタが形成されている、
請求項９に記載の表示装置。
【請求項１１】
上記各画素を駆動する薄膜トランジスタ及び上記座標検出素子を駆動する薄膜トランジスタは、それぞれ多結晶Ｓｉ、低温多結晶Ｓｉ、ａ−Ｓｉのいずれかを半導体とする薄膜トランジスタであることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項１２】
上記各画素を駆動する薄膜トランジスタ及び上記座標検出素子を駆動する薄膜トランジスタは、それぞれトップゲート型薄膜トランジスタ又はボトムゲート型薄膜トランジスタであることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項１３】
上記透明絶縁基板は、ガラス基板又はプラスチック基板であることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表示パネル上で座標入力が可能な表示装置に関するものであり、特に座標検出構造の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば液晶表示装置においては、画像表示が可能であるばかりでなく、それに対してインタラクティブに人間が情報を入力できる装置が望まれている。特に、各種ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）や携帯電話、パーソナルコンピュータ、カーナビゲーション用の表示装置はこの傾向が強い。
【０００３】
情報入力装置としては、例えばパーソナルコンピュータにおけるキーボード等が代表的であるが、上記液晶表示装置にキーボードを別途取り付けたのでは装置が大型化し、携帯用、カーナビゲーション用としては不適当である。そこで、いわゆるタッチパネルのように、液晶表示装置の表示パネルにセンサーを形成し、例えばパネル面に指先等でふれることにより情報を入力する表示一体型の情報入力装置が開発されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これまで提案された情報入力装置では、装置全体の厚さが厚くなったり、情報入力装置が妨げになって光の透過率が低下し輝度が確保できなくなる等の課題を残しており、その改善が待たれるところである。
【０００５】
例えば、特開２０００−２５９３４７号公報には、パネル上の座標を検知するタッチパネルと表示装置であるＬＣＤパネルとを独立に形成し、これを重ね合わせた装置が開示されている。このような構造を採用した場合、パネルの厚さが厚くなり、かつＬＣＤ基板とタッチパネル基板とが二重に存在することになり、バックライトからの光が減少し、透過率を向上させることができないという問題が生ずる。また、この例では、座標検出用にペン型の入力素子を使用しているので、使用状況が限定されてしまうという不都合もある。
【０００６】
また、特許第２９７５５２８号公報には、行と列の構成の液晶表示装置に光受光素子を組み合わせて座標を検知するシステムが開示されている。しかしながら、液晶表示装置部と受光素子部とは、それぞれ別の支持基板に形成されているため、モジュールの厚さを薄くすることができない。また、受光素子を電気的に独立して操作することができないため、座標検出の高密度化が難しい。
【０００７】
さらに、特許第２５４８９２５号公報には、画素を駆動する薄膜トランジスタと、光検出素子を駆動する薄膜トランジスタとを同一基板上に形成した入力機能付きマトリクス型表示装置が記載されているが、検出素子と画素スイッチとが分離した形で基板に配置されていないため、電気ノイズによる誤作動が画像表示時、あるいは座標検出時に発生するおそれがある。また、画素を駆動する薄膜トランジスタと検出素子を駆動する薄膜トランジスタとを同一基板上に平面的に並べて配置する場合、余分な面積が必要となったり、開口率を低下させたりする要因となる。
【０００８】
そこで、本発明は、上述した従来技術の有する問題を解消することを目的とするものであり、装置全体の厚さを薄くすることができ、光の透過率も十分に確保し得る表示装置を提供することを目的とする。また、本発明は、画素単位での座標入力が可能で、文字や絵等の情報も直接入力することが可能な表示装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成する本発明に係る表示装置は、画像表示のための駆動回路が面に形成された駆動基板と、当該駆動基板と対向配置される対向基板とを有する表示装置であって、上記対向基板の面に座標検出素子及びこれを駆動する駆動回路が形成されており、上記画像表示のための駆動回路が各画素を駆動する薄膜トランジスタを備えるとともに、上記座標検出素子を駆動する駆動回路が各座標検出素子を駆動する薄膜トランジスタを備えており、上記各画素を駆動する薄膜トランジスタと、上記座標検出素子を駆動する薄膜トランジスタとのそれぞれは、互いに同様の構成であって、前記駆動基板と前記対向基板とのそれぞれの面において、同一の位置に対向して配置されている。
【００１０】
上述した構成を有する本発明に係る表示装置では、座標検出素子やその駆動回路を、画像表示のための対向基板上に直接形成しているので、これらを搭載するための基板を別途用意する必要がない。したがって、部品点数（特に基板枚数）が削減され、パネルモジュール、ひいては装置全体が薄型化される。また、基板は、どのような材質であろうと光透過性を低下させる方向にあり、したがって上記基板枚数の削減は、光透過率を確保する上でも有効であり、十分な透過率が確保される。
【００１１】
また、本発明に係る表示装置では、画素駆動のための薄膜トランジスタと座標検出素子を駆動するための薄膜トランジスタとは、平面的に並べて配列されるのではなく、光透過方向において重なり合うように縦方向に配置される。したがって、パネル面で見たときに、これら薄膜トランジスタの占有面積が大きく削減され、開口率が十分に確保されるため、この点においても透過率向上が実現される。また、本発明に係る表示装置では、画素駆動のための薄膜トランジスタと座標検出素子を駆動するための薄膜トランジスタとを縦方向に重なり合うように配置することで、駆動される各画素と、座標検出素子により検出される検出点とを一致させる配列とすることができ、高精度な座標検出が実現される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る表示装置の具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本実施の形態は、座標検出機能を有するアクティブマトリクス型の液晶表示装置に本発明を適用した例について説明する。
【００１３】
図１に液晶表示装置の表示パネル部の概略構成を示す。表示パネル１は、画像表示部２と、座標検出部３とを有し、図示を省略する内部光源（バックライト）からの光Ｌの入射側（図中下方）及び出射側（図中上方）にそれぞれ偏光板４、５が配設されている。画像表示部２には、画像表示のためのスイッチや画素電極、これらを駆動するための駆動回路を含む画素駆動領域６が形成された駆動基板７と、対向基板８とが相対向して配され、これら両基板の間に液晶層９が挟持されている。また、座標検出部３は、画像表示部２の対向基板８の一方面上に配され、座標検出素子及びこれを駆動する駆動回路が形成されている。
【００１４】
このような構成の表示パネル１では、座標検出素子及びその駆動回路を有する座標検出部３が、画像表示部２を構成する対向基板８上に直接形成されているので、これらを搭載するための基板を別途用意する必要がない。このため、表示パネル１は、基板枚数の削減による薄型化を実現し、これに伴う表示装置自体の薄型化も実現する。また、基板はどのような材質を用いても表示パネル１の光透過性を低下させるものであるため、上述したように基板枚数の削減を実現することで、表示パネル１において十分な光透過率を確保することができる。
【００１５】
また、表示パネル１は、画像表示部２と座標検出部３とが図２に示す配列関係を有する。具体的には、表示パネル１においては、画像表示部２の縦横のピッチＡ、Ｂと、座標検出部３の縦横のピッチＣ、Ｄとが、Ａ＝Ｃ、Ｂ＝Ｄ又はＣ＝Ｎ×Ａ、Ｄ＝Ｍ×Ｂ（Ｎ及びＭは整数）となるように、かつ画像表示部２と座標検出部３との二次元上での座標が一致する用に配列されている。このように、表示パネル１では、画像表示部２における画素と座標検出部３における検出点とが、二次元上の座標が一致するように配列されることで、表示画像上での指紋判別や、絵、文字情報等を入力するような高精度の座標検出を行うことができる。
【００１６】
以下、上述した概略構成を有する表示パネルについて、さらに具体的な実施例を示して説明する。なお、以下に示す具体例において、表示パネル１と共通する部材については同一符号を付して説明する。
【００１７】
図３に示す表示パネル１１は、静電容量検出型の座標検出が行われる液晶表示装置を構成するパネルモジュールであり、画像表示部２と、座標検出部３とを有し、図示を省略する内部光源（バックライト）からの光Ｌの入射側（図中下方）及び出射側（図中上方）にそれぞれ偏光板４、５が配設されている。
【００１８】
画像表示部２は、同図に示すように、駆動基板７と、対向基板８と、これら基板間に挟持された液晶層９とを有している。駆動基板７と対向基板８は、透明絶縁基板であり、Ｃ、Ｏからなる有機基板、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やアクリル等のプラスチック基板や、ＳｉＯ２やＡｌ２Ｏ３等のガラス基板を使用する。
【００１９】
駆動基板７には、一方面、具体的には液晶層９側の面に画素駆動用のスイッチである薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor：以下、ＴＦＴと称する。）１２と、画素電極１３と、ＴＦＴ１２を保護するとともに駆動基板７を平坦化する平坦化膜１４が形成されている。
【００２０】
ＴＦＴ１２は、画素電極１３に対して表示信号を供給するためのものであり、詳しい図示は省略するが駆動基板７上に互いに直交するように配されたゲート線と信号線との交差部付近に設けられている。ＴＦＴ１２は、図３及び図４に示すように、ボトムゲート構造を有し、駆動基板７上にゲート絶縁膜１５で覆われたゲート電極１６が形成されている。ゲート電極１６は、ゲート線の一部を延在させたものであり、モリブデン（Ｍｏ）、タンタル（Ｔａ）等の金属又は合金をスパッタリング等の方法で成膜した金属膜である。ゲート電極１６は、このようにゲート線と接続されており、ゲート線から入力される信号によってＴＦＴ１２を駆動制御する。
【００２１】
ＴＦＴ１２は、ゲート絶縁膜１５上に一対のＮ＋拡散層１７、１８と半導体薄膜層１９とが形成されている。一方のＮ＋拡散層１７には、第１の層間絶縁膜２０に形成されたコンタクトホール２０ａを介してソース電極２１が接続され、他方のＮ＋拡散層１８には、第１の層間絶縁膜２０に形成されたコンタクトホール２０ｂを介してドレイン電極２２が接続される。ソース電２１極及びドレイン電極２２は、例えばアルミニウム（Ａｌ）をパターニングしたものである。ソース電極２１には、信号線が接続され、データ信号が入力される。ドレイン電極２２には、後述するコンタクト部を介して画素電極１３と電気的に接続される。半導体薄膜層１９は、多結晶Ｓｉ、低温多結晶Ｓｉ又はａ−Ｓｉのいずれかを、例えばＣＶＤ法等の方法で得られる薄膜であり、ゲート絶縁膜１５を介してゲート電極１６と整合する位置に形成されている。
【００２２】
ＴＦＴ１２は、半導体薄膜層１９の直上に第２の層間絶縁膜２３が設けられている。第２の層間絶縁膜２３は、ゲート電極１６と整合する位置に形成された半導体薄膜層１９を上側から保護するものである。
【００２３】
なお、駆動基板７上に形成されるＴＦＴ１２は、図５に示すトップゲート構造を有するものであってもよい。ＴＦＴ１２は、同図に示すように、駆動基板７上に一対のＮ＋拡散層１７、１８、及びこれらＮ＋拡散層１７、１８の間に半導体薄膜層１９が形成され、これらがゲート絶縁膜１５によって覆われている。ゲート絶縁膜１５上には、半導体薄膜層１９と整合する位置にゲート電極１６が形成されるとともに、このゲート電極１６を被覆するように第１の層間絶縁膜２０が形成されている。そして、第１の層間絶縁膜２０に形成されたコンタクトホール２０ａを介して一方のＮ＋拡散層１７に接続されるソース電極２１と、同様に第１の層間絶縁膜２０に形成されたコンタクトホール２０ｂを介して他方のＮ＋拡散層１８に接続されるドレイン電極２２とが形成されている。
【００２４】
画素電極１３は、有機透明樹脂からなる平坦化膜１４上に形成されるＩＴＯ膜等の透明導電膜であり、上述したドレイン電極２２を介してＴＦＴ１２に電気的に接続されている。
【００２５】
また、駆動基板７には、上述した画素電極１３及び平坦化膜１４上に、液晶層９の液晶分子を所定方向に配列させる配向膜２４が形成されている。
【００２６】
対向基板８は、上述した駆動基板７と対向位置して配され、一方面、具体的には液晶層９側の面にカラーフィルタ２５、遮光膜２６、対向電極２７が形成されている。カラーフィルタ２５は、例えば感光性の樹脂に顔料を分散させたものであり、一つの画素電極１３に赤色、緑色又は青色のいずれかの着色層が形成される。遮光膜２６は、ＴＦＴ１２と整合する位置に形成され、この部分を含む表示に関係がない領域の遮光を行なう。対向電極２７は、ＩＴＯ膜等の透明導電膜である。また、対向基板８には、対向電極２７上に液晶層９の液晶分子を所定方向に配列させる配向膜２８が形成されている。
【００２７】
液晶層９は、例えば負の誘電異方性を有するネマティック液晶分子を主体とし、かつ二色性色素を所定の割合で含有しているゲストホスト液晶が封入されたものであり、駆動基板７側の配向膜２４と対向基板８側の配向膜２８とによって液晶分子が垂直配向されている。この液晶層９においては、電圧無印加状態ではゲストホスト液晶が垂直配向し、電圧印加状態では水平配向に移行する。なお、液晶層９は、このような構成に限定されるものではなく、例えばゲストホスト液晶が水平配向されたものであってもよい。
【００２８】
座標検出部３は、上述した画像表示部２における対向基板８の他方面、具体的には駆動基板７と対向する面とは反対側の面を利用して設けられている。座標検出部３には、対向基板８の他方面上に、座標検出素子を構成する第１及び第２の電極層２９、３０及び絶縁膜３１と、この検出素子用のスイッチであるＴＦＴ３２と、詳しい図示は省略するがこれらを駆動するための駆動回路が形成されている。また、座標検出部３は、ＴＦＴ３２が形成された対向基板８を平坦化するとともに、ＴＦＴ３２を保護する平坦化膜３３が形成されている。
【００２９】
表示パネル１１においては、上述したように画像表示部２を構成する対向基板８を利用して座標検出部３を設けることにより、座標検出部３のみのために用いる基板材料が不要となる。このため、この表示パネル１１を用いる表示装置では、基板材料点数を削減させることができ、表示パネル１１、ひいては表示装置自体の薄型化を図ることができる。さらに、この基板材料は、表示パネル１１の光透過性を低下させるものであるため、基板材料点数の削減によって、表示パネル１１の光の透過率を十分に確保し得る。
【００３０】
また、表示パネル１１は、画像表示部２の対向基板８を利用することで、これら画像表示部２と座標検出部３との二次元上の座標を容易に一致させることができる。このように、表示パネル１１では、画像表示部２と座標検出部３との二次元上の座標を一致させることで、表示画像上での画素と検出点とが一致した画素単位での高精度な座標検出を実現することができる。
【００３１】
第１及び第２の電極層２９、３０は、ＩＴＯ膜等の透明導電膜であり、絶縁膜３１を介して対向配置されている。第１の及び第２の電極層２９、３０と絶縁膜３１とは、表示パネル１１において座標を検出する際の静電容量検出型素子３４を構成する。
【００３２】
ＴＦＴ３２は、駆動基板７上に形成された画素駆動用のスイッチであるＴＦＴ１２と同様の構成を有する薄膜トランジスタが使用されており、駆動基板７上のＴＦＴ１２と整合する位置に形成されている。ＴＦＴ３２は、そのドレイン電極を介して、静電容量検出型素子を構成する第１の電極層２９と電気的に接続される。
【００３３】
表示パネル１１は、上述したように画素駆動用のスイッチであるＴＦＴ１２と、静電容量型検出素子３４に接続されるＴＦＴ３２とを、相対向する駆動基板７と対向基板８とに縦方向に整合する位置に配設することで、両者を電気的に独立して形成することができ、画像表示時又は座標検出時における電気ノイズによる誤作動を防止することができる。また、表示パネル１１は、画素駆動用のＴＦＴ１２と検出素子用のＴＦＴ３２とを平面的に並べて配置するのではなく、上述したように対向する一対の基板に縦方向に配置することで、これらスイッチの占有面積が大きく削減して開口率を十分確保することができ、透過率をさらに向上させることができる。
【００３４】
上述した構成を有する表示パネル１１は、例えば操作者の指や入力ペン等の入力子３５によって、図３中矢印Ｐ方向に押圧される入力操作が行われると、偏光板５が撓んで絶縁膜３１が圧縮され、第１及び第２の電極層２９、３０の間隔が狭くなる。このような入力操作が行われた表示パネル１１の各画素においては、該画素に配設された静電容量検出型素子３４の静電容量が大きくなる。表示パネル１１においては、上述した入力操作による静電容量検出型素子３４の静電容量の変化を検出素子用のＴＦＴ３２にて得ることで、入力操作が行われた画素の座標を検出する。
【００３５】
上述した入力操作が行われる表示パネル１１は、図６に示すように、各画素の第１及び第２の電極層２９、３０が充電された状態において、水平シフトレジスタ３６及び垂直シフトレジスタ３７からパルス信号がバスライン（ゲート線、信号線）３８、３９に印加され、全画素に対するスキャンが行われる。このスキャンによって、入力操作が行われた画素を含むすべての画素における静電容量検出型素子３４の静電容量の変化に関して検出された信号が、外部のセンスアンプ、もしくは内蔵するセンスアンプにより増幅され、外部回路４０へと導かれる。外部回路４０では、上述した各画素の静電容量に関する信号がセンシング回路４１、積分回路４２を経て、ピークホールド回路４３に入力され、その後メモリバッファ回路４４、シリアル処理回路４５を経ることにより、検出信号に関するデータの蓄積及び画像配置データとの照合が行われ、画像への反映とそれに関係した信号としてセンサ出力される。この外部回路４０からのセンサ出力を受けて、各画素の画素電極１３が駆動される。なお、外部回路４０には、１フレーム走査時間の終了時に、各画素の静電容量に関して検出され、蓄積された信号を元の状態に戻すリセット回路４６が設けられている。
【００３６】
なお、本発明は、上述した表示パネル１１の構成に限定されるものではなく、図７に示す表示パネル１１Ａのように、駆動基板７の平坦化膜１４上に新たな層間絶縁膜４７を設けて、この層間絶縁膜４７上、すなわち対向基板８ではなく駆動基板７にカラーフィルタ２５と遮光膜２６とを形成してもよい。この表示パネル１１Ａにおいては、表示パネル１１と同様に、対向する第１の電極層２９と第２の電極層３０との間における静電容量の変化を得ることで、入力操作を行った画素の座標検出が行われる。
【００３７】
また、図８に示す表示パネル１１Ｂのように、座標検出部３において第２の電極層を形成せずに第１の電極層２９のみを設けるような構造としてもよい。表示パネル１１Ｂは、このような構成とした場合、導電性を有する入力子３５、例えば操作者の指等によってパネル表面を押圧し、この入力操作時の入力子３５と第１の電極層２９との間の静電容量の変化を得ることで、入力操作を行った画素の座標検出が行われる。
【００３８】
さらに、図９に示す表示パネル１１Ｃのように、座標検出部３に第１の電極層２９のみを設けるとともに、駆動基板７の平坦化膜１４上に形成された層間絶縁膜４７上にカラーフィルタ２５と遮光膜２６とを設けてもよい。表示パネル１１Ｃは、図８において図示した表示パネル１Ｂと同様に、導電性を有する入力子３５、例えば操作者の指等によりパネル表面を押圧し、この入力操作時の入力子３５と第１の電極層２９との間の静電容量の変化を得ることで、入力操作を行った画素の座標検出が行われる。
【００３９】
さらに、図１０に示す表示パネル１１Ｄのように、座標検出部３のＴＦＴ３２を対向基板８の液晶層９側の面に設けるような構成としてもよい。表示パネル１１Ｄは、ＴＦＴ３２が形成された対向基板８の一方面に平坦化膜３３、第１の電極層２９、カラーフィルタ２５及び遮光膜２６、対向電極２７、配向膜２８が順次形成されている。表示パネル１１Ｄは、図８及び図９において図示した表示パネル１１Ｂ、１１Ｃと同様に、導電性を有する入力子３５でパネル表面を押圧し、この入力操作時の入力子３５と第１の電極層２９との間の静電容量の変化を得ることで、入力操作を行った画素の座標検出が行われる。
【００４０】
以上に本発明を適用した例として説明した表示パネル１１（１１Ａ乃至１１Ｄを含む）は、座標検出部３に配設された静電容量検出型素子３４における静電容量の変化をＴＦＴ３２にて検出して座標検出を行う入力機能付き表示パネルであるが、本発明はこのような手法によって座標検出を行う表示装置に限定されるものではない。以下、静電容量の変化以外の要素を検出する検出手法により、座標検出を行う本発明を適用した表示装置について説明する。なお、以下に示す各表示パネルにおいて、表示パネル１及び表示パネル１１と同様の構成を有する部分については同一符号を付し、詳しい説明は省略する。
【００４１】
まず、光検出型の検出素子を有し、この検出素子によって座標検出を行う表示パネル５１について説明する。表示パネル５１は、図１１に示すように、対向基板８の一面、具体的には駆動基板７と対向する面とは反対側の面に、光検出型素子であるフォトダイオード５２と検出素子用のスイッチであるＴＦＴ３２とが隣接して設けられている。フォトダイオード５２は、ＴＦＴ３２と同様に画素駆動用のＴＦＴ１２と同様の構成を有し、パネル表面側からの透過光ｌの透過又は遮蔽を受け、この透過光ｌの光量の変化によりＯＮ／ＯＦＦが、具体的には流れる電流量が切り替えられる。表示パネル５１のＴＦＴ３２においては、半導体薄膜層１９上に遮光膜５３が形成される。これは、フォトダイオード５２の半導体薄膜層１９部分に透過光ｌが照射され、この光の照射により半導体の性質が変化することを防ぐためである。また、ＴＦＴ３２は、フォトダイオード５２と電気的に接続され、受光光量の変化による上述したフォトダイオード５２のＯＮ／ＯＦＦの状態を検出する。なお、表示パネル５１においては、画像表示部２は表示パネル１と同様の構成を有する。
【００４２】
上述した構成を有する表示パネル５１は、フォトダイオード５２が透過光ｌを受光した状態、すなわち該当画素上に透過光ｌを遮蔽するものがない場合にはＯＮとされるが、フォトダイオード５２が透過光ｌを受光しない又は受光光量が減少した場合、すなわち該当画素上において入力操作を行う入力子３５によって透過光ｌが遮蔽された場合にはＯＦＦとされる。表示パネル５１においては、フォトダイオード５２の受光光量の変化による該フォトダイオード５２と電気的に接続されたＴＦＴ３２にて検出電流を得ることで、入力操作が行われた画素の座標を検出する。
【００４３】
上述した入力操作が行われる表示パネル５１は、図１２に示すように、各画素の第１及び第２の電極層２９、３０が充電された状態において、水平シフトレジスタ３６及び垂直シフトレジスタ３７からパルス信号がバスライン（ゲート線、信号線）３８、３９に印加され、全画素に対するスキャンが行われる。このスキャンによって、入力操作が行われた画素を含むすべての画素におけるＴＦＴ３２の検出電流に関する信号が外部のセンスアンプ、もしくは内蔵するセンスアンプにより増幅され、外部回路４０へと導かれる。外部回路４０では、上述した各画素の受光光量に関して検出された信号がセンシング回路４１、積分回路４２を経て、ピークホールド回路４３に入力され、その後メモリバッファ回路４４、シリアル処理回路４５を経ることにより、検出信号に関するデータの蓄積及び画像配置データとの照合が行われ、画像への反映とそれに関係した信号としてセンサ出力される。この外部回路４０からのセンサ出力を受けて、各画素の画素電極１３が駆動される。なお、外部回路４０には、１フレーム走査時間の終了時に、各画素のＴＦＴ３２にて検出され、蓄積された信号を元の状態に戻すリセット回路４６が設けられている。
【００４４】
なお、本発明は、上述した表示パネル５１の構成に限定されるものではなく、図１３に示す表示パネル５１Ａのように、検出素子用のＴＦＴ３２とフォトダイオード５２とを対向基板５の液晶層６側の面に設けるような構成としてもよい。表示パネル５１Ａは、これらＴＦＴ３２とフォトダイオード５２とが形成された対向基板５の一方面に平坦化膜３３、層間絶縁膜４７、カラーフィルタ２５及び遮光膜２６、対向電極２７、配向膜２８が順次形成されている。なお、表示パネル５１Ａにおいては、金属膜たるゲート電極１６が半導体薄膜層１９への透過光ｌの照射を防ぐため、遮光膜５３は設けられていない。表示パネル５１Ａを上述したような構成とした場合には、フォトダイオード５２にて受光する光は偏光板５側から入射して画素電極１３に反射した透過光ｌの反射光ｌ'であり、この反射光ｌ'の受光光量の変化に基づく検出電流の変化を得ることで、入力操作を行った画素の座標検出が行われる。
【００４５】
また、図１４に示す表示パネル５１Ｂのように、駆動基板７の平坦化膜１９上に層間絶縁膜４７を設けて、この層間絶縁膜４７上、すなわち対向基板８ではなく駆動基板７にカラーフィルタ２５と遮光膜２６とを形成してもよい。この表示パネル５１Ｂにおいては、表示パネル５１と同様に、透過光ｌの受光光量の変化に基づく検出電流の変化を得ることで、入力操作を行った画素の座標検出が行われる。
【００４６】
さらに、図１５に示す表示パネル５１Ｃのように、座標検出部３を上述した表示パネル５１Ａと同様に構成するとともに、カラーフィルタ２５と遮光膜２６とを上述した表示パネル５１Ｂと同様に構成してもよい。この表示パネル５１においては、上述した表示パネル５１Ａと同様に透過光ｌの反射光ｌ' の受光光量の変化に基づく検出電流の変化を得ることで座標検出を行う。
【００４７】
次に、抵抗検出型の検出素子を有し、この検出素子によって座標検出を行う表示パネル６１について説明する。表示パネル６１は、図１６に示すように、座標検出部３において第１の電極層２９と第２の電極層３０とがスペース６２を挟んで設けられ、これら第１の電極層２９と第２の電極層３０が抵抗検出型素子６３を構成している。なお、表示パネル６１においては、座標検出部３の他の構成及び画像表示部２の構成は上述した表示パネル１及び表示パネル１１と同様の構成を有する。
【００４８】
上述した構成を有する表示パネル６１は、例えば操作者の指や入力ペン等の入力子３５によって、同図中矢印Ｐ方向に押圧される入力操作が行われると、第１及び第２の電極層２９、３０が接触して短絡が生じ、抵抗型検出素子６３における抵抗値が変化する。表示パネル１においては、上述した入力操作による抵抗検出型素子６３の抵抗値の変化を、該抵抗検出型素子６３と電気的に接続された検出素子用のＴＦＴ３２にて得ることで、入力操作が行われた画素の座標を検出する。
【００４９】
上述した入力操作が行われる表示パネル６１は、図１７に示すように、各画素の第１及び第２の電極層２９、３０が充電された状態において、水平シフトレジスタ３６及び垂直シフトレジスタ３７からパルス信号がバスライン（ゲート線、信号線）３８、３９に印加され、全画素に対するスキャンが行われる。このスキャンによって、入力操作が行われた画素を含むすべての画素における抵抗検出型素子６３の抵抗値の変化に関する信号が外部のセンスアンプ、もしくは内蔵するセンスアンプにより増幅され、外部回路４０へと導かれる。外部回路４０では、上述した各画素の抵抗値に関して検出された信号がセンシング回路４１、積分回路４２を経て、ピークホールド回路４３に入力され、その後メモリバッファ回路４４、シリアル処理回路４５を経ることにより、検出信号に関するデータの蓄積及び画像配置データとの照合が行われ、画像への反映とそれに関係した信号としてセンサ出力される。この外部回路４０からのセンサ出力を受けて、各画素の画素電極１３が駆動される。なお、外部回路４０には、１フレーム操作時間の終了時に、各画素の抵抗値に関して検出され、蓄積された信号を元の状態に戻すリセット回路４６が設けられている。
【００５０】
なお、本発明は、上述した表示パネル６１の構成に限定されるものではなく、図１８に示す表示パネル６１Ａのように、駆動基板７の平坦化膜１４上に層間絶縁膜４７を設けて、この層間絶縁膜４７上、すなわち対向基板８にではなく駆動基板７にカラーフィルタ２５と遮光膜２６とを形成してもよい。この表示パネル６１Ａにおいては、表示パネル６１と同様に、対向する第１の電極層２９と第２の電極層３０との接触によって生じる短絡による抵抗値の変化を得ることで、入力操作を行った画素の座標検出が行われる。
【００５１】
また、表示パネル６１は、予め二点の画素を検出用の画素として設け、これら検出用の画素から短絡を起こした画素までの距離をそれぞれ算出し、この算出した画素間の距離から座標を検出、特定するようにしてもよい。
【００５２】
なお、上述した各実施の形態においては、アクティブマトリクス型の液晶表示装置の表示パネルについて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、対向基板を有する表示装置、例えば有機エレクトロルミネッセンス表示装置や電気泳動表示装置、電界放出ディスプレイ（Field Emission Display：ＦＥＤ）等にも適用可能である。
【００５３】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように本発明に係る表示装置によれば、画像表示用の基板材料とは別に座標検出素子を形成するための基板材料を設けないため、パネルモジュールの薄型化を図ることができるとともに、十分な透過率を確保することができる。
【００５４】
また、本発明に係る表示装置によれば、各画素を駆動するスイッチと、座標検出素子を駆動するスイッチとが対向する基板材料の略同一の位置にそれぞれ形成されるため、画素と検出点とを一致させることができ、高精度の座標検出を実現することができる。さらに、本発明に係る表示装置によれば、画素駆動のためのスイッチと座標検出素子を駆動するためのスイッチとは、平面的に並べて配列されるのではなく、光透過方向において重なり合うように縦方向に配置されるため、パネル面で見たときにスイッチの占有面積が大きく削減され、開口率を十分に確保することができるとともに、この開口率の確保に伴って透過率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る画像表示装置を構成する表示パネルの概略構成を示す縦断面図である。
【図２】同表示パネルの画像検出部と座標検出部との配列関係を説明するための図である。
【図３】静電容量検出型の座標検出を行う画像表示装置の表示パネルの要部断面図である。
【図４】薄膜トランジスタの要部縦断面図である。
【図５】他の構成を有する薄膜トランジスタの要部縦断面図である。
【図６】同表示パネルの座標検出部の回路図である。
【図７】同表示パネルの他の構成を示す要部縦断面図である。
【図８】同表示パネルの更に他の構成を示す要部縦断面図である。
【図９】同表示パネルの更に他の構成を示す要部縦断面図である。
【図１０】同表示パネルの更に他の構成を示す要部縦断面図である。
【図１１】光検出型の座標検出を行う本発明に係る画像表示装置の表示パネルの要部断面図である。
【図１２】同表示パネルの座標検出部の回路図である。
【図１３】同表示パネルの他の構成を示す要部縦断面図である。
【図１４】同表示パネルの更に他の構成を示す要部縦断面図である。
【図１５】同表示パネルの更に他の構成を示す要部縦断面図である。
【図１６】抵抗検出型の座標検出を行う本発明に係る画像表示装置の表示パネルの要部断面図である。
【図１７】同表示パネルの座標検出部の回路図である。
【図１８】同表示パネルの他の構成を示す要部縦断面図である。
【符号の説明】
１  表示パネル，２  画像表示部，３  座標検出部，７  駆動基板，８  対向基板，９  液晶層，１２，３２  薄膜トランジスタ（ＴＦＴ），２９  第１の電極層，３０  第２の電極層，３４  静電容量検出型素子
【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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【図１８】
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