(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
行方向に設けられた複数の選択線と、
列方向に設けられた複数の信号線と、
前記選択線と前記信号線との交差に対応して設けられた複数の第１画素部と、
Ｋ行おき（Ｋは自然数）の前記選択線と前記信号線との交差に対応して設けられた複数の第２画素部と、
前記複数の第２画素部に対応して設けられた複数の光センサ部と、
行方向に設けられた複数の第１電源線と、
列方向に設けられた複数の読出線とを備え、
前記複数の第１画素部および第２画素部の各々は、
前記選択線を介して供給される選択信号がアサートされると、前記信号線を介して供給される表示信号を取り込む第１スイッチング素子と、
前記第１スイッチング素子によって取り込まれた前記表示信号に応じた透過状態となる液晶とを備え、
前記複数の第２画素部は、前記複数の光センサ部に入射する光の光量を調整し、
前記複数の光センサ部の各々は、
受光量に応じた大きさの電流を発生する光電変換素子と、
前記第１電源線を介して供給されるリセット電圧で前記光電変換素子の一方の端子をリセットする第２スイッチング素子と、
前記光電変換素子の一方の端子の電圧に応じた大きさの出力信号を前記読出線に出力する読出部とを備え、
前記第２スイッチング素子は、前記Ｋ行おきの選択線を介して供給される前記選択信号に基づいてオン状態またはオフ状態のいずれかに制御される、
ことを特徴とする液晶装置。
【請求項２】
Ｋは１であり、
前記第２スイッチング素子は、連続する２行の選択線のうちいずれか一方の行の選択線を介して供給される前記選択信号に基づいてオン状態またはオフ状態のいずれかに制御される、
ことを特徴とする請求項１に記載の液晶装置。
【請求項３】
前記読出部は、
前記光電変換素子の一方の端子の電圧に応じた大きさの出力電流を生成する増幅トランジスタと、
前記増幅トランジスタと前記読出線との間に設けられ、前記選択線に供給される光センサ選択信号がアサートされるとオンするスイッチング手段とを備え、
前記一方の行の選択線を介して供給される選択信号をアサートした後、前記出力電流として基準受光信号を前記読出線に読み出し、前記一方の行の選択線を介して供給される選択信号をネゲートして所定時間が経過した後、前記出力電流として計測受光信号を前記読出線に読み出すように前記光センサ部を制御する制御部を備える、
ことを特徴とする請求項２に記載の液晶装置。
【請求項４】
前記スイッチング手段は、
前記増幅トランジスタと前記読出線との間に設けられ、連続する行のうち一方の行の選択線を介して供給される選択信号によってオン状態とオフ状態のいずれか一方に制御される第３スイッチング素子と、
前記増幅トランジスタと前記読出線との間に設けられ、連続する行のうち他方の行の選択線を介して供給される選択信号によってオン状態とオフ状態のいずれか一方に制御される第４スイッチング素子とを、
備えることを特徴とする請求項３に記載の液晶装置。
【請求項５】
前記一方の行の選択線は、前記連続する選択線のうち、供給される選択信号が先にアサートされる選択線であり、
前記制御部は、前記連続する選択線のうち、他方の行の選択線を介して供給される選択信号を後にアサートして、前記出力電流として計測受光信号を前記読出線に読み出すように前記第４スイッチング素子を制御する、
ことを特徴とする請求項４に記載の液晶装置。
【請求項６】
前記一方の行の選択線は、前記連続する選択線のうち、供給される選択信号が後にアサートされる選択線であり、
前記制御部は、前記連続する選択線のうち、他方の行の選択線を介して供給される選択信号を前記一方の行の選択線に供給する選択信号をアサートしてから略１フレーム期間が経過した後にアサートして、前記出力電流として計測受光信号を前記読出線に読み出すように前記第３スイッチング素子を制御する、
ことを特徴とする請求項４に記載の液晶装置。
【請求項７】
前記光電変換素子と直列に逆流防止のダイオードを接続したことを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれか１項に記載の液晶装置。
【請求項８】
請求項３乃至７のうちいずれか１項に記載の液晶装置であって、前記制御部は、前記基準受光信号と前記計測受光信号との差分を、検出した受光信号として出力する、
ことを特徴とする液晶装置。
【請求項９】
前記複数の第１画素部の各々は、一端が前記第１スイッチング素子と電気的に接続され、前記表示信号を保持する保持容量素子を備え、
前記一方の行の前記第１画素部に含まれる前記保持容量素子の他端は、前記第１電源線に接続される、
ことを特徴とする請求項１乃至８のうちいずれか１項に記載の液晶装置。
【請求項１０】
前記他方の行の各々に設けられた複数の第２電源線を備え、
前記光電変換素子の他方の端子は、前記他方の行の前記第２電源線と電気的に接続され、
前記第２電源線が供給する電位は、前記第１電源線が供給するリセット電圧の電位よりも低い、
ことを特徴とする請求項９に記載の液晶装置。
【請求項１１】
一端が前記光電変換素子の一方の端子に接続される容量素子を備えることを特徴とする請求項１乃至１０のうちいずれか1項に記載の液晶装置。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の液晶装置を備えた電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外光を検出することにより指等の指示物体の位置特定、領域検出を行なう光検出機能付き液晶装置、およ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】
電子機器等の表示装置として広く用いられている液晶装置では、複数の画素部毎に、ある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、および指等の指示物体を介した液晶装置への情報の入力を可能にする、いわゆる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、指あるいは指示部材等の指示物体が液晶装置の表示面に触れたこと、ある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。例えば、非特許文献１によれば、低温ポリシリコン（Low Temperature Poly Silicon：LTPS）を有するＴＦＴからなる駆動回路の動作によって画像を表示可能な液晶装置であって、各画素に配置された光センサによって取得された指示物体の画像に基づい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が開示されている。
【０００３】
このような液晶装置の搭載される光センサは、例えばフォトダイオードが電気的に接続された回路構造を含んで構成されている。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物体に重なる領域に配置された光センサ、言い換えれば指示物体の影に重なる領域に配置された光センサは、指示物体の影に対応した入射光の光量を検出し、指示物体に重ならない領域に配置された光センサは、指示物体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それぞれ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物体の位置が特定可能になる。
【０００４】
この種の液晶装置に搭載される光センサによって検出可能な光量の検出可能範囲、即ち、入射光の光量に応じた光電流を生成可能な入射光の光量の範囲は、光センサの設計によって規定されている。したがって、光センサが、検出可能範囲より高い光量を有する入射光を受光した場合、光量に応じて生成される光電流が飽和状態となり、光電流に応じて生じる電圧の変化が発生しなくなるため、指示物体の画像部分を他の画像部分と識別できなくなる。また、液晶装置の表示領域において、指示物体とは異なる他の部分が当該指示物体に重なっている場合には、指示物体および他の部分のそれぞれの影を相互に識別できなくなる。
【０００５】
光センサによって受光された入射光の光量に基づいて、画像が白画像部分（階調レベルが高い明るい画像）および黒画像部分（階調レベルが低い暗い画像）の一方のみによって構成されている場合には、表示領域に形成された複数の光センサに入射する入射光の光量を一様に調節することによって、光センサに検出される光量が検出可能範囲に入るように入射光の光量を調節し、指示物体の画像部分を他の画像部分と識別できるように画像の階調レベルを調整する方法も考えられる。
【非特許文献１】Touch Panel Function Integrated LCD Using LTPS Technology，N    .Nakamura et al，IDW/AD'05 p.1003-1006
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、この種の液晶装置では、指示物体の周囲の環境、より具体的には外光の光強度、あるいは指示物体に重なる他の部分（即ち、ノイズ）の存在によって白画像部分および黒画像部分を含む画像が取得された場合には、白画像部分および黒画像部分のどちらの画像部分に指示物体の画像部分が含まれているかを特定することが困難となり、指示物体の画像部分を他の画像部分と識別することによって指示物体の位置を特定することが困難になる技術的問題点が生じる。
【０００７】
特に、指示物体の画像部分を含む画像の画像データが、指示物体の画像部分を識別可能な程度の階調レベルを有している場合には、画像データに各種演算処理を施すことによって指示物体の画像部分を他の部分と識別することも可能であるが、光センサによる光量の検出可能範囲を外れた光量が検出された際には、演算処理によって指示物体の画像部分を特定可能な階調データを含む画像データすら取得できなくなる。
【０００８】
ここで、光学系の途中にメカニカルな絞り機構およびシャッタ機構を有するカメラ等の撮像装置と同様に、各光センサ部に絞り機構およびシャッタ機構を設けることも考えられるが、入射光の光路に沿って光センサ部の受光側に絞り機構等を設けるスペースを確保することは困難である。特に、この種の液晶装置では、光センサ部は液晶装置の表示領域に設けられる必要があるため、液晶装置の表示性能、より具体的には、表示領域において画像を表示する際に実質的に寄与する表示光が透過する開口領域を大きく狭めることなく、絞り機構等を設けるためのスペースを確保することは難しい。
【０００９】
また、検出対象物の画像を検出するイメージセンサでも、タッチパネル機能を有する液晶装置と同様に、検出対象物の画像部分を他の画像部分と識別して検出することが困難になる技術的問題点がある。
【００１０】
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、指等の指示物体の位置、領域を正確に特定することによって、指等の指示物体を介して各種情報を正確に入力可能な機能を有する液晶装置、およびそのような液晶装置を具備してなる電子機器を、表示領域の開口率を大きく損なうことなく構成するための技術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】
【００１１】
本発明に係る液晶装置は上記課題を解決するために、行方向に設けられた複数の選択線と、列方向に設けられた複数の信号線と、前記選択線と前記信号線との交差に対応して設けられた複数の第１画素部と、Ｋ行おき（Ｋは自然数）の前記選択線と前記信号線との交差に対応して設けられた複数の第２画素部と、前記複数の第２画素部に対応して設けられた複数の光センサ部と、行方向に設けられた複数の第１電源線と、列方向に設けられた複数の読出線とを備え、前記複数の第１画素部および第２画素部の各々は、前記選択線を介して供給される選択信号がアサートされると、前記信号線を介して供給される表示信号を取り込む第１スイッチング素子と、前記第１スイッチング素子によって取り込まれた前記表示信号に応じた透過状態となる液晶とを備え、前記複数の第２画素部は、前記複数の光センサ部に入射する光の光量を調整し、前記複数の光センサ部の各々は、受光量に応じた大きさの電流を発生する光電変換素子と、前記第１電源線を介して供給されるリセット電圧で前記光電変換素子の一方の端子をリセットする第２スイッチング素子と、前記光電変換素子の一方の端子の電圧に応じた大きさの出力信号を前記読出線に出力する読出部とを備え、前記第２スイッチング素子は、前記Ｋ行おきの選択線を介して供給される前記選択信号に基づいてオン状態またはオフ状態のいずれかに制御されることを特徴とする。
【００１２】
この発明によれば、Ｋ行分の第１画素部に対して１つの光センサ部を設けている。また、光センサ部の第２スイッチング素子は、光電変換素子の一方の端子にリセット電圧を供給して出力信号の大きさを初期化する手段として機能するが、第２スイッチング素子はＫ行おきの第１画素部を制御する選択信号によってオン・オフが制御される。したがって、第２スイッチング素子を制御するための信号線を選択線と兼用することができるので、配線数を低減して開口率を向上させることが可能となる。また、第２スイッチング素子を制御するために個別の制御信号を生成しなくてもよいので、構成を簡素化することができる。なお、光電変換素子の一方の端子には、電荷を保持する保持手段を備えることが好ましい。この場合、保持手段は、容量素子で形成されてもよいし、あるいは配線や能動素子の寄生容量で構成されてもよい。
【００１３】
より具体的には、Ｋは１であり、前記第２スイッチング素子は、連続する２行の選択線のうちいずれか一方の行の選択線を介して供給される前記選択信号に基づいてオン状態またはオフ状態のいずれかに制御されることが好ましい。この場合には２行に１行の割合で第２画素部が設けられる。
【００１４】
また、前記読出部は、前記光電変換素子の一方の端子の電圧に応じた大きさの出力電流を生成する増幅トランジスタと、前記増幅トランジスタと前記読出線との間に設けられ、前記選択線に供給される光センサ選択信号がアサートされるとオンするスイッチング手段とを備え、前記一方の行の選択線を介して供給される選択信号をアサートした後、前記出力電流として基準受光信号を前記読出線に読み出し、前記一方の行の選択線を介して供給される選択信号をネゲートして所定時間が経過した後、前記出力電流として計測受光信号を前記読出線に読み出すように前記光センサ部を制御する制御部を備えることが好ましい。この場合には、光電変換素子に対する露光前に基準受光信号が生成され、露光の後、計測受光信号が生成される。
【００１５】
スイッチング手段の具体的な態様としては、前記増幅トランジスタと前記読出線との間に設けられ、連続する行のうち一方の行の選択線を介して供給される選択信号によってオン状態とオフ状態のいずれか一方に制御される第３スイッチング素子と、前記増幅トランジスタと前記読出線との間に設けられ、連続する行のうち他方の行の選択線を介して供給される選択信号によってオン状態とオフ状態のいずれか一方に制御される第４スイッチング素子とを備えることが好ましい。この場合には、第３スイッチング素子と第４スイッチング素子のいずれか一方がオン状態になると読出線に信号が出力される。
【００１６】
ここで、前記一方の行の選択線は、前記連続する選択線のうち、供給される選択信号が先にアサートされる選択線であり、前記制御部は、前記連続する選択線のうち、他方の行の選択線を介して供給される選択信号を後にアサートして、前記出力電流として計測受光信号を前記読出線に読み出すように前記第４スイッチング素子を制御してもよい。この場合は、リセットしてから計測受光信号を読み出すまでの時間が短くなる。
また、前記一方の行の選択線は、前記連続する選択線のうち、供給される選択信号が後にアサートされる選択線であり、前記制御部は、前記連続する選択線のうち、他方の行の選択線を介して供給される選択信号を前記一方の行の選択線に供給する選択信号をアサートしてから略１フレーム期間が経過した後にアサートして、前記出力電流として計測受光信号を前記読出線に読み出すように前記第３スイッチング素子を制御することが好ましい。この場合は、リセットしてから計測受光信号を読み出すまでの時間が長くなる。
【００１７】
前記光電変換素子と直列に逆流防止のダイオードを接続することで、光電変換素子が順方向にバイアスされる時の電流による消費電力の増加を防ぐことができる。
【００１８】
ここで、前記制御部は、前記基準受光信号と計測受光信号との差分を、検出した受光信号として出力することが好ましい。リセット電圧は一定であるので、出力信号の差分が、所定の露光期間に光電変換素子が受光した光量となる。
【００１９】
また、前記複数の第１画素部の各々は、一端が前記第１スイッチング素子と電気的に接続され、前記表示信号を保持する保持容量素子を備え、前記一方の行の前記第１画素部に含まれる前記保持容量素子の他端は、前記第１電源線に接続されることが好ましい。この場合は、保持容量素子に一定の電圧を供給する配線と第１電源線とを共用することができるので、配線数をより一層低減して、開口率を向上させることができる。
さらに、前記他方の行の各々に設けられた複数の第２電源線を備え、前記光電変換素子の他方の端子は、前記他方の行の前記第２電源線と電気的に接続され、前記第２電源線が供給する電位は、前記第１電源線が供給するリセット電圧の電位よりも低いことが好ましい。この場合には、光電変換素子を逆バイアスすることができ、そのために必要な電位を供給する配線と保持容量素子に電位を供給する第２電源線とを兼用できる。これにより、配線数をより一層低減して、開口率を向上させることができる。
【００２０】
また、上述した液晶装置において、一端が前記光電変換素子の一方の端子に接続される容量素子を備えることが好ましい。
本発明に係る電子機器は、上述した液晶装置を備えることを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面を参照しながら、本発明に係る液晶装置および電子機器の各実施形態を説明する。
【００２２】
＜１：液晶装置＞
＜１−１：液晶装置の構成＞
まず、本実施形態に係る液晶装置１の主要構成を説明する。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。図１は、液晶装置１の主要な構成を示したブロック図である。本図において、液晶装置１は、表示信号線駆動回路部１０１、走査線駆動回路部１０４、センサ感度調整回路部２０５、センサ用走査回路部２０４、受光信号処理回路部２１５、画像処理回路部２１６および画像表示領域１０ａを含む表示部１１０を備えている。
【００２３】
表示部１１０の画像表示領域１０ａ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を含んで構成されている。表示信号線駆動回路部１０１および走査線駆動回路部１０４は、走査信号およ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。
【００２４】
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１５０（図２参照）を動作させるための信号を各光センサ部１５０に供給する。受光信号処理回路部２１５は、光センサ部１５０から出力された受光信号を処理する。
【００２５】
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１５０のそれぞれの受光信号に基づいて画像を特定し、表示部１１０の表示面を指示する指等の指示物体を識別できた場合には、表示面を指示する指示物体の位置を特定し、特定された位置をタッチ位置情報として図示しない外部回路部に出力する。他方、指示物体の位置が特定できないときには、光センサ部１５０の感度を補正するための補正信号を表示信号線駆動回路部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８２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。
【００２６】
＜１−２：画素部の構成＞
次に、液晶装置１の画素部の構成を詳細に説明する。図２は、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における各種素子、配線等の等価回路である。本図では、ＴＦＴアレイ基板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２５０を示している。図３は、画素部の模式的平面図である。図４は、図３のＶＩＩ−ＶＩＩ´断面図である。図５は、図３のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ´断面図である。図６は、図３のＩＸ−ＩＸ´断面図である。図７は、図６に示した断面を詳細に示した断面図である。図４〜図７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。
【００２７】
図２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のそれぞれは、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、および青色を表示するサブ画素部７２Ｂを含んで構成されている。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。画素部７２は、画像表示領域１０ａに形成された光検出回路部２５０に電気的に接続されている。電気的接続態様については後に詳述する。光検出回路部２５０は、光センサ部１５０と光量調節部８２とを備えている。サブ画素部７２Ｒ、７２Ｇおよび７２Ｂのそれぞれは、画素電極９ａ、ＴＦＴ３０、蓄積容量７０、および画素電極９ａに挟まれた液晶素子５０ａを備えている。
【００２８】
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表示信号線６ａは、ＴＦＴ３０のソースに電気的に接続されている。表示信号線６ａに書き込む画像信号Ｓ１、Ｓ２、…は、この順に線順次に供給しても構わないし、相隣接する複数の表示信号線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。
【００２９】
ＴＦＴ３０のゲートに表示行選択信号線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、表示行選択信号線３ａにパルス的に走査信号Ｇ１、Ｇ２、…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、表示信号線６ａから供給される画像信号Ｓ１、Ｓ２、…が所定のタイミングで書き込まれる。画素電極９ａを介して液晶素子５０ａに書き込まれた所定レベルの画像信号Ｓ１、Ｓ２、…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。
【００３０】
画素電極９ａに挟まれた液晶素子５０ａ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。容量電位線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。なお、液晶素子５０ａの容量が充分大きい場合や寄生容量などによって、画像信号のリークが問題とならないのであれば、蓄積容量７０を設けなくてもよい。
【００３１】
図３に示すように、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および７２Ｂ、ならびに光検出回路部２５０を有している。サブ画素部７２Ｒ、７２Ｇおよび７２Ｂサブ画素部のそれぞれは、開口部７３Ｒ、７３Ｇおよび７３Ｂを有している。液晶装置１の動作時において、開口部７３Ｒ、７３Ｇおよび７３Ｂのそれぞれから赤色光、緑色光、および青色光のそれぞれ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および７２Ｂのそれぞれは、各サブ画素部をスイッチングするＴＦＴ３０を有している。
【００３２】
光検出回路部２５０は、調整制御用ＴＦＴ１３０、開口部８３、およびＴＦＴ回路部８０を有している。光検出回路部２５０は、表示面に入射する入射光を検出する。ＴＦＴ回路部８０は、後述するようにリセット用ＴＦＴ１６３、電圧増幅用ＴＦＴ１５４、および出力制御用ＴＦＴ１５５を含んで構成されており、開口部８３に臨む受光素子１５１の動作を制御すると共に、受光素子１５１が生成する光電流に応じた電圧の変化を読出信号線６ａ２に供給する。
【００３３】
図４〜図７において、液晶装置１は、遮光膜１１および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および１５４Ｂ、液晶素子５０ｂ、受光素子１５１、バックライト２０６、ならびに、第１偏光板３０１、第２偏光板３０２、および第３偏光板を備えている。
【００３４】
バックライト２０６は、導光板２０６ａ、および表示用光源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。
【００３５】
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。
【００３６】
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、指示物体Ｆを検知するために表示用光Ｌ１および外光を利用する。
【００３７】
第１偏光板３０１および第２偏光層３０２のそれぞれは、光量調節部８２の一部を構成しており、図中上下方向に沿って液晶素子５０ｂの両側のそれぞれの側に配置されている。第１偏光層３０１および第２偏光層３０２のそれぞれは、各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１５１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および第２電極２１ａを有している。
【００３８】
光量調節部８２は、表示面３０２ｓ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、後に詳述するように液晶素子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、各画素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１５１に入射する入射光Ｌ２´の光量を独立して調節できる。
【００３９】
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それぞれにおいて表示面３０２ｓから入射する入射光Ｌ２の光量のそれぞれが、各光センサ部１５０が光量を検出可能な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、ある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に入射する入射光の光量が検出可能範囲に入るように光量を調節可能である。
【００４０】
特に、画像表示領域１０ａを構成する複数の領域のそれぞれにおいて、指等の指示物体に遮光される外光等の環境の変化に起因して指示物体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３０２ｓにおいて指示物体の影が投影される領域と、その領域の周囲の領域とのそれぞれに入射する入射光Ｌ２の光量が受光素子１５１による光量の検出可能範囲から外れている場合には、指示物体の影が投影される領域とその領域の周囲の領域とのそれぞれに入射する入射光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が光量を調節する。つまり、複数の光量調節部８２のそれぞれは、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。
【００４１】
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Ｌ１が光センサ部１５０に照射されることになる。したがって、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物体を識別でき、表示面３０２ｓ上の画像表示領域１０ａにおける指示物体の位置を特定できる。
【００４２】
加えて、複数の光量調節部８２のそれぞれ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、指示物体を検出する検出精度を高めることが可能である。
【００４３】
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サを確保しなくても入射光Ｌ２の光量を調節でき、指示物体を検出する検出精度を高めることが可能である。
【００４４】
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のそれぞれ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１５１に重なる部分である。
【００４５】
第１偏光層３０１は、絶縁膜４２上に水溶性の二色性染料が溶解された水溶液を一方向に応力を印加しつつ塗布した後、乾燥させることによって形成される。なお、第１偏光層３０１は、ポリイミド等の透明な有機材料によって形成される配向膜を形成した後に二色性染料を有するサーモトロピック高分子液晶を所定の膜厚で塗布することによって形成されていてもよい。このような場合、二色性染料を有するサーモトロピック高分子液晶は、スピンナーを用いて塗布される。
【００４６】
第１偏光層３０１および第２偏光層３０２のそれぞれは、画素電極９ａに重なるように延びている。第１偏光層３０１および第２偏光層３０２のうち各画素電極９ａに重なる部分が画像表示領域１０ａにおいて変調される表示用光Ｌ１のうち直線偏光成分を選択的に透過させる偏光板として機能する。したがって、第１偏光層３０１および第２偏光層３０２を形成する工程と共通の工程によって、画像を表示するための表示用光Ｌ２の透過量を規定する偏光板を形成でき、第１偏光層３０１および第２偏光層３０２を形成する工程とは別の工程によって偏光板を形成する場合より製造プロセスを簡便にできる。
【００４７】
液晶装置１は、第１偏光層３０１の光軸に沿って延びる光軸を有しており、光センサ部１５０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３偏光層３０３を備えている。第３偏光層３０３によれば、第１偏光層３０１のうち画素電極９ａに重なる部分と共に、各画素に入射する表示用光Ｌ１を確実に直線偏光させることが可能である。
【００４８】
なお、第２偏光層３０２および第３偏光層３０３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。
【００４９】
図４〜図６において、開口部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。開口部７３Ｇおよび７３Ｂのそれぞれは、開口部７３Ｒと同様に、カラーフィルタ１５４Ｇおよび１５４Ｂのそれぞれを介して緑色光ＬＧ１および青色光ＬＢ１のそれぞれを表示する。
【００５０】
受光素子１５１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。受光素子１５１は、ＴＦＴアレイ基板１０上に形成された絶縁膜４１上に形成され、絶縁膜４２に覆われている。
【００５１】
受光素子１５１は、例えば、ＴＦＴ回路部８０が有するＴＦＴ等の半導体素子を形成する工程と共通の工程によって形成された結晶性シリコン、あるいはＧａＡｓ等の半導体を用いたＰＩＮダイオード、又はＰｂＳを用いた光電動素子等の受光素子である。受光素子１５１は、光量調節部８２によって入射光Ｌ２の光量が調節された入射光Ｌ２´を検出する。
【００５２】
図４および図５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、いわゆる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、およびＴＦＴ回路部８０に表示面３０２ｓ側から可視光Ｌ２が照射されることを低減でき、ＴＦＴ３０および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。
【００５３】
図３〜図６に示すように、光量調節部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および７３Ｂから表示用光Ｌ１Ｒ、Ｌ１ＧおよびＬ１Ｂのそれぞれが出射される。したがって、液晶装置１によれば、光量調節部８２によって表示用光ＬＲ１、ＬＧ１およびＬＢ１が遮られることがない。
【００５４】
液晶装置１は、ＴＦＴアレイ基板１０上において受光素子１５１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Ｌ１が受光素子１５１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１５１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、ある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。
【００５５】
加えて、遮光膜１１は、ＴＦＴ回路部８０およ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、およびＴＦＴ回路部８０を遮光することもでき、ＴＦＴ３０およびＴＴＦ回路部８０の誤動作を低減することも可能である。
【００５６】
次に、図７を参照しながら、光検出回路部２５０の詳細な構成を説明する。図７において、調節制御用ＴＦＴ１３０は、半導体層１ａ、コンタクトホール１８１および１８２、ソース電極９１、ドレイン電極９２、並びにゲート電極３ａ１を有している。
【００５７】
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´、およびドレイン領域１ｃ´を含んでいる。チャネル領域１ａ´には、ＴＦＴ８９の動作時に、表示行選択信号線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および半導体層１ａ間に延びる部分は、調節制御用ＴＦＴ１３０のゲート絶縁膜を構成している。ソース領域１ｂ´およびドレイン領域１ｃ´のそれぞれは、チャネル領域１ａ´の両側のそれぞれにミラー対称に形成されている。
【００５８】
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´およびドレイン領域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。
【００５９】
なお、調節制御用ＴＦＴ１３０は、ソース領域１ｂ´およびドレイン領域１ｃ´のそれぞれに低濃度ソース領域および低濃度ドレイン領域のそれぞれが形成されたＬＤＤ（Lightly Doped Drain）構造を有していてもよい。
【００６０】
コンタクトホール１８１および１８２のそれぞれは、絶縁膜４２を構成する絶縁膜４２ａ、および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´およびドレイン領域１ｃ´のそれぞれに電気的に接続されている。ソース電極９１およびドレイン電極９２のそれぞれは、絶縁膜４２ｂ上に形成され、かつコンタクトホール１８１および１８２のそれぞれに電気的に接続されている。ソース電極９１およびドレイン電極９２のそれぞれは、絶縁膜４２ｃ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第１電極１５９ａに電気的に接続されている。
【００６１】
受光素子１５１は、半導体層１５０ａ、コンタクトホール１８３および１８４、電極９３、および電極９４を有している。半導体層１５０ａは、絶縁膜４１上に形成されたＮ型半導体層１５０ｂ´およびＰ型半導体層１５０ｃ´、これら半導体層間に形成され、かつこれら半導体層より相対的に電気抵抗が大きい中間層１５０ａ´を有している。コンタクトホール１８３および１８４は、絶縁膜４２ａ、４２ｂを半導体層１５０ａまで貫通するように形成されており、Ｎ型半導体層１５０ｂ´およびＰ型半導体層１５０ｃ´のそれぞれに電気的に接続されている。電極９３および電極９４のそれぞれは、絶縁膜４２ｂ上に形成されており、コンタクトホール１８３および１８４のそれぞれに電気的に接続されている。
【００６２】
外光と、表示用光ＬＲ１、ＬＧ１およびＬＢ１が指示物体によって反射された反射光Ｌ２が半導体層１５０ａに照射された際には、照射された光の光強度に応じて受光素子１５１に電流が流れる。図１に示した受光信号処理回路部２１５によって処理される受光信号は、受光素子１５１に流れる光電流に応じた発生する電圧変化に対応した信号である。受光信号処理回路部２１５、および画像処理回路部２１６によって受光信号が順次処理されることによって、表示面３０２ｓを指示する指示物体の位置等が特定でき、指示物体を介して液晶装置１に対する各種情報を入力が可能になる。
【００６３】
ＴＦＴ回路部８０に含まれるリセット用ＴＦＴ１６３は、チャネル領域１６０ａ´、ソース領域１６０ｂ´およびドレイン領域１６０ｃ´を含む半導体層１６０ａ、コンタクトホール１６１および１６２、ソース電極１６４およびドレイン電極１６５、ならびにゲート電極１６３ａを備えて構成されている。リセット用ＴＦＴ１６３は、不図示の配線を介して受光素子１５１に電気的に接続されている。
【００６４】
次に図８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。まず、簡単のため、光検出回路部２５０用の信号線・電源線（光センサリセット信号線３５０、光センサ第１電源線３５１、光センサ第２電源線３５２、光センサ行選択信号線３５３）を設けて、光検出回路部２５０を画素部７２と独立に制御可能な場合を説明する。ただし、表示行選択信号線３ａおよび容量電位線３００は、画素部７２と共用している。
【００６５】
図８において、光検出回路部２５０は、光量調節部８２および光センサ部１５０を備えている。光量調節部８２は、液晶素子５０ｂ、調整制御ＴＦＴ１３０、および蓄積容量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のそれぞれに含まれており、センサ感度調整回路部２０５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。
【００６６】
液晶素子５０ｂは、調整制御ＴＦＴ１３０および蓄積容量１７０のそれぞれ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整制御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、容量電位線３００に電気的に接続されている。
【００６７】
調整制御ＴＦＴ１３０のゲートおよびソースのそれぞれは、表示行選択信号線３ａおよび光量調節信号線６ａ１のそれぞれに電気的に接続されている。調節制御ＴＦＴ１３０は、表示行選択信号線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。調整制御ＴＦＴ１３０は、そのオンオフに応じて光量調節信号線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。
【００６８】
光センサ部１５０は、フォトダイオード等の受光素子１５１、蓄積容量１５２、リセットＴＦＴ１６３、信号増幅用ＴＦＴ１５４、および出力制御用ＴＦＴ１５５を備えて構成されている。蓄積容量１５２はリセット電圧を保持する保持手段として機能する。なお、配線やＴＦＴなどの寄生容量によって、リセット電圧を保持できる場合には、蓄積容量１５２は必ずしも必要でない。この場合には、寄生容量が保持手段として機能する。
【００６９】
受光素子１５１は、画像表示領域１０ａにおいて液晶装置１の表示面３０２ｓから入射する入射光Ｌ２のうち光量調節部８２によって光量が調節された入射光Ｌ２´（図４〜図６参照。）を受光する。リセット用ＴＦＴ１６３のソース、ゲートおよびドレインのそれぞれは、受光素子１５１、光センサリセット信号線３５０、および信号増幅用ＴＦＴ１５４のそれぞれに電気的に接続されている。信号増幅用ＴＦＴ１５４のソース、ゲートおよびドレインのそれぞれは、光センサ第１電源線３５１、受光素子１５１、および出力制御用ＴＦＴ１５５のそれぞれに電気的に接続されている。出力制御用ＴＦＴ１５５のソース、ゲートおよびドレインのそれぞれは、信号増幅用ＴＦＴ１５４、光センサ行選択信号線３５３、および読出信号線６ａ２のそれぞれに電気的に接続されている。
【００７０】
受光素子１５１が入射光を受光した際には、受光素子１５１に光電流が生じ、リセット用ＴＦＴ１６３、電圧増幅用ＴＦＴ１５４、および出力制御用ＴＦＴ１５５のそれぞれの動作に応じて、受光素子１５１に電気的に接続された光センサ第２電源線３５２およびノードａ間の電圧Ｖに対応した信号が読出信号線６ａ２に読み出される。
【００７１】
このように、光検出回路部２５０を備えた液晶装置１は、光量調節部８２が光センサ部１５０の感度調整を行なっているため、位置検出時の誤動作を防ぐことができ、精度を高めることができる。
【００７２】
しかしながら、光検出回路部２５０を備えることにより、信号線の数が増えるという問題がある。すなわち、従来、画素部７２の制御に必要であった表示行選択信号線３ａと容量電位線３００とに加え、図８に示すように、１走査線毎に光センサリセット信号線３５０、光センサ第１電源線３５１、光センサ第２電源線３５２、光センサ行選択信号線３５３を新たに設ける必要がある。これらの配線のための領域を確保すると、液晶装置１の画素部７２の開口率が低下することになる。開口率の低下をカバーするためにバックライトの光量を増やすと消費電力が増加したり、光センサ部１５０における迷光が増加し、位置検出の際のノイズ成分となり好ましくない。
【００７３】
そこで、本実施形態では、光検出回路部２５０と画素部７２とで信号線および電源線を共有することにより、信号線および電源線の本数を減らし、開口率の低下を防ぐようにする。以下、具体的な実施例について説明する。
【００７４】
＜２−１：第１実施例＞
図９は、第１実施例の構成を示す回路図である。本図に示すように、第１実施例では、２行分の画素部７２に対して、１つの光検出回路２５０を配置している。そして、Ｎ（１，３，５，…）行目の表示行選択信号線３ａ（Ｎ）を、光センサリセット信号線および光センサ行選択信号線ａとしても用い、Ｎ＋１行目の表示行選択信号線３ａ（Ｎ＋１）を、光センサ行選択信号線ｂとしても用いるようにする。このため、出力制御用ＴＦＴ群１５５として、出力制御用ＴＦＴ１５５ａと出力制御用ＴＦＴ１５５ｂとを用いている。なお、２行分の画素部７２に限られず、Ｎ行分（Ｎは自然数）の画素部７２に対して１つの光検出回路２５０を配置することができる。
【００７５】
さらに、Ｎ行目の容量電位線３００（Ｎ）を光センサ第１電源線としても用い、Ｎ＋１行目の容量電位線３００（Ｎ＋１）を光センサ第２電源線としても用いるようにしている。これにより、光センサリセット信号線３５０、光センサ第１電源線３５１、光センサ第２電源線３５２、光センサ行選択信号線３５３を省いた構成としている。画素部７２は、図２に示した構成と同様である。
【００７６】
なお、光センサ第１電源線、光センサ第２電源線としても機能するため、Ｎ行目の容量電位線３００（Ｎ）の電圧と、Ｎ＋１行目の容量電位線３００（Ｎ＋１）の電圧とは、異なる電圧に設定する。具体的には、Ｎ＋１行目の容量電位線３００（Ｎ＋１）の電圧をＮ行目の容量電位線３００（Ｎ）の電圧より小さく設定する。また、Ｎ行目の表示行選択信号線３ａ（Ｎ）に供給される表示行選択信号およびＮ＋１行目の表示行選択信号線３ａ（Ｎ＋１）に供給される表示行選択信号の少なくとも一方がアサートされたときに光センサ部１５０の読出信号線６ａ２から受光信号が読み出し可能となる。
【００７７】
図１０は、第１実施例における光検出処理の手順を示すタイミングチャートである。なお、光検出処理では、光センサ部１５０をリセットして基準となる基準受光信号の読出しと、露光期間（Ｗｅｘｐ）後に計測受光信号の読出しとの２回の光検出を行ない、計測受光信号と基準受光信号との差分を検出対象の受光信号として取り扱う。なお、計測受光信号と基準受光信号とは電圧の形式で与えられてもよいし、電流の形式で与えられてもよい。
【００７８】
図中のノードＡの電圧の時間変化を追いながら説明する。表示対象となるＮ行目の表示行選択信号線３ａ（Ｎ）に供給される表示行選択信号がアサートされると、表示信号に基づいた画素部７３への書き込みと光量調節信号に基づいた光量調節部８２への書き込みが行なわれる。また、表示行選択信号線３ａ（Ｎ）の表示行選択信号がアサートされるとリセット用ＴＦＴ１６３がオン状態になり、ノードＡの電圧はＮ行目の容量電位線（光センサ第１電源線）３００（Ｎ）の電圧にリセットされる。また、出力制御用ＴＦＴ１５５ａもオン状態になるため、ノードＡの電圧は、電圧増幅用ＴＦＴ１５４を介することで一定のオフセット電圧を伴って読出信号線６ａ２に、電圧Ｖｒｅｆに応じたリファレンスとなる基準受光信号が読み出される。
【００７９】
次にＮ行目の表示行選択信号線３ａ（Ｎ）の表示行選択信号がネゲートされ、リセット用ＴＦＴ１６３がオフ状態になると、受光素子１５１には受光した光の強度に応じた電流が流れるためノードＡの電圧は、Ｎ＋１行目の容量電位線（光センサ第２電源線）３００（Ｎ＋１）の電圧に向かって変化する。同時にＮ＋１行目の表示行選択信号線３ａ（Ｎ＋１）の表示行選択信号がアサートされ、出力制御用ＴＦＴ１５５ｂがオン状態になるので、所定の露光期間Ｗｅｘｐ経過後に、ノードＡの電圧Ｖｓｉｇは計測受光信号として読出信号線６ａ２に読み出される。図示しない周辺回路は計測受光信号と基準受光信号との差分を受光した強度に応じた受光信号として処理する。この時の露光期間Ｗｅｘｐは、およそ１行選択期間Ｗｓｅｌより小さな値である。
【００８０】
上記の手順では、露光期間Ｗｅｘｐにおける受光によるノードＡの電圧変化量が適切な値のときに、受光強度に応じた受光信号が得られる。ノードＡの電圧変化量が非常に小さい場合はさまざまなノイズと区別がつかなくなってしまい、逆に、ノードＡの電圧変化量が大きすぎてＮ＋１行目の容量電位線（光センサ第２電源線）３００（Ｎ＋１）の電圧を超えてしまうと受光信号は受光強度と対応しなくなる。
【００８１】
このため、適切な露光期間Ｗｅｘｐを設定することが望ましいが、本実施例では、光センサ部１５０の信号線を画素部７２の信号線と共有しているため、光センサ部１５０における露光期間Ｗｅｘｐは、画素部７２の表示のタイミングに規制される。このため、露光期間Ｗｅｘｐを自由に設定することはできない。
【００８２】
しかしながら、本実施例では、さらに、光量調節部８２が光センサ部１５０の感度調整を行なっているため、露光期間Ｗｅｘｐ設定の自由度が低くても、ノードＡの電圧変化量を適切な値とすることができ、受光強度に応じた受光信号が得られる。したがって、信号線数および電源線数を削減しても、位置検出時の誤動作を防ぐことができ、精度を高めることができる。
【００８３】
（変形例）
表示部の駆動方法に関して容量電位線の電圧の水準を２水準用意し、選択走査線ごと、または垂直走査ごとに交互に変える駆動方法が一般的に知られている。このような駆動方法を採用するとデータドライバの出力電圧範囲を小さくでき、消費電力を減少させる効果があるため広く採用されている。図１１に示すように受光素子１５１に直列にダイオード１５９を追加することで、受光素子１５１が順方向にバイアスされる時の電流による消費電力の増加を防ぐことができる。ダイオード１５９は、ダイオード接続されたＴＦＴやＴＦＴを構成するシリコン膜で容易に実現することができる。
【００８４】
＜２−２：第２実施例＞
図１２は、第２実施例の構成を示す回路図である。本図に示すように、第２実施例では、２行分の画素部７２に対して、１つの光検出回路２５０を配置している。そして、Ｎ（１，３，５，…）行目の表示行選択信号線３ａ（Ｎ）を、光センサ行選択信号線ａとしても用い、Ｎ＋１行目の表示行選択信号線３ａ（Ｎ＋１）を、光センサリセット信号線および光センサ行選択信号線ｂとしても用いるようにする。このため、出力制御用ＴＦＴ群１５５として、出力制御用ＴＦＴ１５５ａと出力制御用ＴＦＴ１５５ｂとを用いている。なお、２行分の画素部７２に限られず、Ｎ行分（Ｎは自然数）の画素部７２に対して１つの光検出回路２５０を配置することができる。
【００８５】
さらに、Ｎ行目の容量電位線３００（Ｎ）を光センサ第１電源線としても用い、Ｎ＋１行目の容量電位線３００（Ｎ＋１）を光センサ第２電源線としても用いるようにしている。これにより、光センサリセット信号線３５０、光センサ第１電源線３５１、光センサ第２電源線３５２、光センサ行選択信号線３５３を省いた構成としている。画素部７２は、図２に示した構成と同様である。
【００８６】
なお、光センサ第１電源線、光センサ第２電源線としても機能するため、Ｎ行目の容量電位線３００（Ｎ）の電圧と、Ｎ＋１行目の容量電位線３００（Ｎ＋１）の電圧とは、異なる電圧に設定する。具体的には、Ｎ＋１行目の容量電位線３００（Ｎ＋１）の電圧をＮ行目の容量電位線３００（Ｎ）の電圧より小さく設定する。また、Ｎ行目の表示行選択信号線３ａ（Ｎ）およびＮ＋１行目の表示行選択信号線３ａ（Ｎ＋１）の少なくとも一方がアサートされたときに光センサ部１５０の読出信号線６ａ２から受光信号が読み出し可能となる。
【００８７】
図１３は、第２実施例における光検出処理の手順を示すタイミングチャートである。図中のノードＡの電圧の時間変化を追いながら説明する。表示対象となるＮ行目の表示行選択信号線３ａ（Ｎ）の表示行選択信号がアサートされると、表示信号に基づいた画素部７３への書き込みと光量調節信号に基づいた光量調節部８２への書き込みが行なわれる。光センサ部１５０では、出力制御用ＴＦＴ１５５ａがオン状態になっているため、前回サイクルの露光開始時から所定の露光期間Ｗｅｘｐ経過後に、ノードＡの電圧Ｖｓｉｇは計測受光信号として読出信号線６ａ２に読み出される。
【００８８】
次に、Ｎ＋１行目の表示行選択信号線３ａ（Ｎ＋１）に供給される表示行選択信号がアサートされ、リセット用ＴＦＴ１６３がオン状態になり、ノードＡの電圧はＮ行目の容量電位線（光センサ第１電源線）３００（Ｎ）の電圧にリセットされる。このとき、出力制御用ＴＦＴ１５５ｂがオン状態になっているため、ノードＡの電圧Ｖｒｅｆは、電圧増幅用ＴＦＴ１５４を介することで一定のオフセット電圧を伴って読出信号線６ａ２にリファレンスとなる基準受光信号として読み出される。図示しない周辺回路は計測受光信号と基準受光信号との差分を受光した強度に応じた受光信号として処理する。この時の露光期間Ｗｅｘｐは、およそ１垂直走査期間である。
【００８９】
Ｎ＋１行目の表示行選択信号線３ａ（Ｎ＋１）の表示行選択信号がネゲートされると、リセット用ＴＦＴ１６３がオフ状態になり、本サイクルの露光期間Ｗｅｘｐが開始する。露光期間Ｗｅｘｐでは、受光素子１５１に受光した光の強度に応じた電流が流れるためノードＡの電圧はＮ＋１行目の容量電位線（光センサ第２電源線）３００（Ｎ＋１）の電圧に向かって変化する。
【００９０】
上記の手順では、露光期間Ｗｅｘｐにおける受光によるノードＡの電圧変化量が適切な値のときに、受光強度に応じた受光信号が得られる。ノードＡの電圧変化量が非常に小さい場合はさまざまなノイズと区別がつかなくなってしまい、逆に、ノードＡの電圧変化量が大きすぎてＮ＋１行目の容量電位線（光センサ第２電源線）３００（Ｎ＋１）の電圧を超えてしまうと受光信号は受光強度と対応しなくなる。
【００９１】
このため、適切な露光期間Ｗｅｘｐを設定することが望ましいが、本実施例では、光センサ部１５０の信号線を画素部７２の信号線と共有しているため、光センサ部１５０における露光期間Ｗｅｘｐは、画素部７２の表示のタイミングに規制される。このため、露光期間Ｗｅｘｐを自由に設定することはできない。
【００９２】
しかしながら、本実施例では、さらに、光量調節部８２が光センサ部１５０の感度調整を行なっているため、露光期間Ｗｅｘｐ設定の自由度が低くても、ノードＡの電圧変化量を適切な値とすることができ、受光強度に応じた受光信号が得られる。したがって、信号線数および電源線数を削減しても、位置検出時の誤動作を防ぐことができ、精度を高めることができる。
【００９３】
（変形例）
実施例２においても、図１４に示すように受光素子１５１に直列にダイオード１５９を追加することで、受光素子１５１が順方向にバイアスされる時の電流による消費電力の増加を防ぐことができる。ダイオード１５９は、ダイオード接続されたＴＦＴやＴＦＴを構成するシリコン膜で容易に実現することができる。
【００９４】
＜２−３：その他の変形例＞
（変形例１）
次に、図１５を参照しながら、液晶装置１の変形例を詳細に説明する。図１５は、液晶装置の変形例における図７に対応する断面図である。なお、以下で説明する各変形例では、上述した液晶装置１と共通する部分に共通の参照符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００９５】
図１５において、本例に係る液晶装置では、第１偏光層３０１は第１電極１５９ａ上に形成されている。第１偏光層３０１として二色性染料を有するサーモトロピック高分子液晶を用いた場合の例で、偏光層用配向層３０１ａおよび二色性サーモトロピック高分子液晶層３０１ｂが互いに積層された積層構造を有している。液晶層５０を制御する電界は第一偏光層３０１を介して印加される。第１電極１５９ａが形成された後に第１偏光層３０１が形成されるため、第１偏光層３０１は第１電極１５９ａ形成時の熱の影響を回避できる。このため偏光性を良好に保つことができる。
【００９６】
（変形例２）
次に、図１６を参照しながら、液晶装置１の他の変形例を説明する。図１６は、液晶装置の他の変形例における図７に対応する断面図である。図１６において、本例に係る液晶装置が備える第１偏光層３０１ｃは、絶縁膜４２ｂ上に形成されており、その厚さが１〜５μｍに形成され、リセット用ＴＦＴ１６３および調節制御用ＴＦＴ１３０と、第１電極１５９ａとを相互に隔てる平坦化絶縁層として兼用されている。
【００９７】
＜３：電子機器＞
次に、図１７および図１８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。図１７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１７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。
【００９８】
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１８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１８において、携帯電話１３００は、複数の操作ボタン１３０２とともに、反射型の表示形式を採用し、か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、指等の指示物体によって表示面を介して正確に情報を入力可能である。
【００９９】
また、上述した液晶装置をイメージセンサとして用いる場合は、指等の指示物体の表示面における位置を特定するのと同様に、検出対象物が占める表示面における領域部分を他の領域と識別することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】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２】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３】本実施形態に係る液晶装置が有する画素部の図式的平面図である。
【図４】図３のＶＩＩ−ＶＩＩ´断面図である。
【図５】図３のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ´断面図である。
【図６】図３のＩＸ−ＩＸ´断面図である。
【図７】図６に示した断面を詳細に示した断面図である。
【図８】光検出回路部の電気的な構成を示した回路図である。
【図９】第１実施例における光検出回路部の構成を示した回路図である。
【図１０】第１実施例における光検出処理のタイミングチャートである。
【図１１】第１実施例の変形例における光検出回路部の構成を示した回路図である。
【図１２】第２実施例における光検出回路部の構成を示した回路図である。
【図１３】第２実施例における光検出処理のタイミングチャートである。
【図１４】第２実施例の変形例における光検出回路部の構成を示した回路図である。
【図１５】液晶装置の１変形例における図７対応する断面図である。
【図１６】液晶装置の他の変形例における図７対応する断面図である。
【図１７】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１８】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】
【０１０１】
１…液晶装置、３ａ…表示行選択信号線、７２…画素部、８２…光量調節部、１５０…光センサ部、１５１…受光素子、２５０…光検出回路部、３００…容量電位線、３５０…光センサリセット信号線、３５１…光センサ第１電源線、３５２…光センサ第２電源線、３５３…光センサ行選択信号線。
【図１】
0005008031.tif 000002
【図２】
0005008031.tif 000003
【図３】
0005008031.tif 000004
【図４】
0005008031.tif 000005
【図５】
0005008031.tif 000006
【図６】
0005008031.tif 000007
【図７】
0005008031.tif 000008
【図８】
0005008031.tif 000009
【図９】
0005008031.tif 000010
【図１０】
0005008031.tif 000011
【図１１】
0005008031.tif 000012
【図１２】
0005008031.tif 000013
【図１３】
0005008031.tif 000014
【図１４】
0005008031.tif 000015
【図１５】
0005008031.tif 000016
【図１６】
0005008031.tif 000017
【図１７】
0005008031.tif 000018
【図１８】
0005008031.tif 000019