JP2009048145A - 液晶装置、イメージセンサ、及び電子機器 - Google Patents
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Abstract
【課題】例えば、指示手段の位置を正確に特定可能なタッチパネル機能を有する表示装置を簡便な製造プロセスで形成する。
【解決手段】ワイヤーグリッド230は、TFTアレイ基板10上において、画像表示領域10aのうち中間層150a´が形成された領域を除く他の領域に設けられた電極93及び94と同層に形成されている。したがって、液晶装置1では、電極93及び94を形成する工程と共通の工程によってワイヤーグリッド230を形成可能であり、染料を基板に塗布することにいって偏光層を形成する場合に比べて、液晶装置の製造プロセスを簡便にすることが可能であり、煩雑な工程を経ることなく、光量調節部を形成可能である。
【選択図】図9
【解決手段】ワイヤーグリッド230は、TFTアレイ基板10上において、画像表示領域10aのうち中間層150a´が形成された領域を除く他の領域に設けられた電極93及び94と同層に形成されている。したがって、液晶装置1では、電極93及び94を形成する工程と共通の工程によってワイヤーグリッド230を形成可能であり、染料を基板に塗布することにいって偏光層を形成する場合に比べて、液晶装置の製造プロセスを簡便にすることが可能であり、煩雑な工程を経ることなく、光量調節部を形成可能である。
【選択図】図9
Description
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、並びにイメージセンサの技術分野に関する。
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。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手段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。
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。容量に蓄積された電荷は、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て放電され、当該放電によって変化し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手段に重なる領域に配置された光センサ、言い換えれば指示手段の影に重なる領域に配置された光センサは、指示手段の影に対応した入射光の光量を検出し、指示手段に重ならない領域に配置された光センサは、指示手段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夫々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手段の位置が特定可能になる。
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、指示手段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、指示手段とは異なる他の部分が当該指示手段に重なっている場合には、指示手段及び他の部分の夫々の影を相互に識別できなくなる。
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)及び黒画像部分(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、指示手段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。
また、この種の液晶装置では、通常、液晶装置の両側の夫々に2枚の偏光板が配置されている。特許文献1によれば、水溶性の二色性染料が溶解された水溶液を基板上の一方向に沿って塗布することによって偏光層が作り込まれた液晶装置が開示されている。特許文献2は、偏光層の一例としてワイヤーグリッドを開示している。
Touch Panel Function Integrated LCD Using LTPS Technology,N.Nakamura et al,IDW/AD'05 p.1003-1006
特開2003−330013号公報
特開2007−17501号公報
しかしながら、この種の液晶装置では、指示手段の周囲の環境、より具体的には外光の光強度、或いは指示手段に重なる他の部分(即ち、ノイズ)の存在によって白画像部分及び黒画像部分を含む画像が取得された場合には、白画像部分及び黒画像部分のどちらの画像部分に指示手段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、指示手段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手段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。
特に、指示手段の画像部分を含む画像の画像データが、指示手段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手段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手段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。
ここで、光学系の途中にメカニカルな絞り機構及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及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。
また、仮に、各光センサ部に対応して絞り機構及びシャッタ機構を設けることができたとしても、これら絞り機構及びシャッタ機構を構成する光学系を製造するプロセスは簡便であるほうが、液晶装置の製造プロセス及びコストの観点から見ても好ましい。
尚、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。加えて、液晶装置と同様に、イメージセンサの製造プロセスを煩雑化させることなく検出対象物の検出感度を高める技術に対する要請もある。
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、製造プロセスの煩雑化させることなく形成可能であり、指等の指示手段の位置を正確に特定することによって、指等の指示手段を介して各種情報を正確に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、並びに、製造プロセスを煩雑化させることなく、検出対象の画像部分を他の画像部分と正確に識別して検出できるイメージセンサを提供することを課題とする。
本発明の第1の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基板上の表示領域に形成され、且つ受光層を各々有する複数の受光素子と、前記第1基板及び前記第2基板間に挟持された液晶層のうち前記受光層に重なる液晶部分を各々有するように前記表示領域に形成されており、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り、且つ指示手段によって指示される表示面から前記複数の受光層の夫々に入射する入射光の光量を互いに独立して調節可能な複数の光量調節部とを備え、前記光量調節部は、前記液晶部分、並びに、前記液晶部分を挟んで相互に向かい合う第1電極及び第2電極から構成された液晶素子と、前記受光層及び前記液晶層間において前記受光層に重なる第1偏光層と、前記液晶層から見て前記第2基板側に形成された第2偏光層とを有し、前記第1偏光層は、前記第1基板上において、前記液晶部分と前記受光素子の間に形成されたワイヤーグリッドである。
本発明に係る液晶装置によれば、第1基板は、例えば、低温ポリシリコン層等の半導体層を含むTFT等の半導体素子が形成されたTFTアレイ基板であり、第2基板は、液晶層を介してTFTアレイ基板に対向するように配置された対向基板である。複数の受光素子は、例えば、受光層の両側にP型領域及びN型領域を備えたPINダイオードであり、第1基板上に形成された複数の画素部によって構成された表示領域に形成されている。
複数の光量調節部は、第1基板及び第2基板間に挟持された液晶層のうち受光層に重なる部分を各々有するように表示領域に形成されており、第2基板の両面のうち液晶層に臨まない面であり、且つ指示手段によって指示される表示面から複数の受光層の夫々に入射する入射光の光量を互いに独立して調節可能である。
より具体的には、受光層に重なる液晶部分の配向状態は、第1電極及び第2電極の夫々の電位差に応じた電圧によって制御され、該変調された入射光の光量が調節される。ここで、「光量」とは、入射光の光強度、及び入射光が照射される照射時間の夫々によって規定される入射光の光エネルギーの合計をいい、例えば、カメラ等の撮像装置における露光量に相当する物理量を意味する。加えて、第1偏光層として液晶部分及び受光素子間に形成されたワイヤーグリッドと第2偏光層とが、入射光の光路に沿って液晶素子の前後の夫々に配置されているため、各光量調節部において液晶部分の配向状態を制御することによって表示光の光強度を制御する場合と同様に、光センサ部に入射する入射光の光量を調節できる。
また、複数の光量調節部の夫々は、各受光素子に互いに独立して入射光の光量を調節可能であるため、表示面から入射する入射光の光量の夫々が、各受光素子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、受光素子を含む光センサ部毎に、或いは任意の個数の光センサ部を一群とする群毎に、各受光素子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。
特に、表示領域内の複数の領域の夫々において、指示手段に照射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の光量が光センサ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が光量を調節する。つまり、複数の光量調節部の夫々は、各受光素子に入射する入射光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。
よって、本発明に係る液晶装置によれば、受光素子に入射する入射光の光量が、例えば受光素子を含む光センサ部の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の光量を調節可能である。したがって、光量調節部によって光量が調節されることなく、入射光が受光素子に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、表示面上の表示領域における指示手段の位置を特定できる。加えて、複数の光量調節部の夫々が互いに独立して光量を調節できるため、外光の光強度が表示領域内の各領域で相互に異なる場合であっても、受光素子を含む光センサ部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、指示手段の位置を特定する精度を高めることが可能である。
加えて、本発明に係る液晶装置では、光量調節部は、画像を表示するための表示光を変調する液晶層のうち受光層に重なる液晶部分の配向状態を制御することによって入射光の光量を調節する。したがって、本発明に係る液晶装置は、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の光量を調節でき、液晶装置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の光量を調節可能である。
本発明の第1の発明に係る液晶装置の一の態様では、前記ワイヤーグリッドは、前記第1基板上において、前記表示領域のうち前記受光層が形成された一の領域を除く他の領域に設けられた導電膜と同層に形成されていてもよい。
この態様によれば、他の領域に設けられた導電膜と共通の工程によってワイヤーグリッドを形成可能である。したがって、染料を基板に塗布することにいって第1偏光層を形成する場合に比べて、液晶装置の製造プロセスを簡便にすることが可能であり、煩雑な工程を経ることなく、光量調節部を形成可能である。
尚、他の領域は、第1基板上において表示領域内の一の領域を除く領域であれば、表示領域内に限定されるものではなく、第1基板上の表示領域の周辺に延びる領域であってもよい。導電膜は、液晶装置に設計上組み込まれるべき回路部、或いは配線部のように液晶装置の構成要素として他の領域に形成されたものである。
つまり、本発明に係る液晶装置によれば、第1偏光層は、第1基板上において、表示領域のうち受光層が形成された一の領域を除く他の領域に設けられた導電膜と同層に形成されたワイヤーグリッドであるため、液晶装置の製造プロセスを煩雑化させることなく、光量調節部を液晶装置に作り込むことが可能である。
本発明の第1の発明に係る液晶装置の一の態様では、前記導電膜は、前記他の領域に形成されたデータ線用配線膜であってもよい。
この態様によれば、例えば、調節制御TFTのソース電極及びドレイン電極に接続するデータ線用配線膜を形成する工程と共通の工程によってワイヤーグリッドを形成可能である。このようなワイヤーグリッドは、例えば、入射光の波長と同程度の間隔でグリッドが並ぶように、第1基板上の所定の層上に形成された導電膜をデータ線用配線膜と並行して、或いは相前後してパターニングすることによって形成可能である。
本発明の第1の発明に係る液晶装置の他の態様では、前記導電膜は、前記他の領域に形成された走査線用配線膜であってもよい。
この態様によれば、走査線用配線膜を形成する工程と共通の工程によってワイヤーグリッドを形成可能である。尚、他の領域に形成されたトランジスタ素子は、例えば、画素スイッチング用TFTでもよいし、光量調節部の動作を制御する制御用TFTでもよい。また、受光素子と共に光センサ部を構成するTFTであってもよい。
本発明の第2の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基板上の表示領域に形成され、且つ受光層を各々有する複数の受光素子と、前記第1基板及び前記第2基板間に挟持された液晶層のうち前記受光層に重なる液晶部分を各々有するように前記表示領域に形成されており、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り、且つ指示手段によって指示される表示面から前記複数の受光層の夫々に入射する入射光の光量を互いに独立して調節可能な複数の光量調節部とを備え、前記光量調節部は、前記液晶部分、前記液晶部分から見て前記第2基板側に設けられた第2電極、及び、前記液晶部分から見た前記第1基板側において前記第2電極に対向する第1電極として兼用され、且つ前記受光層に重なるワイヤーグリッドを有する液晶素子と、記液晶層から見て前記第2基板側に形成された偏光層とを有する。
本発明に係る液晶装置によれば、上述の液晶装置と同様に、受光素子に入射する入射光の光量が、例えば受光素子を含む光センサ部の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の光量を調節可能である。したがって、光量調節部によって光量が調節されることなく、入射光が受光素子に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、表示面上の表示領域における指示手段の位置を特定できる。加えて、複数の光量調節部の夫々が互いに独立して光量を調節できるため、外光の光強度が表示領域内の各領域で相互に異なる場合であっても、受光素子を含む光センサ部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、指示手段の位置を特定する精度を高めることが可能である。
加えて、本発明に係る液晶装置では、光量調節部は、画像を表示するための表示光を変調する液晶層のうち受光層に重なる液晶部分の配向状態を制御することによって入射光の光量を調節する。したがって、本発明に係る液晶装置は、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の光量を調節でき、液晶装置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の光量を調節可能である。
また、本発明に係る液晶装置によれば、ワイヤーグリッドが、前記液晶部分から見た前記第1基板側において前記第2電極に対向する第1電極として兼用されているため、前記液晶層から見て前記第2基板側に形成された偏光層に対向する他の偏光層を塗布法等で形成する場合に比べて、液晶装置の製造プロセスを簡略化できる。
本発明の第2の発明に係る液晶装置の一の態様では、前記ワイヤーグリッドは、前記表示領域に設けられた複数の画素部の夫々が有する画素電極と同層に形成されていてもよい。
この態様によれば、例えば、ITO等と透明導電材料を用いて、画素電極を形成する工程と共通の工程によってワイヤーグリッドを形成可能である。
本発明の第3の発明に係るイメージセンサは上記課題を解決するために、基板と、前記基板上の画像検出領域に形成された受光層を各々有する複数の受光素子と、前記基板上において前記画像検出領域に形成されており、前記複数の受光素子の夫々に入射する入射光の光量を互いに独立して調節可能な複数の光量調節部とを備え、前記光量調節部は、前記基板上において、前記画像検出領域のうち前記受光層が形成された一の領域の除く他の領域に設けられた導電膜と同層に形成されたワイヤーグリッドである。
本発明に係るイメージセンサによれば、上述した液晶装置と同様に、検出対象物の画像部分を他の画像部分と識別できる画像を取得でき、検出対象物を検出する検出性能を高めることが可能である。加えて、イメージセンサの製造プロセスを煩雑化させることもない。
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。
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、タッチパネル機能を有し、且つ高品位の表示が可能な、携帯電話、電子手帳、ワードプロセッサ、モニタ直視型のビデオテープレコーダ、ワークステーション、テレビ電話、POS端末などの各種電子機器を実現できる。また、本発明に係る電子機器として、例えば電子ペーパ等も実現することが可能である。
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。
以下、図面を参照しながら、本発明に係る液晶装置、イメージセンサ、及び電子機器の各実施形態を説明する。
<第1実施形態>
<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、本発明の第1の発明に係る液晶装置の一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。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。
<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、本発明の第1の発明に係る液晶装置の一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。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。
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。
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、画像表示領域10aの周辺に位置する周辺領域が存在する。言い換えれば、本実施形態においては特に、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。
液晶装置1は、データ線駆動回路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、データ線駆動回路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。
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データ線駆動回路101と一体に形成することが好ましい。
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バックライト制御回路202によって制御される。
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。
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。
液晶装置1は、本発明の「第2偏光層」の一例である第2偏光板302、第3偏光板303、及びバックライト206を備えている。第2偏光板302は、対向基板20上に配置されている。第3偏光板303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2偏光板302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302sに画像を表示する。
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、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。
<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。
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。
図3において、液晶装置1は、データ線駆動回路部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204、受光信号処理回路215、画像処理回路部216、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及び画像処理回路部216を含んで構成されている。
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。データ線駆動回路101及び走査線駆動回路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。
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に設けられた光センサ部から出力された受光信号を処理する。
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が有する複数の光センサ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302sを指示する指等の指示手段を識別できた場合には、画像表示領域10aにおいて表示面302s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、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をデータ線駆動回路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が入射光の光量を絞る絞り量が光量調節部毎に調節される。
<1−3:画素部の構成>
次に、図4乃至図11を参照しながら、液晶装置1の画素部の構成を詳細に説明する。図4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。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9に示した断面を詳細に示した断面図である。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。
次に、図4乃至図11を参照しながら、液晶装置1の画素部の構成を詳細に説明する。図4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。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9に示した断面を詳細に示した断面図である。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。
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。
サブ画素部72R、72G及び72Bの夫々は、画素電極9a、TFT30、及び液晶素子50aを備えている。
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。
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。
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。
次に図5を参照しながら、光検出回路部の詳細な回路構成を説明する。
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。
光量調節部82は、本発明の「液晶素子」の一例である液晶素子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。
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、後に詳細に説明するように光センサ部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。
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。
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、及び出力制御用TFT155を備えて構成されている。
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。リセット用TFT163のソース、ゲート及びドレインの夫々は、受光素子151、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、受光素子151、及び出力制御用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。
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、及び出力制御用TFT155の夫々の動作に応じて、受光素子151に電気的に接続された電源線352及びノードa間の電圧に対応した信号が読み出し信号線6a2に読み出される。
次に、図6乃至図10を参照しながら、画素部の具体的な構成を説明する。
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。
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。
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。受光素子151を含む光センサ部は、表示面302sに入射する入射光を検出する。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み出し線6a2に供給する。
図7乃至図9において、液晶装置1は、遮光膜11及び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及び154B、本発明の「液晶素子」の一例である液晶素子50b、受光素子151、バックライト206、並びに、本発明の「第1偏光層」の一例であるワイヤーグリッド230、第2偏光板302、及び第3偏光板303を備えている。
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。
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。
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302s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。
ワイヤーグリッド230及び第2偏光層302の夫々は、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の両側の夫々の側に配置されている。第2偏光層302の光軸と、ワイヤーグリッド230のグリッド(格子)が延びる向きは、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及び第2電極21aを有している。
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、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、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。
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夫々において表示面302s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、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。
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302s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。
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、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302s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。
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。
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、指示手段を検出する検出精度を高めることが可能である。
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が受光素子151に重なる部分である。
液晶装置1は、光センサ部82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は、ワイヤーグリッド230の格子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3偏光層303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。
尚、第2偏光層302及び第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。
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。
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。
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、或いは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。
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302s側から可視光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。
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。
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、或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。
加えて、遮光膜11は、TFT回路部80及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、及びTFT回路部80を遮光することもでき、TFT30及びTTF回路部80の誤動作を低減することも可能である。
次に、図10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10において、調節制御用TFT130は、半導体層1aは、コンタクトホール181及び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。
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、TFT89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、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´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。
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、調節制御用TFT130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。
コンタクトホール181及び182の夫々は、絶縁膜42を構成する絶縁膜42a、及び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´及びドレイン領域1c´の夫々に電気的に接続されている。ソース電極91及びドレイン電極92の夫々は、絶縁膜42b上に形成され、且つコンタクトホール181及び182の夫々に電気的に接続されている。ソース電極91及びドレイン電極92の夫々は、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。
受光素子151は、半導体層150a、コンタクトホール183及び184、電極93、及び電極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´及びP型半導体層150c´、これら半導体層間に形成され、且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。中間層150a´が、本発明の「受光層」の一例であり、電極91を含んで当該電極91から図中絶縁膜42の表面に沿って延びる線が、本発明の「導電膜」の一例であるデータ線用配線膜である。コンタクトホール183及び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´及びP型半導体層150c´の夫々に電気的に接続されている。電極93及び電極94の夫々は、絶縁膜42b上に形成されており、コンタクトホール183及び184の夫々に電気的に接続されている。
外光と、表示用光L1R、L1G及びL1Bが指示手段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3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、及び画像処理回路部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を指示する指示手段の位置等が特定でき、指示手段を介して液晶装置1に対する各種情報を入力が可能になる。
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´及びドレイン領域160c´を含む半導体層160a、コンタクトホール161及び162、ソース電極164及びドレイン電極165、並びにゲート電極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。
ここで、ワイヤーグリッド230は、TFTアレイ基板10上において、画像表示領域10aのうち中間層150a´が形成された領域を除く他の領域に設けられた電極93及び94と同層に形成されている。
したがって、液晶装置1では、電極93及び94を形成する工程と共通の工程によってワイヤーグリッド230を形成可能であり、染料を基板に塗布することにいって偏光層を形成する場合に比べて、液晶装置の製造プロセスを簡便にすることが可能であり、煩雑な工程を経ることなく、光量調節部を形成可能である。
尚、ワイヤーグリッド230は、入射光L1の波長と同程度の間隔で格子が並ぶように形成されている。このようなワイヤーグリッド230は、絶縁膜42上に形成される電極93及び94と並行して、或いは相前後して絶縁膜42上の導電膜をパターニングすることによって形成可能である。
また、ワイヤーグリッド230は、TFTアレイ基板10上において画像表示領域10a内のワイヤーグリッド230が形成された領域を除く領域に設けられた導電膜と同層に形成されていればよく、電極93及び94と同層に形成されている場合に限定されない。このような導電膜は、液晶装置1に設計上組み込まれるべき回路部、或いは配線部のように液晶装置の構成要素として形成されていればよい。
よって、本実施形態に係る液晶装置によれば、受光素子に入射する入射光の光量が、例えば受光素子を含む光センサ部の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の光量を調節可能である。したがって、光量調節部によって光量が調節されることなく、入射光が受光素子に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、表示面上の表示領域における指示手段の位置を特定できる。加えて、複数の光量調節部の夫々が互いに独立して光量を調節できるため、外光の光強度が表示領域内の各領域で相互に異なる場合であっても、受光素子を含む光センサ部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、指示手段の位置を特定する精度を高めることが可能である。
加えて、本実施形態に係る液晶装置では、光量調節部は、画像を表示するための表示光を変調する液晶層のうち受光層に重なる液晶部分の配向状態を制御することによって入射光の光量を調節する。したがって、本実施形態に係る液晶装置は、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の光量を調節でき、液晶装置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の光量を調節可能である。
また、本実施形態に係る液晶装置によれば、ワイヤーグリッド230は、電極93及び94と同層に形成されているため、液晶装置1の製造プロセスを煩雑化させることなく、本発明の「第1偏光層」として機能するワイヤーグリッド230を容易に液晶装置に作り込むことが可能である。
(変形例1)
次に、図11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11は、本実施形態に係る液晶装置の一変形例における図10に対応する断面図である。尚、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。
次に、図11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11は、本実施形態に係る液晶装置の一変形例における図10に対応する断面図である。尚、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。
図11において、本例に係る液晶装置では、ワイヤーグリッド230aが、TFTアレイ基板10上においてゲート電極3a1及び163aを含み、或いはこれら電極から絶縁膜42aの表面に沿って延びる走査線用配線膜と同層に形成されている。したがって、本例に係る液晶装置によれば、ワイヤーグリッド230aをゲート電極3a1及び163aと共通の工程によって形成可能であり、ゲート電極3a1及び163aを形成する工程とは別にワイヤーグリッド230aを形成する工程を追加する必要がない。よって、製造プロセスが煩雑化することを低減できる。
<第2実施形態>
次に、図12及び13を参照しながら、本発明の第2の発明に係る液晶装置を説明する。図12は、本実施形態に係る液晶装置の画素部における断面図である。図13は、ワイヤーグリッド230bの平面図である。尚、本実施形態に係る液晶装置、及び後述するイメージセンサでは、上述の液晶装置1と共通する部分に共通の参照符号を節、詳細な説明を省略する。また、図13におけるA−A´断面が図12の断面図に対応している。
次に、図12及び13を参照しながら、本発明の第2の発明に係る液晶装置を説明する。図12は、本実施形態に係る液晶装置の画素部における断面図である。図13は、ワイヤーグリッド230bの平面図である。尚、本実施形態に係る液晶装置、及び後述するイメージセンサでは、上述の液晶装置1と共通する部分に共通の参照符号を節、詳細な説明を省略する。また、図13におけるA−A´断面が図12の断面図に対応している。
図12において、光量調節部82aは、液晶層50のうち中間層150a´に重なる液晶部分、当該液晶部分から見て対向基板20側に設けられた第2電極21a、及び、当該液晶部分から見たTFTアレイ基板10側において第2電極21aに対向する第1電極として兼用され、且つ中間層150a´に重なるワイヤーグリッド230b、液晶層50から見て対向基板20側に形成された偏光層302とを有する。
光量調節部82aによれば、第1実施形態に係る液晶装置1が備える光量調節部82と同様に、受光層として機能する中間層150a´に入射する入射光L2の光量が調節可能となる。したがって、本実施形態に係る液晶装置によれば、液晶装置1と同様に、表示面302sを指示する指等の指示手段を正確に検出可能である。
図13に示すように、特に、本実施形態に係る液晶装置によれば、ワイヤーグリッド230bは、コンタクトホール199を介して調節制御用TFT130に電気的に接続されている。したがって、調節制御用TFT130に電気的に接続された第1電極として兼用されるワイヤーグリッド230bと、第2電極21aとによって、中間層150a´に重なる液晶部分の配向状態が制御可能になる。よって、中間層150a´に入射する入射光L2の光量が調整可能となり、中間層150a´は、光量が調節された入射光L2´を検出できる。
加えて、ワイヤーグリッド230bは、絶縁膜43上に形成された画素電極9a(図12で不図示)と同層に形成されている。したがって、本実施形態に係る液晶装置によれば、画素電極9aを形成する工程と共通の工程でITO等の導電膜からなるワイヤーグリッド230bを形成可能であり、液晶装置の製造プロセスを煩雑化させることなく、光量調節機能を備える液晶装置を製造可能である。
<第3実施形態>
次に、図14乃至図16を参照しながら、本発明に係るイメージセンサの実施形態を説明する。図14は、本実施形態に係るイメージセンサに平面図である。図15は、本実施形態に係るイメージセンサの画像検出領域を構成する複数の光検出回路部の回路構成を示した回路部である。図16は、本実施形態に係るイメージセンサの主要な部分の断面図である。
次に、図14乃至図16を参照しながら、本発明に係るイメージセンサの実施形態を説明する。図14は、本実施形態に係るイメージセンサに平面図である。図15は、本実施形態に係るイメージセンサの画像検出領域を構成する複数の光検出回路部の回路構成を示した回路部である。図16は、本実施形態に係るイメージセンサの主要な部分の断面図である。
図14において、イメージセンサ500は、半導体素子からなる各種回路部が形成された基板510と、基板510上の画像検出領域510aに形成された複数の光検出回路部550とを備えて構成されている。
図15において、光検出回路部550は、液晶装置1と同様に光量調節部82及び光センサ部150を備えている。画像検出領域510aにおいて、複数の光検出回路部550の夫々が備える光量調節部82は、互いに独立して各光センサ部150に入射する入射光の光量を調節可能である。したがって、液晶装置1が指示手段の位置を正確に特定できるのと同様に、検出対象物の画像部分を他の画像部分と識別できる画像を取得できる。イメージセンサ500によれば、検出対象物を正確に特定でき、検出対象物を検出する検出性能を高めることが可能である。
図16において、ワイヤーグリッド230cは、TFTアレイ基板10上において、中間層150a´に重なるように形成されており、液晶層50から見て偏光層302の反対側に形成された偏光層として機能する。加えて、ワイヤーグリッド230cは、電極93及び94と同層に形成されている。
したがって、本発明に係るイメージセンサによれば、TFTアレイ基板10上においてワイヤーグリッド230cが形成される領域を除く他の領域に形成された電極93及び94と共にワイヤーグリッド230cを形成可能である。よって、中間層150a´において、液晶層50から見てTFTアレイ基板10側に形成される偏光層を簡便な工程で新に追加する必要がない利点がある。
<電子機器>
次に、図17及び図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。
次に、図17及び図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。
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、且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。
1・・・液晶装置、10・・・TFTアレイ基板、20・・・対向基板、21a・・・第2電極、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、151・・・受光素子、159a・・・第1電極、230,230a,230b,230c・・・ワイヤーグリッド、500・・・イメージセンサ
Claims (8)
- 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基板上の表示領域に形成され、且つ受光層を各々有する複数の受光素子と、
前記第1基板及び前記第2基板間に挟持された液晶層のうち前記受光層に重なる液晶部分を各々有するように前記表示領域に形成されており、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り、且つ指示手段によって指示される表示面から前記複数の受光層の夫々に入射する入射光の光量を互いに独立して調節可能な複数の光量調節部とを備え、
前記光量調節部は、前記液晶部分、並びに、前記液晶部分を挟んで相互に向かい合う第1電極及び第2電極から構成された液晶素子と、前記受光層及び前記液晶層間において前記受光層に重なる第1偏光層と、前記液晶層から見て前記第2基板側に形成された第2偏光層とを有し、
前記第1偏光層は、前記第1基板上において、前記液晶部分と前記受光素子の間に形成されたワイヤーグリッドであること
を特徴とする液晶装置。 - 前記ワイヤーグリッドは、前記第1基板上において、前記表示領域のうち前記受光層が形成された一の領域を除く他の領域に設けられた導電膜と同層に形成されていること
を特徴とする請求項1記載の液晶装置。 - 前記導電膜は、前記他の領域に形成されたデータ線用配線膜であること
を特徴とする請求項2に記載の液晶装置。 - 前記導電膜は、前記他の領域に形成された走査線用配線膜であること
を特徴とする請求項2に記載の液晶装置。 - 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基板上の表示領域に形成され、且つ受光層を各々有する複数の受光素子と、
前記第1基板及び前記第2基板間に挟持された液晶層のうち前記受光層に重なる液晶部分を各々有するように前記表示領域に形成されており、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り、且つ指示手段によって指示される表示面から前記複数の受光層の夫々に入射する入射光の光量を互いに独立して調節可能な複数の光量調節部とを備え、
前記光量調節部は、前記液晶部分、前記液晶部分から見て前記第2基板側に設けられた第2電極、及び、前記液晶部分から見た前記第1基板側において前記第2電極に対向する第1電極として兼用され、且つ前記受光層に重なるワイヤーグリッドを有する液晶素子と、
前記液晶層から見て前記第2基板側に形成された偏光層とを有すること
を特徴とする液晶装置。 - 前記ワイヤーグリッドは、前記表示領域に設けられた複数の画素部の夫々が有する画素電極と同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。 - 基板と、
前記基板上の画像検出領域に形成された受光層を各々有する複数の受光素子と、
前記基板上において前記画像検出領域に形成されており、前記複数の受光素子の夫々に入射する入射光の光量を互いに独立して調節可能な複数の光量調節部とを備え、
前記光量調節部は、前記基板上において、前記画像検出領域のうち前記受光層が形成された一の領域の除く他の領域に設けられた導電膜と同層に形成されたワイヤーグリッドであること
を特徴とするイメージセンサ。 - 請求項1乃至6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。
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---|---|---|---|
JP2007216791A JP2009048145A (ja) | 2007-08-23 | 2007-08-23 | 液晶装置、イメージセンサ、及び電子機器 |
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- 2007-08-23 JP JP2007216791A patent/JP2009048145A/ja not_active Withdrawn
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