JP5298461B2

JP5298461B2 - 液晶装置及び電子機器

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Publication number: JP5298461B2
Application number: JP2007141387A
Authority: JP
Inventors: 司江口
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2007-05-29
Filing date: 2007-05-29
Publication date: 2013-09-25
Anticipated expiration: 2027-05-29
Also published as: CN101315476B; US20080297709A1; CN102338949A; US7812906B2; CN101315476A; JP2008298815A; CN102338949B

Description

本発明は、例えば、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。

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、光センサは、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を検出し、当該液晶装置への情報の入力が可能になっている。

また、この種の液晶装置では、画素スイッチング用素子であるＴＦＴが形成されたＴＦＴアレイ基板上の互いに異なる層の夫々に形成された画素電極及び共通電極間に生じる横電界によって液晶を駆動する横電界方式を液晶の駆動方式として採用するものもある（例えば、特許文献１乃至３、及び非特許文献１参照。）。

特開２００６−２０９０６５号公報特開２００６−３８５７号公報特開平６−２７６３５２号公報ＡＣＴＩＶＥ−ＭＡＴＲＩＸＦＬＡＴＰＡＮＥＬＤＩＳＰＬＡＹＳＡＮＤＤＥＶＩＣＥＳ２００６Ｄｉｇｅｓｔｐ．６１（東芝松下テクノロジー）

しかしながら、この種の液晶装置では、ＴＦＴアレイ基板上に形成された複雑な積層構造によって光センサに到達する光が十分に確保されず、光センサが指示手段を検出する検出感度を高めることが困難であるという問題点がある。加えて、液晶装置本来の機能である画像表示を行うためにデータ線駆動回路等の回路部から各信号が供給されるデータ線等とは別に光センサの電極を形成した場合には、液晶装置の製造プロセスが煩雑なものとなり、液晶装置の製造コストが増大してしまう問題点もある。また、データ線等とは別に光センサの電極を形成した場合には、画素の開口領域が狭められてしまい、液晶装置によって表示される画像の表示品位を低下させてしまう問題点もある。

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、液晶装置が画像を表示する表示性能を低下させることなく、光センサが指示手段を検出する検出感度を高めることができる液晶装置、及びそのような液晶装置を具備してなる電子機器を提供することを課題とする。

本発明の液晶装置の一態様は、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基板に設けられ、表示領域を構成する複数の画素部の夫々に備えられた画素電極と、前記第１基板に形成された共通電極と、前記第１基板と前記第２基板との間に挟持されており、前記画素電極と前記共通電極との間に生じる電界によって駆動される液晶分子を含む液晶層と、前記第１基板に形成され、半導体層と、前記半導体層の前記液晶層側に配置される上電極と、前記半導体層の前記第１基板側に配置される下電極と、を有する受光素子と、を備え、前記受光素子の前記上電極が、前記画素電極及び前記共通電極のうち一方と同層に形成され、前記第２基板から前記第１基板に向かう方向に交差する方向から見て、前記画素電極と前記共通電極との間には、絶縁膜が配置され、前記画素電極には、データ線の電位が第１のスイッチング用素子を介して供給され、前記下電極には、前記画素電極と前記受光素子との間に配置されるセンサプリチャージ制御線の電位が第２のスイッチング用素子を介して供給されることを特徴とする。
上記の本発明に係る液晶装置は、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基板に設けられ、表示領域を構成する複数の画素部の夫々に備えられた画素電極と、前記第１基板に形成された共通電極と、前記第１基板と前記第２基板との間に挟持されており、前記画素電極と前記共通電極との間に生じる電界によって駆動される液晶分子を含む液晶層と、前記第１基板に形成され、半導体層と、前記半導体層の前記液晶層側に配置される上電極と、前記半導体層の前記第１基板側に配置される下電極と、を有する受光素子と、を備え、前記受光素子の前記上電極が、前記画素電極及び前記共通電極のうち一方と同層に形成され、前記第２基板から前記第１基板に向かう方向に交差する方向から見て、前記画素電極と前記共通電極との間には、絶縁膜が配置されていることを特徴とする。
また、上記の本発明に係る液晶装置は、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基板に設けられ、表示領域を構成する複数の画素部の夫々に備えられた画素電極と、前記第１基板に形成された共通電極と、前記第１基板及び前記第２基板間に挟持されており、前記画素電極及び前記共通電極間に生じる電界によって駆動される液晶分子を含む液晶層と、前記第１基板に形成され、半導体層と、前記半導体層の前記液晶層側に配置される上電極と、前記半導体層の前記第１基板側に配置される下電極と、を有する受光素子と、を備え、前記受光素子の前記上電極が、前記画素電極及び前記共通電極のうち一方と同層に形成されている。
また、上記において、前記上電極は、前記共通電極と同層に形成されていることを特徴とする。

本発明に係る液晶装置によれば、当該液晶装置の動作時には、例えば、第１基板上に形成された画素電極及び共通電極の夫々の電位の差に応じて生じた横電界によって液晶層の配向が制御されることによって光源光が変調され、当該変調光によって表示領域に所望の画像が表示される。尚、共通電極とは、固定電位が供給される電極をいい、画素電極とは、データ線駆動回路等の回路部からデータ線等の各種配線部を介して供給された画像信号に応じた電位に維持される電極をいう。

受光素子は、第１基板上において表示領域に形成されており、画素電極及び共通電極のうち一方と同層に形成された上電極を有する。受光素子は、表示領域において当該液晶装置の表示面を指示する指等の指示手段によって反射された反射光、或いは指示手段によって遮られなかった外光等を検出し、受光素子によって検出された光に基づいて指示手段が検出される。

受光素子は、例えば、第１基板上に順次形成されたＮ型半導体層、低抵抗層及びＰ型半導体層からなる素子本体と、当該素子本体に電気的に接続された一対の電極から構成されたフォトダイオード等の光センサである。このような一対の電極のうち素子本体の上側に配置された電極が上電極である。上電極は、例えば素子本体の最上層に位置するＰ型半導体層に接するように形成されている。

画素電極及び共通電極は、第１基板上に形成されたＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の透明電極であり、第１基板上において互いに異なる層に形成されている。上電極は、画素電極及び共通電極の一方と同層に形成されているため、当該一方の電極を形成する工程と共通の工程によって形成される。したがって、画素電極及び共通電極と、上電極とを別々の工程によって形成する場合に比べて、液晶装置を製造する製造プロセスを簡略化できる。

加えて、画素電極及び共通電極の夫々は、ＩＴＯ等の透明電極であるため、上電極も透明である。したがって、画素電極及び共通電極によって各画素部の開口領域が狭められることがないうえ、受光素子の入射する光が上電極によって遮られることなく、受光部として機能する素子本体に到達する。したがって、受光素子が指示手段を検出する検出感度を高めることによって液晶装置の表示性能が低下しない。

尚、「開口領域」とは、第１基板上に設けられた不透明な膜或いは配線等によって規定されており、画像表示に寄与する光が透過可能な画素内の領域、あるいは外光を利用した反射モードでの表示領域をいう。逆に、画素内に形成された不透明な膜或いは配線によって光が透過しない領域、言い換えれば、画素内において表示に寄与しない領域は、「非開口領域」と呼ばれることになる。

よって、本発明に係る液晶装置によれば、液晶装置の製造プロセスが簡略化できると共に、開口領域が狭められることなく、表示面を指示する指示手段に遮られなかった外光、或いは指示手段によって反射された光を受光素子が検出する検出感度を高めることが可能である。

本発明に係る液晶装置の一の態様では、前記上電極は、前記共通電極であってもよい。

この態様によれば、画素電極と同層に上電極を形成する場合に比べて、容易に上電極を形成できる。

本発明に係る液晶装置の他の態様では、前記受光素子の前記下電極は、画素スイッ
チング用素子に電気的に接続された導電層と同層に形成されていることを特徴とする。

この態様によれば、導電層を形成する工程を利用して下電極を形成でき、液晶装置を製造する製造プロセスをより一層簡略化できる。

本発明に係る液晶装置の他の態様では、前記下電極は、前記受光素子の下側に配置された光源から出射された光源光を遮る遮光膜として兼用されていてもよい。

この態様によれば、表示領域に画像を表示する際に光源から出射された光源光が受光素子に照射されることを低減でき、受光素子によって正確に指示手段を検出可能になる。

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、高品位の表示が可能であり、且つタッチパネルを有する携帯電話、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、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末等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、例えば電子ペーパなどの電気泳動装置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、画像が表示される表示面を指示する指等の指示手段を検出することによって、当該指示手段を介して各種情報を入力可能なタッチパネル機能を有している。

＜１：第１実施形態＞
＜１−１：液晶装置の全体構成＞
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及び対向基板２０間に液晶層５０が封入されており、ＴＦＴアレイ基板１０及び対向基板２０は、複数の画素部が設けられる表示領域たる画像表示領域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。

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は、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。更に、このように画像表示領域１０ａの両側に設けられた二つの走査線駆動回路１０４間をつなぐため、ＴＦＴアレイ基板１０の残る一辺に沿い、且つ、額縁遮光膜５３に覆われるようにして複数の配線１０５が設けられている。

ＴＦＴアレイ基板１０上の周辺領域には、後述するＰＩＮダイオードを含む光センサ部を制御するためのセンサ制御回路部２０１が形成されている。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。尚、センサ制御回路部２０１及びバックライト制御回路２０２の夫々は、液晶装置１に内蔵されていてもよいし、液晶装置１の外部に形成されていてもよい。

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が形成されている。他方、対向基板２０上には、格子状又はストライプ状の遮光膜２３等の遮光手段を含む積層構造が形成されている。

尚、液晶装置１は、ＴＦＴアレイ基板１０上に形成された画素電極９ａ及び共通電極間に生じる横電界によって液晶層５０の配向状態を制御する横電界駆動方式を採用している。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、画素電極９ａ及び共通電極間に生じた横電界によって駆動される。液晶装置１によって表示される画像は、対向基板２０の両面のうち液晶層５０に面しない側の表示面２０ｓに表示される。尚、本実施形態では、説明の便宜上、偏光板及びカラーフィルタの図示を省略しているが、対向基板２０上に偏光板及びカラーフィルタが配置されている場合には、図中において、液晶装置１の最上面が表示面になる。

液晶装置１は、図中ＴＦＴアレイ基板１０の下側に配置されたバックライト２０６を備えている。バックライト２０６は、表示面２０ｓの裏面側に配置されている。バックライト２０６は、発光ダイオードの一例である点状光源の半導体発光素子が平面的に配列されることによって構成されている。バックライト２０６は、有機ＥＬ素子等の発光ダイオードを含んで構成されていてもよい。また、導光体により側面に配置された光源からの光を面状に発光させるサイドライト方式のバックライトが用いられてもよい。

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等の駆動回路に加えて、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を形成してもよい。

＜１−２：液晶装置の主要な回路構成＞
次に、図３を参照しながら、液晶装置１の主要な回路構成を説明する。図３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３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し、画素電極９ａに画像信号を供給する。サブ画素部７２Ｒ、７２Ｇ及び７２Ｂの夫々では、画像信号が供給された画素電極９ａの画素電位と、固定電位線３００に電気的に接続された共通電極の電位との差によって生じる横電界によって液晶素子５０ａが駆動される。

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と共通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。

液晶装置１は、画素部７２毎に設けられたセンサ部２５０を備えている。センサ部２５０は、本発明の「受光素子」の一例であるＰＩＮダイオード２１２、ＴＦＴ２１１及び２１３を備えて構成されている。加えて、液晶装置１は、センサ制御回路部２０１に電気的に接続されており、センサプリチャージ制御線２６を介してセンサ部２５０の動作を制御するための制御信号をセンサ部２５０に供給すると共に、センサ出力制御線２７を介してセンサ部２５０によって検出された指示手段の位置情報を含む出力信号をセンサ制御回路部２０１に出力する。

ＴＦＴ２１１のゲートは、走査線３ａに電気的に接続されており、そのソースは、センサプリチャージ制御線２６に電気的に接続されている。ＴＦＴ２１１のドレインは、ＰＩＮダイオード２１２及びＴＦＴ２１３のゲートの夫々に電気的に接続されている。ＴＦＴ２１１は、ＴＦＴ走査線３ａを介して供給される制御信号によってそのオンオフが切り換えられる。ＰＩＮダイオード２１２は、センサプリチャージ制御線２６及びＴＦＴ２１１ａを介して供給されたプリチャージ電圧によってプリチャージされる。

ＴＦＴ２１３のゲートは、ＰＩＮダイオード２１２に電気的に接続されており、ＰＩＮダイオード２１２に蓄電された電荷量の変化に応じて生じた電圧によってオンオフが切り換えられる。より具体的には、ＰＩＮダイオード２１２に生じる電荷量の変化は、ＰＩＮダイオード２１２が検出する光に起因して生じるため、ＰＩＮダイオード２１２によって指示手段が検出された際に、ＴＦＴ２１３の駆動状態がオン状態に切り換えられる。指示手段の位置情報等を含む出力信号は、信号線３０１の電位が増幅された増幅信号としてＴＦＴ２１３を介してセンサ出力制御線２７に出力される。

＜１−３：画素部の構成＞
次に、図４乃至図６を参照しながら、サブ画素部７２Ｂ及びセンサ部２５０の構成を詳細に説明する。図４は、サブ画素部７２Ｂ及びセンサ部２５０の平面図である。図５は、図４のＶ−Ｖ´断面図であり、図６は図４のＶＩ−ＶＩ´断面図である。尚、図４乃至図６においては、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において、液晶装置１のＴＦＴアレイ基板１０上において、サブ画素部７２Ｂは、Ｘ方向及びＹ方向に対してマトリクス状に設けられた画素電極９ａ（点線部により輪郭が示されている）を有している。このような画素電極９ａは、ＩＴＯ等の導電性透明材料で構成された透明電極であり、サブ画素部７２Ｂだけでなく、サブ画素部７２Ｒ及び７３Ｇの夫々にも形成されている。データ線６ａ及び走査線３ａは、画素電極９ａの縦横の境界に各々沿って設けられており、画像表示領域１０ａにおいて平面的に見て互いに交差している。センサプリチャージ制御線２６及びセンサ出力制御線２７の夫々は、図中データ線６ａが延びる方向、即ちＹ方向に沿って延びている。

共通電極１９は、画素電極９ａと同様にＩＴＯ等の導電性透明材料に構成された導電性透明電極である。共通電極１９の平面形状は、図中Ｙ方向に沿って延びる櫛形状であり、サブ画素部７２が形成されたサブ画素領域において画素電極９ａに重なっている。

ＴＦＴ３０は、そのソースがコンタクトホール８１を介してデータ線６ａに電気的に接続されており、ドレインはコンタクトホール８２及び８５を介して画素電極９ａに電気的に接続されている。したがって、データ線駆動回路部１０１からデータ線６ａを介して供給された画像信号は、ＴＦＴ３０の駆動状態がオン状態押に切り換えられた状態で画素電極９ａに供給可能となっている。共通電極１９の電位は、固定電位線３００の固定電位に維持されている。

ＴＦＴ２１１は、そのソースがコンタクトホール８３を介してセンサプリチャージ制御線２６に電気的に接続されており、ドレインがコンタクトホール８４を介してＰＩＮダイオード２１２の下電極２１２ａに電気的に接続されている。ＴＦＴ２１１のゲート電極３ａ２は、走査線３ａがＹ方向に沿って延在された部分である。ＴＦＴ２１１の駆動状態は、ゲート電極３ａ２を介してチャネル領域に印加されるゲート電圧によって切り換え可能となっている。

上電極２１２ｅをその一部として含む導電膜２１４は、Ｙ方向に沿って延在されており、コンタクトホール９０、中継層２１６、及びコンタクトホール９１を介して配線３０５に接続されている。配線３０５が不図示の電源によって固定電位に維持されており、上電極２１２ｅも固定電位に維持されている。

ＴＦＴ２１３は、そのソースがコンタクトホール８９、中継層２１５及びコンタクトホール８８を介して信号線３０１に電気的に接続されており、ドレインがコンタクトホール８７を介してセンサ出力制御線２７に電気的に接続されている。ＴＦＴ２１３のゲート電極２１３ｇは、コンタクトホール８６を介して下電極２１２ａに電気的に接続されている。

ＰＩＮダイオード２１２は、後に詳細に説明するように素子本体の上下面の夫々の面に接する下電極２１２ａ及び上電極２１２ｅを有している。下電極２１２ａは、コンタクトホール８４を介してＴＦＴ２１１のドレインに電気的に接続されている。したがって、ＴＦＴ２１１及び２１３の動作時にＰＩＮダイオード２１２に光が照射された際には、当該光に応じてＰＩＮダイオード２１２に発生した光電流に基づいてセンサ信号制御線２７に出力信号が出力される。

図５及び図６において、液晶装置１は、ＴＦＴアレイ基板１０上に積層された絶縁膜４１、４２、４３、４４、４５、４６及び４７を有しており、これら絶縁膜から構成される積層構造中にＴＦＴ３０及び２１１が形成されている。

図５において、ＴＦＴ３０は、ポリシリコン層等の半導体層１ａに形成されたチャネル領域１ａ´、ソース領域１ｄ、及びドレイン領域１ｅと、ソース領域１ｄ及びドレイン領域１ｅより相対的に電気的抵抗が低いＬＤＤ領域１ｂ及び１ｃとを備えたＬＤＤ構造を有している。ＴＦＴ３０は、ＬＤＤ構造を有しているため、ＴＦＴ３０の非動作時においてＬＤＤ領域１ｂ及びＬＤＤ領域１ｃに流れるオフ電流が低減され、且つＴＦＴ３０の動作時に流れるオン電流の低下が抑制されている。よって、液晶装置１によれば、ＬＤＤ構造の利点及び光リーク電流が殆ど流れないことを利用して高品位で画像を表示できる。

ソース領域１ｄは、コンタクトホール８１を介してデータ線６ａに電気的に接続されており、ドレイン領域１ｅは、コンタクトホール８２を介して、コンタクトホール８５に延在され、且つ絶縁膜４７の下層側に形成された画素電極９ａに電気的に接続されている。ゲート電極３ａ１は、絶縁膜４３を介してチャネル領域１ａ´に重なるように形成されている。共通電極１９は、絶縁膜４７上に形成されている。したがって、液晶装置１では、絶縁膜４７を介して、画素電極９ａ及び共通電極１９が互いに異なる層に形成されている。

図６において、ＴＦＴ２１１も、ＴＦＴ３０と同様に、半導体層２１１ａにチャネル領域２１１ａ´、ソース領域２１１ｄ、ドレイン領域２１１ｅ、並びにＬＤＤ領域２１１ｂ及び２１１ｃが形成されたＬＤＤ構造を有している。

ＰＩＮダイオード２１２は、絶縁膜４４上に順に積層された下電極２１２ａ、Ｎ型半導体層２１２ｂ、ポリシリコン層からなる受光層２１２ｃ、Ｐ型半導体層２１２ｄ、及び上電極２１２ｅを備えて構成されている。したがって、ＰＩＮダイオード２１２は、画像表示領域１０ａにおいて表示面２０ｓを指示する指等の指示手段によって反射された反射光、或いは指示手段によって遮られなかった外光等を検出できる。

下電極２１２ａは、コンタクトホール８４を介してＴＦＴ２１１に電気的に接続されている。上電極２１２ｅは、絶縁膜４７上に形成された導電膜２１４の一部を構成している。すなわち、液晶装置１では、ＰＩＮダイオード２１２の上電極２１２ｅは、ＴＦＴアレイ基板１０上において、共通電極１９と同層に形成されている。

したがって、液晶装置１によれば、上電極２１２ｅは、共通電極１９を形成する工程と共通の工程によって形成可能であり、共通電極１９及び上電極２１２ｅを別々の工程によって形成する場合に比べて、液晶装置１を製造する製造プロセスを簡略化できる。

加えて、画素電極９ａ及び共通電極１９の夫々は、透明電極であるため、上電極２１２ｅも透明である。したがって、画素電極９ａ及び共通電極１９によってＴＦＴアレイ基板１０上において、画像を表示するための表示用光が実質的に透過する開口領域が狭められることがないうえ、表示面２０ｓからＰＩＮダイオード２１２に入射する光が上電極２１２ｅによって遮られることなく、受光層２１２ｃに到達する。したがって、液晶装置１によれば、液晶装置１が画像を表示する表示性能を低下させることなく、ＰＩＮダイオード２１２が指示手段を検出する検出感度を高めることができる。

また、図５及び図６に示すように、液晶装置１では、下電極２１２ａは、絶縁膜４４上に形成された導電膜２１７と同層に形成されている。したがって、液晶装置１によれば、導電層２１７を形成する工程を利用して下電極２１２ａを形成でき、液晶装置１を製造する製造プロセスをより一層簡略化できる。

尚、下電極２１２ａは、上電極２１２ｅと異なり、不透明な導電材料を用いて形成されている。即ち、下電極２１２ａは、バックライト２０６から出射された光源光を遮る遮光膜として兼用可能であり、画像表示領域１０ａに画像を表示する際にバックライト２０６から出射された光源光がＰＩＮダイオード２１２に照射されることを低減でき、ＰＩＮダイオード２１２によって正確に指示手段を検出できる。

このような、本実施形態に係る液晶装置１によれば、液晶装置１の製造プロセスが簡略化できると共に、開口領域が狭められることなく、表示面２０ｓを指示する指示手段によって遮られなかった外光、或いは指示手段によって反射された光をＰＩＮダイオード２１２が検出する検出感度を高めることが可能である。

＜２：第２実施形態＞
次に、図７乃至図９を参照しながら、本発明に係る液晶装置の第２実施形態を説明する。図７は、本実施形態に係る液晶装置におけるサブ画素部及びセンサ部の平面図である。図８は、図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ´断面図であり、図９は、図７のＩＸ−ＩＸ´断面図である。尚、以下では、上述した第１実施形態に係る液晶装置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７において、サブ画素部７２Ｂ−１は、コンタクトホール８１及び８５ａを介してＴＦＴ３０に電気的に接続された画素電極９ｂを備えている。画素電極９ｂは、平面的に見てＹ方向に沿って延びる櫛形状を有している。本実施形態に係る液晶装置は、後述するようにＴＦＴアレイ基板１０上において互いに異なる層に形成された画素電極９ｂ及び共通電極１９ｂ間に生じる横電界によって液晶層を駆動することによって画像表示領域１０ａに所望の画像を表示する。

図８において、画素電極９ｂ及び共通電極１９ｂは、絶縁膜４７ｂを介して互いに異なる層に形成されている。画素電極９ｂは、コンタクトホール８５ａの側面に沿って延在されており、コンタクトホール８１を介してＴＦＴ３０に電気的に接続された導電膜２１９に電気的に接続されている。

図９において、導電膜２１４ａは、絶縁膜４７ａの下層側に形成されており、その一部は上電極２１２ｅを構成している。

したがって、本実施形態に係る液晶装置によれば、共通電極１９ｂを形成する工程を利用して上電極２１２ｅを形成できるため、第１実施形態に係る液晶装置１と同様に、液晶装置１を製造する製造プロセスをより一層簡略化できる。

＜３：第３実施形態＞
次に、図１０乃至図１２を参照しながら、本発明に係る液晶装置の第３実施形態を説明する。図１０は、本実施形態に係る液晶装置の画像表示領域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１１は、本実施形態に係る液晶装置におけるサブ画素部及びセンサ部の平面図である。図１２は、図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ´断面図である。

図１０において、本実施形態に係る液晶装置は、ＰＩＮダイオード２１２の一方の電極が固定電位線３００に電気的に接続されている点で第１及び第２実施形態に係る液晶装置と異なる。

図１１において、サブ画素部７２Ｂ−２は、共通電極１９ｃ及び画素電極９ｃを備えている。上電極２１２ｅをその一部に含む導電膜２１４ｂは、図中Ｘ方向に沿って延びる固定電位線３００に電気的に接続されている。共通電極１９ｃも固定電位線３００に電気的に接続されている。画素電極９ｃは、コンタクトホール８２及び８５、並びにＴＦＴ３０を介してデータ線６ａに電気的に接続されており、ＴＦＴ３０のスイッチング動作によって画像信号に応じた電位が供給される。

図１２において、導電膜２１４ｂは、絶縁膜４７上に形成された共通電極１９ｃと同層に形成されている。上電極２１２ｅの電位は、固定電位線３００の電位と等しい固定電位に維持されており、画素電極（図１２において不図示）は絶縁膜４７の下層側に形成されている。

したがって、本実施形態に係る液晶装置によれば、第１実施形態及び第２実施形態に係る液晶装置と同様に、共通電極を形成する工程を利用してＰＩＮダイオードの上電極を形成できるため、液晶装置の製造プロセスを簡略化できる。

尚、上述した第１乃至第３実施形態の夫々に係る液晶装置では、共通電極と同層に上電極が形成される場合を例に挙げたが、本発明に係る液晶装置によれば、ＰＩＮダイオードの上電極を画素電極と同層に形成することも可能である。

＜４：電子機器＞
次に、図１３及び図１４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１３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１３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、外光の光強度が変化しても確実に情報を入力できるタッチパネル機能を簡便な製造プロセスによって作りこむことが可能である。

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１４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１４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、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タッチパネル機能を簡便な製造プロセスで作りこむことが可能である。

本発明に係る液晶装置の第１実施形態である液晶装置の平面図である。図１のＩＩ−ＩＩ´断面図である。第１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。第１実施形態に係る液晶装置におけるデータ線、走査線、画素電極等が形成されたＴＦＴアレイ基板の相隣接する複数の画素群の平面図である。図４のＶ−Ｖ´断面図である。図４のＶＩ−ＶＩ´断面図である。本発明に係る液晶装置の第２実施形態である液晶装置におけるデータ線、走査線、画素電極等が形成されたＴＦＴアレイ基板の相隣接する複数の画素群の平面図である。図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ´断面図である。図７のＩＸ−ＩＸ´断面図である。本発明に係る液晶装置の第３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。本発明に係る液晶装置の第３実施形態である液晶装置におけるデータ線、走査線、画素電極等が形成されたＴＦＴアレイ基板の相隣接する複数の画素群の平面図である。図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ´断面図である。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。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

１・・・液晶装置、１０・・・ＴＦＴアレイ基板、２０・・・対向基板、９ａ，９ｂ，９ｃ・・・画素電極、１９，１９ｂ，１９ｃ・・・共通電極、２１２・・・ＰＩＮダイオード、２１２ａ・・・下電極、２１２ｅ・・・上電極

Claims

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基板に設けられ、表示領域を構成する複数の画素部の夫々に備えられた画素電極と、
前記第１基板に形成された共通電極と、
前記第１基板と前記第２基板との間に挟持されており、前記画素電極と前記共通電極との間に生じる電界によって駆動される液晶分子を含む液晶層と、
前記第１基板に形成され、半導体層と、前記半導体層の前記液晶層側に配置される上電極と、前記半導体層の前記第１基板側に配置される下電極と、を有する受光素子と、
を備え、
前記受光素子の前記上電極が、前記画素電極及び前記共通電極のうち一方と同層に形成され、
前記第２基板から前記第１基板に向かう方向に交差する方向から見て、前記画素電極と前記共通電極との間には、絶縁膜が配置され、
前記画素電極には、データ線の電位が第１のスイッチング用素子を介して供給され、
前記下電極には、前記画素電極と前記受光素子との間に配置されるセンサプリチャージ制御線の電位が第２のスイッチング用素子を介して供給されることを特徴とする液晶装置。
前記上電極は、前記共通電極と同層に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶装置。
前記受光素子の前記下電極は、画素スイッチング用素子に電気的に接続された導電層と同層に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶装置。
前記下電極は、前記受光素子の下側に配置された光源から出射された光源光を遮る遮光膜として兼用されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の液晶装置。
請求項１乃至４のいずれか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。