JPH06342146A - 画像表示装置、半導体装置及び光学機器 - Google Patents
画像表示装置、半導体装置及び光学機器Info
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- JPH06342146A JPH06342146A JP5320893A JP32089393A JPH06342146A JP H06342146 A JPH06342146 A JP H06342146A JP 5320893 A JP5320893 A JP 5320893A JP 32089393 A JP32089393 A JP 32089393A JP H06342146 A JPH06342146 A JP H06342146A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 視線検知機能付ビデオカメラ等に用いられる
画像表示装置を提供する。 【構成】 液晶表示装置が本来具備しているバックライ
トを利用し、このバックライト光の一部を視線検知のた
めに観察者眼へ照射する照明光に用いる画像表示装置。 【効果】 視線検知のための新たな照明光源を設ける必
要がなく、装置全体を小型、軽量化でき、低コストでコ
ンパクトな視線検知機能的ビデオカメラ等の実現に寄与
できる。
画像表示装置を提供する。 【構成】 液晶表示装置が本来具備しているバックライ
トを利用し、このバックライト光の一部を視線検知のた
めに観察者眼へ照射する照明光に用いる画像表示装置。 【効果】 視線検知のための新たな照明光源を設ける必
要がなく、装置全体を小型、軽量化でき、低コストでコ
ンパクトな視線検知機能的ビデオカメラ等の実現に寄与
できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電子スチルカメラ，ビ
デオカメラ等の表示手段として適用可能な画像表示装
置、各種光学センサー等に適用可能な半導体装置及び前
記画像表示装置及び／又は前記半導体装置を有する光学
機器に関し、更に詳しくは、視線検知や光検出などに好
適に使用することが可能な画像表示装置及び／又は半導
体装置及び前記視線検知や光検出などの機能を有する光
学機器に関する。
デオカメラ等の表示手段として適用可能な画像表示装
置、各種光学センサー等に適用可能な半導体装置及び前
記画像表示装置及び／又は前記半導体装置を有する光学
機器に関し、更に詳しくは、視線検知や光検出などに好
適に使用することが可能な画像表示装置及び／又は半導
体装置及び前記視線検知や光検出などの機能を有する光
学機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】画像表示装置には大小さまざまなものが
あり、その用途も、テレビ、事務機のモニター画面、電
子スチルカメラやビデオカメラのモニター画面（ビュー
ファインダー）等、数多い。
あり、その用途も、テレビ、事務機のモニター画面、電
子スチルカメラやビデオカメラのモニター画面（ビュー
ファインダー）等、数多い。
【０００３】また、画像表示装置は液晶表示装置、ＣＲ
Ｔ（ｃａｔｈｏｄ ｒａｙ ｔｕｂｅ）、プラズマディ
スプレー，ＥＬ（ｅｌｅｃｔｒｏ ｌｕｍｉｎｅｓｃｅ
ｎｃｅ）ディスプレーなど多くの方式が知られている。
この中でも液晶表示装置は軽量で小型化が図れかつフル
カラー表示も容易に行なえ、さらには消費電力が少ない
等の数多くの利点を有しているので現在画像表示装置と
して多方面に使用されている。
Ｔ（ｃａｔｈｏｄ ｒａｙ ｔｕｂｅ）、プラズマディ
スプレー，ＥＬ（ｅｌｅｃｔｒｏ ｌｕｍｉｎｅｓｃｅ
ｎｃｅ）ディスプレーなど多くの方式が知られている。
この中でも液晶表示装置は軽量で小型化が図れかつフル
カラー表示も容易に行なえ、さらには消費電力が少ない
等の数多くの利点を有しているので現在画像表示装置と
して多方面に使用されている。
【０００４】ところで、銀塩フィルムに光学的に像を焼
きつける装置、即ちカメラは、近年特に自動焦点技術に
おいて進展著しいものがある。その中で、観察者（撮映
者）の視線の方向を検知し、その位置にたとえば自動的
に焦点合わせをおこなう技術が公知である（特開平１−
２４１５１１号公報，特開平４−２４０４３８号公
報）。
きつける装置、即ちカメラは、近年特に自動焦点技術に
おいて進展著しいものがある。その中で、観察者（撮映
者）の視線の方向を検知し、その位置にたとえば自動的
に焦点合わせをおこなう技術が公知である（特開平１−
２４１５１１号公報，特開平４−２４０４３８号公
報）。
【０００５】この発明によれば、『被写体を観察するた
めのファインダー装置と、ファインダー装置で観察する
観察者眼を照明する照明手段と、観察者眼からの反射光
を集光する集光光学系と、集光された反射光を受ける光
電変換手段と、光電変換手段の出力で観察者眼の視線の
方向を演算する演算手段を備え、少なくとも１つのカメ
ラの撮影条件設定手段を演算手段の演算結果に応じて制
御する』ことにより、たとえばより自由度の高い便利な
自動焦点機能を実現しようとしている。
めのファインダー装置と、ファインダー装置で観察する
観察者眼を照明する照明手段と、観察者眼からの反射光
を集光する集光光学系と、集光された反射光を受ける光
電変換手段と、光電変換手段の出力で観察者眼の視線の
方向を演算する演算手段を備え、少なくとも１つのカメ
ラの撮影条件設定手段を演算手段の演算結果に応じて制
御する』ことにより、たとえばより自由度の高い便利な
自動焦点機能を実現しようとしている。
【０００６】視線検知装置の概要の一例について図１を
用いて説明する。同図において、赤外線照明光源２９０
１を点光源とし、集光レンズ２９０２，ハーフミラー２
９０３を通して眼球１０５に照射される。人眼の構造
は、角膜前面１０６ａ，角膜後面１０６ｂ，水晶体前面
１０８ａ，水晶体後面１０８ｂを接合面もしくは界面と
した接合レンズと見ることができ、虹彩１０７は水晶体
前面付近にある。各接合面において、それぞれ屈折率変
化が異なり、角膜前面、水晶体前面、水晶体後面、角膜
後面の順の強さで反射される。また平行光束を入射した
時の各界面の反射像の位置は、眼球前方から見ると図２
のようになることが近軸追跡の結果理解される。
用いて説明する。同図において、赤外線照明光源２９０
１を点光源とし、集光レンズ２９０２，ハーフミラー２
９０３を通して眼球１０５に照射される。人眼の構造
は、角膜前面１０６ａ，角膜後面１０６ｂ，水晶体前面
１０８ａ，水晶体後面１０８ｂを接合面もしくは界面と
した接合レンズと見ることができ、虹彩１０７は水晶体
前面付近にある。各接合面において、それぞれ屈折率変
化が異なり、角膜前面、水晶体前面、水晶体後面、角膜
後面の順の強さで反射される。また平行光束を入射した
時の各界面の反射像の位置は、眼球前方から見ると図２
のようになることが近軸追跡の結果理解される。
【０００７】図２に示す様に、各界面の反射像は、角膜
前面１０６ａから測って第１面，第２面…の順にそれぞ
れ３．９９０（ｍｍ），４．０１７（ｍｍ），４．２５
１（ｍｍ），１０．４５２（ｍｍ）の位置に結像する。
なお、この値は、人眼の各部の標準的な形状と値（以下
参照）を用いたときの値である。
前面１０６ａから測って第１面，第２面…の順にそれぞ
れ３．９９０（ｍｍ），４．０１７（ｍｍ），４．２５
１（ｍｍ），１０．４５２（ｍｍ）の位置に結像する。
なお、この値は、人眼の各部の標準的な形状と値（以下
参照）を用いたときの値である。
【０００８】 １０６ａの標準曲率半径＝７．９８（ｍｍ） １０６ｂの標準曲率半径＝６．２２（ｍｍ） １０８ａの標準曲率半径＝１０．２０（ｍｍ） １０８ｂの標準曲率半径＝６１．７（ｍｍ） １０６ａ−１０６ｂ間の屈折率 ｎ1 ＝１．３７６ １０６ｂ−１０８ａ間の屈折率 ｎ2 ＝１．３３６ １０８ａ−１０８ｂ間の屈折率 ｎ3 ＝１．４０６ １０８ｂより右側の屈折率 ｎ4 ＝１．３３６
【０００９】これらの結像はプルキンエ像と称される。
観察者眼による反射像は逆の経路をたどり、ハーフミラ
ー２９０４により反射され、光電変換器２９０５に入射
される。光電変換器２９０５上で、各界面で反射された
プルキンエ像を結像させる。各プルキンエ像は眼球光軸
上に一直線に点像となって表示されるが、眼球が回転し
ており、左右どちらか片寄った方向に視軸が向いている
と、照明光は眼球光軸から斜めに入射するので、各プル
キンエ像は瞳孔中心から偏心した位置に移動する。プル
キンエ像の移動量及び方向はそれぞれどの面でのプルキ
ンエ像かで異なるので複数のプルキンエ像が認められ
る。これらのプルキンエ像の動き及び必要に応じて瞳孔
中心や虹彩中心を電気的にとらえれば、視線の方向を検
出することができる。
観察者眼による反射像は逆の経路をたどり、ハーフミラ
ー２９０４により反射され、光電変換器２９０５に入射
される。光電変換器２９０５上で、各界面で反射された
プルキンエ像を結像させる。各プルキンエ像は眼球光軸
上に一直線に点像となって表示されるが、眼球が回転し
ており、左右どちらか片寄った方向に視軸が向いている
と、照明光は眼球光軸から斜めに入射するので、各プル
キンエ像は瞳孔中心から偏心した位置に移動する。プル
キンエ像の移動量及び方向はそれぞれどの面でのプルキ
ンエ像かで異なるので複数のプルキンエ像が認められ
る。これらのプルキンエ像の動き及び必要に応じて瞳孔
中心や虹彩中心を電気的にとらえれば、視線の方向を検
出することができる。
【００１０】この点について、図３及び図４を用いて簡
単に説明する。図３において、光電変換素子３１０１を
２次元に並べた素子上に、虹彩３１０２，瞳孔３１０
３，プルキンエ第１像３１０４，プルキンエ第２像３１
０５が図のように検出される時、例えば第７行目と第５
列目の素子の光出力は図のとおりとなり、第１のピーク
を与える（ｘ5 ，ｙ7 ）を第１像の位置、第２のピーク
を与える（ｘ10，ｙ7 ）を第２像として検出し、両者の
像の位置ズレ量（＝プルキンエ像移動量）から図４によ
り眼球の回転角を算出することができるという原理に基
づいている。
単に説明する。図３において、光電変換素子３１０１を
２次元に並べた素子上に、虹彩３１０２，瞳孔３１０
３，プルキンエ第１像３１０４，プルキンエ第２像３１
０５が図のように検出される時、例えば第７行目と第５
列目の素子の光出力は図のとおりとなり、第１のピーク
を与える（ｘ5 ，ｙ7 ）を第１像の位置、第２のピーク
を与える（ｘ10，ｙ7 ）を第２像として検出し、両者の
像の位置ズレ量（＝プルキンエ像移動量）から図４によ
り眼球の回転角を算出することができるという原理に基
づいている。
【００１１】先に示した図１の構成図は、このようにし
て検知した注視点の情報をフィードバックして自動焦点
制御を行う視線検出装置の従来の構成例を示したもので
ある。
て検知した注視点の情報をフィードバックして自動焦点
制御を行う視線検出装置の従来の構成例を示したもので
ある。
【００１２】ところで、図１に示されるように視線検出
装置は照明光源２９０１に用いられる発光素子や、光電
変換器２９０５に用いられる受光素子、を有している。
又、視線検知ではなくとも、対象物に対して光を照射
し、この反射光を検知して対象物の像あるいは位置等を
検出する各種センサー等に用いられるさまざまな発光素
子，受光素子が知られている。
装置は照明光源２９０１に用いられる発光素子や、光電
変換器２９０５に用いられる受光素子、を有している。
又、視線検知ではなくとも、対象物に対して光を照射
し、この反射光を検知して対象物の像あるいは位置等を
検出する各種センサー等に用いられるさまざまな発光素
子，受光素子が知られている。
【００１３】光を照射して光学像の座標位置を読取る信
号処理系の場合、図５に示されるように、発光源３３０
１は、その表面で光を乱反射する対象物３３０２の全体
を均一に照明するものであれば、特にアレー状である必
要はなく、点光源であっても良い。従って、ＬＥＤ等、
主に安価な発光素子が使用される傾向にある。均一な照
明が対象物３３０２に照射されることによって、システ
ムの光学系３３０３を通して受光装置３３０４に位置情
報を含む光が入射される。
号処理系の場合、図５に示されるように、発光源３３０
１は、その表面で光を乱反射する対象物３３０２の全体
を均一に照明するものであれば、特にアレー状である必
要はなく、点光源であっても良い。従って、ＬＥＤ等、
主に安価な発光素子が使用される傾向にある。均一な照
明が対象物３３０２に照射されることによって、システ
ムの光学系３３０３を通して受光装置３３０４に位置情
報を含む光が入射される。
【００１４】受光装置３３０４は、受光素子を幾何学的
にスキャンする機構を有さない場合には、少なくとも１
次元以上の受光素子の配列が必要である。受光装置４
は、簡単な位置検出にはフォトダイオードアレー等が使
用され、より高級な画像認識にはＣＣＤ等が使用される
のが通例である。
にスキャンする機構を有さない場合には、少なくとも１
次元以上の受光素子の配列が必要である。受光装置４
は、簡単な位置検出にはフォトダイオードアレー等が使
用され、より高級な画像認識にはＣＣＤ等が使用される
のが通例である。
【００１５】そして近年、間接遷移型の半導体材料であ
るＳｉに於いて発光する現象が発見され、興味の対象と
なっている。例えば単結晶シリコンは、ｍＡオーダーの
大電流を流した場合には、欠陥等の結晶の不連続点で発
光する。また、ポリシリコンと単結晶シリコンの界面に
於いても、電流のフォースによって発光させることが可
能である。また、アモルファスシリコンに於いても同様
な発光現象が知られている。一番有名な発光現象は、Ｉ
ＥＥＥ ＥＬＥＣＴＲＯＮ ＤＥＶＩＣＥ ＬＥＴＴＥ
ＲＳ，ＶＯＬ．１２，ＮＯ．１２，ＤＥＣＥＭＢＥＲ
１９９１ ｐｐ．６９１−６９２に掲載の「Ｃｕｒｒｅ
ｎｔ−Ｉｎｄｕｃｅｄ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ
ｆｒｏｍ ａ Ｐｏｒｏｕｓ Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｄｅ
ｖｉｃｅ」Ａｘｅｌ Ｒｉｃｈｔｅｒ，ｅｔ ａｌ．で
ある。
るＳｉに於いて発光する現象が発見され、興味の対象と
なっている。例えば単結晶シリコンは、ｍＡオーダーの
大電流を流した場合には、欠陥等の結晶の不連続点で発
光する。また、ポリシリコンと単結晶シリコンの界面に
於いても、電流のフォースによって発光させることが可
能である。また、アモルファスシリコンに於いても同様
な発光現象が知られている。一番有名な発光現象は、Ｉ
ＥＥＥ ＥＬＥＣＴＲＯＮ ＤＥＶＩＣＥ ＬＥＴＴＥ
ＲＳ，ＶＯＬ．１２，ＮＯ．１２，ＤＥＣＥＭＢＥＲ
１９９１ ｐｐ．６９１−６９２に掲載の「Ｃｕｒｒｅ
ｎｔ−Ｉｎｄｕｃｅｄ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ
ｆｒｏｍ ａ Ｐｏｒｏｕｓ Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｄｅ
ｖｉｃｅ」Ａｘｅｌ Ｒｉｃｈｔｅｒ，ｅｔ ａｌ．で
ある。
【００１６】このポーラスシリコンからの発光は赤い光
であり、発光効率も良いことから、今後の発光源として
非常に注目されている。
であり、発光効率も良いことから、今後の発光源として
非常に注目されている。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、先述し
た観察者の視線の方向の検知を、例えばビューファイン
ダー等の画像表示装置に応用する場合、視線検知のため
の新たな照明光光源を必要とし、また、この光をファイ
ンダー内の所定の位置に集光させるための光学系が必要
である。つまり、被写体などから得られる光と独立に所
望の光量を有する、（望ましくは人間の目に見えない）
光が必要になる。
た観察者の視線の方向の検知を、例えばビューファイン
ダー等の画像表示装置に応用する場合、視線検知のため
の新たな照明光光源を必要とし、また、この光をファイ
ンダー内の所定の位置に集光させるための光学系が必要
である。つまり、被写体などから得られる光と独立に所
望の光量を有する、（望ましくは人間の目に見えない）
光が必要になる。
【００１８】したがって、視線検知のための光源や光電
変換素子、又、必要に応じて光学系をあらたに設けるた
めのスペースが必要とされ、装置の大型化やコストアッ
プを招いてしまうという問題点が発生し易かった。
変換素子、又、必要に応じて光学系をあらたに設けるた
めのスペースが必要とされ、装置の大型化やコストアッ
プを招いてしまうという問題点が発生し易かった。
【００１９】より具体的には、視線検知を行なうための
検知光として用いる赤外又は近赤外光を得るためにＬＥ
Ｄ光源２９０１、或は光を分割するためのハーフミラー
２９０４等が新たに必要となり、光学設計上装置が大型
化すると同時に、部品点数が増大し、コストを上昇させ
る要因となっていた。
検知光として用いる赤外又は近赤外光を得るためにＬＥ
Ｄ光源２９０１、或は光を分割するためのハーフミラー
２９０４等が新たに必要となり、光学設計上装置が大型
化すると同時に、部品点数が増大し、コストを上昇させ
る要因となっていた。
【００２０】加えて検知感度を上げようとしてＬＥＤ光
源の発光強度を増大させると消費電力、発熱量が大きく
なり、機器の小型化、小電力化の障害となるし、必要以
上の光量を眼球内に入射させることはできる限り避けた
いという要求もある。
源の発光強度を増大させると消費電力、発熱量が大きく
なり、機器の小型化、小電力化の障害となるし、必要以
上の光量を眼球内に入射させることはできる限り避けた
いという要求もある。
【００２１】このように視線検知のための光電変換手段
及びその駆動手段を、本来の画像表示装置と独立して設
ける場合、視線検知機能を付与するために、本来の機器
に新たな部品，スペース等が必要であり、製品のコスト
アップにつながっていた。
及びその駆動手段を、本来の画像表示装置と独立して設
ける場合、視線検知機能を付与するために、本来の機器
に新たな部品，スペース等が必要であり、製品のコスト
アップにつながっていた。
【００２２】また一方、図５に示したような光学的な信
号処理系においては、一般に発光源と受光装置は独立し
て構成されており、発光源３３０１には従来、Ｇａ−Ａ
ｓ等の発光量が取れる半導体デバイス或いは、白熱灯，
蛍光灯といった小型のランプが使用されていた。このよ
うな発光源を前述の受光装置３３０４と同一チップに集
積することは非常に困難であることが容易に想像され
る。
号処理系においては、一般に発光源と受光装置は独立し
て構成されており、発光源３３０１には従来、Ｇａ−Ａ
ｓ等の発光量が取れる半導体デバイス或いは、白熱灯，
蛍光灯といった小型のランプが使用されていた。このよ
うな発光源を前述の受光装置３３０４と同一チップに集
積することは非常に困難であることが容易に想像され
る。
【００２３】また、前記発光源３３０１から対象物３３
０２に光を導くための余分な光学系が必要となる。この
ことはシステム全体の容積を増大させる。
０２に光を導くための余分な光学系が必要となる。この
ことはシステム全体の容積を増大させる。
【００２４】また、光学系３３０３を含むシステムは、
一般に結像を行わせる必要があることから、光学系３３
０３に含まれるレンズの焦点距離の数倍の大きさを必要
とする。システムにもよるが、この光学系によるシステ
ム容積の増大は決して好ましいものではない。
一般に結像を行わせる必要があることから、光学系３３
０３に含まれるレンズの焦点距離の数倍の大きさを必要
とする。システムにもよるが、この光学系によるシステ
ム容積の増大は決して好ましいものではない。
【００２５】また、コストの面から言っても、Ｇａ−Ａ
ｓ等のＩＩＩ−Ｖ属の半導体素子はＳｉの半導体素子と
比べると高価であり、また、さほど本質的ではない余分
な光学系を有することによるシステムのコストアップは
避けるべきものである。
ｓ等のＩＩＩ−Ｖ属の半導体素子はＳｉの半導体素子と
比べると高価であり、また、さほど本質的ではない余分
な光学系を有することによるシステムのコストアップは
避けるべきものである。
【００２６】本発明の目的は視線検知機構を装置全体の
小型化，軽量化，低コスト化を達成しつつ有する光学機
器及びそれに好適に使用される画像表示装置と半導体装
置を提供することである。
小型化，軽量化，低コスト化を達成しつつ有する光学機
器及びそれに好適に使用される画像表示装置と半導体装
置を提供することである。
【００２７】また、本発明の目的は、省電力化がはか
れ、また、不要な発熱が抑制され、装置全体の小型化，
省電力設計が可能な画像表示装置とそれを有する光学機
器を提供することである。
れ、また、不要な発熱が抑制され、装置全体の小型化，
省電力設計が可能な画像表示装置とそれを有する光学機
器を提供することである。
【００２８】また、本発明の目的は視線検知用の光源及
び／又は受光部をあらたに設ける必要のない光学機器及
びそれに好適に使用される画像表示装置を提供すること
である。
び／又は受光部をあらたに設ける必要のない光学機器及
びそれに好適に使用される画像表示装置を提供すること
である。
【００２９】加えて本発明の目的は、あらたに駆動手段
及び／又は光学系を設けることなく視線検知を行なうこ
とができる画像表示装置を提供することである。
及び／又は光学系を設けることなく視線検知を行なうこ
とができる画像表示装置を提供することである。
【００３０】また、光学機器のセンサーとして使用で
き、コンパクト化，低価格化が可能な半導体装置を提供
することも本発明は目的とする。
き、コンパクト化，低価格化が可能な半導体装置を提供
することも本発明は目的とする。
【００３１】
【課題を解決するための手段】本発明は、少なくとも画
像表示手段と、該画像表示手段を照明するための光源
と、前記画像表示手段の観察者眼からの反射光を受ける
受光手段と、該受光手段からの出力に基づいて前記観察
者眼の視線を演算する演算手段とを有する光学機器にお
いて、前記光源からの照明光の少なくとも一部を前記観
察者眼を照明する照明光として利用する光学機器にあ
る。
像表示手段と、該画像表示手段を照明するための光源
と、前記画像表示手段の観察者眼からの反射光を受ける
受光手段と、該受光手段からの出力に基づいて前記観察
者眼の視線を演算する演算手段とを有する光学機器にお
いて、前記光源からの照明光の少なくとも一部を前記観
察者眼を照明する照明光として利用する光学機器にあ
る。
【００３２】また、本発明は背面光源と、該背面光源か
らの光を複数の画素を通過させて表示を行う画像表示手
段と、を有する画像表示装置であって、上記光源からの
光が、可視領域成分と可視領域外の長波長成分を有して
いる画像表示装置にある。
らの光を複数の画素を通過させて表示を行う画像表示手
段と、を有する画像表示装置であって、上記光源からの
光が、可視領域成分と可視領域外の長波長成分を有して
いる画像表示装置にある。
【００３３】更に本発明は、背面光源と、該背面光源か
らの光を複数の画素を通過させて表示を行なう画像表示
手段と、を有する画像表示装置であって、前記画像表示
手段は受光部を有する画像表示装置にある。
らの光を複数の画素を通過させて表示を行なう画像表示
手段と、を有する画像表示装置であって、前記画像表示
手段は受光部を有する画像表示装置にある。
【００３４】加えて本発明は、Ｓｉを含む発光素子と、
受光素子が同一シリコンチップ上に形成されている半導
体装置及びそれを有する画像表示装置並びに光学機器に
ある。
受光素子が同一シリコンチップ上に形成されている半導
体装置及びそれを有する画像表示装置並びに光学機器に
ある。
【００３５】本発明を簡単に述べると、画像表示手段用
の光源を視線検知用の光源として併用することにより及
び／又は画像表示手段中に視線検知用の受光部を設ける
ことにより、上記した問題を解決し、上記目的を達成す
るものである。
の光源を視線検知用の光源として併用することにより及
び／又は画像表示手段中に視線検知用の受光部を設ける
ことにより、上記した問題を解決し、上記目的を達成す
るものである。
【００３６】また、１つのチップ内に発光部と受光部と
を作り込むことにより、上記した問題を解決し、上記目
的を達成するものである。
を作り込むことにより、上記した問題を解決し、上記目
的を達成するものである。
【００３７】
【実施例及び作用】以下、必要に応じて図面を参照しな
がら、本発明の好適な具体的実施例について説明する。
がら、本発明の好適な具体的実施例について説明する。
【００３８】尚、本発明は、以下に説明する実施例に限
定されるものではないことはいうまでもなく、以下の実
施例を本発明の趣旨の範囲で適宜組合せあるいは変形可
能である。
定されるものではないことはいうまでもなく、以下の実
施例を本発明の趣旨の範囲で適宜組合せあるいは変形可
能である。
【００３９】実施例１ まず、本発明の画像表示装置における視線検知機能を図
６の光学機器の模式的構成図を用いて説明する。
６の光学機器の模式的構成図を用いて説明する。
【００４０】液晶表示パネル１０２のバックライト光源
１０１から出る光束は、接眼レンズ１０３を通して眼球
１０５に入る。人眼の角膜前面１０６ａ，角膜後面１０
６ｂ，水晶体前面１０８ａ，水晶体後面１０８ｂで反射
した光の一部は元の光軸近傍をたどり、光分割器１０４
により一部がとり出され、集光レンズ１０９により光電
変換装置１１０上に集光する。光電変換装置１１０の電
気出力は出力線１１１を通して演算手段である制御回路
１１２に入力され、視線を検出し、自動焦点のための信
号や他の機能のトリガー信号として用いられる。以上か
らわかるとおり、視線検出のための照明光源をバックラ
イトと兼用することで、ＬＥＤ等の付加部品をなくして
いる。
１０１から出る光束は、接眼レンズ１０３を通して眼球
１０５に入る。人眼の角膜前面１０６ａ，角膜後面１０
６ｂ，水晶体前面１０８ａ，水晶体後面１０８ｂで反射
した光の一部は元の光軸近傍をたどり、光分割器１０４
により一部がとり出され、集光レンズ１０９により光電
変換装置１１０上に集光する。光電変換装置１１０の電
気出力は出力線１１１を通して演算手段である制御回路
１１２に入力され、視線を検出し、自動焦点のための信
号や他の機能のトリガー信号として用いられる。以上か
らわかるとおり、視線検出のための照明光源をバックラ
イトと兼用することで、ＬＥＤ等の付加部品をなくして
いる。
【００４１】図７は図６の光学機器に使用され得るアク
ティブマトリクス型の画像表示手段としての液晶表示パ
ネル１０２の好適な模式的構成図の一例である。透光性
のガラス基板又は半導体基板２０７上に形成されたスイ
ッチング素子層２０６は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）
と下部電極とを有する。画像信号により各画素に対応す
る前記トランジスタをＯＮ／ＯＦＦすることにより、下
部電極と上部電極２０４との間に挟まれた液晶２０５に
印加する電圧状態を変化させる。液晶２０５は、印加電
圧により光学的な光路をねじらせ、光を透過させる状態
と透過させない状態を作り出す。この時、パネルの両面
に貼られた偏光フィルター２０１，２０８により、人間
の眼で見た白と黒の状態が区別される。最近では、染料
を用いたカラーフィルター層２０３を有するカラー液晶
表示装置も急速に普及している。
ティブマトリクス型の画像表示手段としての液晶表示パ
ネル１０２の好適な模式的構成図の一例である。透光性
のガラス基板又は半導体基板２０７上に形成されたスイ
ッチング素子層２０６は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）
と下部電極とを有する。画像信号により各画素に対応す
る前記トランジスタをＯＮ／ＯＦＦすることにより、下
部電極と上部電極２０４との間に挟まれた液晶２０５に
印加する電圧状態を変化させる。液晶２０５は、印加電
圧により光学的な光路をねじらせ、光を透過させる状態
と透過させない状態を作り出す。この時、パネルの両面
に貼られた偏光フィルター２０１，２０８により、人間
の眼で見た白と黒の状態が区別される。最近では、染料
を用いたカラーフィルター層２０３を有するカラー液晶
表示装置も急速に普及している。
【００４２】図８は、カラーフィルター層２０３部分を
更に拡大図示したものであり、図８（ａ）は模式的断面
図、図８（ｂ）は模式的平面図である。本実施例では、
Ｒ（赤色）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３色を用いた所謂加
色フィルター３０１ａ，３０１ｂ，３０１ｃを碁盤の目
状にパターニングし、素子分離領域をブラックマトリッ
クス３０２で構成しているとともに、４画素につき１つ
にＩＲフィルター（赤外光及び／又は近赤外光透過フィ
ルター）３０３を形成し、視線検出のための照明光の透
過領域として利用している。ＩＲ画素は、本図では４画
素につき１画素であるが、これは図示の便宜上のもので
あって、実際には、数十画素又はそれ以上の画素、たと
えば２０画素〜１００画素につき１画素でも充分所望の
機能を果たし得る。
更に拡大図示したものであり、図８（ａ）は模式的断面
図、図８（ｂ）は模式的平面図である。本実施例では、
Ｒ（赤色）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３色を用いた所謂加
色フィルター３０１ａ，３０１ｂ，３０１ｃを碁盤の目
状にパターニングし、素子分離領域をブラックマトリッ
クス３０２で構成しているとともに、４画素につき１つ
にＩＲフィルター（赤外光及び／又は近赤外光透過フィ
ルター）３０３を形成し、視線検出のための照明光の透
過領域として利用している。ＩＲ画素は、本図では４画
素につき１画素であるが、これは図示の便宜上のもので
あって、実際には、数十画素又はそれ以上の画素、たと
えば２０画素〜１００画素につき１画素でも充分所望の
機能を果たし得る。
【００４３】図９は、図８（ｂ）で示したうちの４画素
分を駆動するスイッチング素子層２０６の等価回路の一
例を示したものである。ＩＲ画素は、画像情報の白黒に
無関係に常に光を通過させることが、構成上望ましいの
で、本実施例の様に液晶表示パネルがＮｏｒｍａｌｌｙ
ｗｈｉｔｅタイプ、即ち、画素電極と対向電極間の液
晶Ｒ1に印加される電圧が０ Ｖの時に光が透過するタイ
プの場合、例えば図中でＶC ＝ＶCOM としている。な
お、ＶC とＶCOM とは、液晶の透過率が大きく変化しな
い範囲で異なる電位に設定することも可能である。
分を駆動するスイッチング素子層２０６の等価回路の一
例を示したものである。ＩＲ画素は、画像情報の白黒に
無関係に常に光を通過させることが、構成上望ましいの
で、本実施例の様に液晶表示パネルがＮｏｒｍａｌｌｙ
ｗｈｉｔｅタイプ、即ち、画素電極と対向電極間の液
晶Ｒ1に印加される電圧が０ Ｖの時に光が透過するタイ
プの場合、例えば図中でＶC ＝ＶCOM としている。な
お、ＶC とＶCOM とは、液晶の透過率が大きく変化しな
い範囲で異なる電位に設定することも可能である。
【００４４】画素の断面をより詳細に示したのが図１０
である。表示のための有効画素５０１では、ソース領域
５０３，ｎ型活性領域５０４，ドレイン領域５０５，ゲ
ート電極５０６を有するトランジスタのドレイン領域５
０５と接続した画素透明電極５１４が、上部電極２０４
と対向し液晶２０５に電圧を印加可能に構成される。ま
た、画素の階調性の向上やフリッカーの除去のための補
助容量を、もう１つの透明電極５１２と画素透明電極５
１４との間の容量結合で形成している。一方、赤外光透
過のための画素（領域）５０２では、トランジスタは構
成されていない。赤外光透過領域５０２では透明電極５
１２と対向電極２０４が液晶２０５及び層間絶縁膜５１
３，５１５を挟んで対向し、常に光を通している。尚、
上記画素構造と図９で示した等価回路図との対応におい
て、ＶC は上部電極（対向電極）２０４の電位を示し、
ＶCOM は透明電極５１２の電位を示す。
である。表示のための有効画素５０１では、ソース領域
５０３，ｎ型活性領域５０４，ドレイン領域５０５，ゲ
ート電極５０６を有するトランジスタのドレイン領域５
０５と接続した画素透明電極５１４が、上部電極２０４
と対向し液晶２０５に電圧を印加可能に構成される。ま
た、画素の階調性の向上やフリッカーの除去のための補
助容量を、もう１つの透明電極５１２と画素透明電極５
１４との間の容量結合で形成している。一方、赤外光透
過のための画素（領域）５０２では、トランジスタは構
成されていない。赤外光透過領域５０２では透明電極５
１２と対向電極２０４が液晶２０５及び層間絶縁膜５１
３，５１５を挟んで対向し、常に光を通している。尚、
上記画素構造と図９で示した等価回路図との対応におい
て、ＶC は上部電極（対向電極）２０４の電位を示し、
ＶCOM は透明電極５１２の電位を示す。
【００４５】なお、可視光を用いて表示する領域の液晶
層のギャップ厚さに対して、赤外光透過領域のギャップ
厚さを厚くして、より無反射条件とし光透過率を向上さ
せることは望ましい。これによって更なる特性向上を計
ることができる。
層のギャップ厚さに対して、赤外光透過領域のギャップ
厚さを厚くして、より無反射条件とし光透過率を向上さ
せることは望ましい。これによって更なる特性向上を計
ることができる。
【００４６】以上をまとめると、本実施例における視線
検知システムは以下の様に作用する。即ち、バックライ
ト光源１０１より発した光成分のうち、可視成分は、ス
イッチング素子により制御された電圧に従い画像を表示
する。同時に、画像表示手段の一部に設けられたＩＲ画
素の赤外光透過フィルターを通して、視線検知のための
赤外又は近赤外光が一定光量常に液晶表示装置を通過し
人眼に入る。人眼より反射された光は前述のように光電
変換装置上に導かれ、視線検知を行う。
検知システムは以下の様に作用する。即ち、バックライ
ト光源１０１より発した光成分のうち、可視成分は、ス
イッチング素子により制御された電圧に従い画像を表示
する。同時に、画像表示手段の一部に設けられたＩＲ画
素の赤外光透過フィルターを通して、視線検知のための
赤外又は近赤外光が一定光量常に液晶表示装置を通過し
人眼に入る。人眼より反射された光は前述のように光電
変換装置上に導かれ、視線検知を行う。
【００４７】この視線を検知する方法は、先に図３及び
図４で説明した方法及び原理に基づくものである。
図４で説明した方法及び原理に基づくものである。
【００４８】尚、図６に示したような本実施例におい
て、視線検知システムを構成している光電変換装置及び
制御回路等は特に限定されるものではない。たとえば図
１に示したような視線検知装置の構成を利用することが
できる。
て、視線検知システムを構成している光電変換装置及び
制御回路等は特に限定されるものではない。たとえば図
１に示したような視線検知装置の構成を利用することが
できる。
【００４９】また、図８に示したＩＲフィルターを用い
る代りに、可視光カットフィルターを用いることもでき
る。
る代りに、可視光カットフィルターを用いることもでき
る。
【００５０】本実施例によれば、視線検知のための照明
光源を新たに設ける必要がなくなるため、装置全体を小
型、軽量化できる。その結果、低コストでコンパクトな
視線検知機能付ビデオカメラ等の光学機器実現に寄与で
きる。
光源を新たに設ける必要がなくなるため、装置全体を小
型、軽量化できる。その結果、低コストでコンパクトな
視線検知機能付ビデオカメラ等の光学機器実現に寄与で
きる。
【００５１】実施例２ 本実施例では、Ｎｏｒｍａｌｌｙ ｂｌａｃｋ（電圧を
印加していない状態で黒）タイプの液晶表示パネルを用
いた場合の構成を示す。
印加していない状態で黒）タイプの液晶表示パネルを用
いた場合の構成を示す。
【００５２】視線検知システムの光学系の構成，液晶表
示パネルの概略的な構成はそれぞれ図６と図７のものを
適用可能であるので、ここでの説明は詳略する。回路構
成上は図１１に示す様に、赤外光透過画素（ＩＲ画素）
の液晶に印加する電圧｜ＶSS−ＶCOM ｜＞０を得るため
に、本実施例ではＶSS側の電位線を別途設けた。
示パネルの概略的な構成はそれぞれ図６と図７のものを
適用可能であるので、ここでの説明は詳略する。回路構
成上は図１１に示す様に、赤外光透過画素（ＩＲ画素）
の液晶に印加する電圧｜ＶSS−ＶCOM ｜＞０を得るため
に、本実施例ではＶSS側の電位線を別途設けた。
【００５３】その画素の断面図を図１２に示す。表示の
ための有効画素５０１は実施例１と同様に、ソース領域
５０３，ｎ型活性領域５０４，ドレイン領域５０５，ゲ
ート電極５０６を有するトランジスタと、該ドレイン領
域５０５とポリシリコン容量電極７０１の間の容量結合
により形成された補助容量と、該ドレイン領域５０５と
電気的に接続された透明電極５１４とを有している。一
方、赤外光透過画素５０２では、ＶSSが印加される透明
電極７０３はＰ+ シリコン層７０２を介して裏面電極７
０４と接続されている。全ての赤外光透過画素の裏面電
極７０４同士を電気的に接続することで、ＩＲ画素に共
通の電位ＶSSを与えることができる。この配線は、赤外
光の透過を妨げない透明電極や比較的薄いシリコン、又
はポリシリコンとすることが望ましいが、金属配線を上
部の素子分離領域とうまく重ねて構成することも可能で
ある。ＶSSには液晶の焼き付き現象を考慮して交流電圧
を印加することが望ましい。例えば｜ＶSS−ＶCOM｜が
常に同じになるように画像表示動作の時間の半分をＶSS
＝ＶCOM＋５（Ｖ）、残りの半分の時間をＶSS＝ＶCOM−
５（Ｖ）とすればよい。以上により、実施例１と同様の
効果が得られる。
ための有効画素５０１は実施例１と同様に、ソース領域
５０３，ｎ型活性領域５０４，ドレイン領域５０５，ゲ
ート電極５０６を有するトランジスタと、該ドレイン領
域５０５とポリシリコン容量電極７０１の間の容量結合
により形成された補助容量と、該ドレイン領域５０５と
電気的に接続された透明電極５１４とを有している。一
方、赤外光透過画素５０２では、ＶSSが印加される透明
電極７０３はＰ+ シリコン層７０２を介して裏面電極７
０４と接続されている。全ての赤外光透過画素の裏面電
極７０４同士を電気的に接続することで、ＩＲ画素に共
通の電位ＶSSを与えることができる。この配線は、赤外
光の透過を妨げない透明電極や比較的薄いシリコン、又
はポリシリコンとすることが望ましいが、金属配線を上
部の素子分離領域とうまく重ねて構成することも可能で
ある。ＶSSには液晶の焼き付き現象を考慮して交流電圧
を印加することが望ましい。例えば｜ＶSS−ＶCOM｜が
常に同じになるように画像表示動作の時間の半分をＶSS
＝ＶCOM＋５（Ｖ）、残りの半分の時間をＶSS＝ＶCOM−
５（Ｖ）とすればよい。以上により、実施例１と同様の
効果が得られる。
【００５４】更に、本実施例によれば、裏面電極７０４
の電位を任意に設定することにより、液晶の光透過率を
自由に設定できる点にある。これにより、バックライト
の光量と視線検知のための光量調整を独立に行うことの
でき、自由度の高いシステムを構成できる。また、ＩＲ
光を透過する画素の透過率は表示画像の明暗とは無関係
に制御できるので表示画像に係わらず安定した視線検知
を行なうことができる。
の電位を任意に設定することにより、液晶の光透過率を
自由に設定できる点にある。これにより、バックライト
の光量と視線検知のための光量調整を独立に行うことの
でき、自由度の高いシステムを構成できる。また、ＩＲ
光を透過する画素の透過率は表示画像の明暗とは無関係
に制御できるので表示画像に係わらず安定した視線検知
を行なうことができる。
【００５５】尚、本実施例では、補助容量をポリシリコ
ン容量電極７０１とＰ+ ドレイン領域５０５の間の容量
結合により構成したが、実施例１と同様に透明電極間の
容量結合で構成することも可能である。
ン容量電極７０１とＰ+ ドレイン領域５０５の間の容量
結合により構成したが、実施例１と同様に透明電極間の
容量結合で構成することも可能である。
【００５６】また、スイッチングトランジスタはＰ型Ｍ
ＯＳＴｒとしたが、ｎ型としても本実施例の効果を何ら
損うものではない。
ＯＳＴｒとしたが、ｎ型としても本実施例の効果を何ら
損うものではない。
【００５７】実施例３ 本実施例では、Ｒ．Ｇ．Ｂの各色のフィルターの配列を
夫々の原色が正三角形の頂点に位置するように配列（所
謂デルタ配列）し、素子分離領域を視線検出のための照
明光の透過領域として利用する画像表示手段について説
明する。
夫々の原色が正三角形の頂点に位置するように配列（所
謂デルタ配列）し、素子分離領域を視線検出のための照
明光の透過領域として利用する画像表示手段について説
明する。
【００５８】図１３は、本実施例の画像表示装置のカラ
ーフィルター層部分を示したものであり、図１３（ａ）
はその模式的断面図、図１３（ｂ）はその模式的平面図
である。図からわかる通り、カラー表示を行うＲ，Ｇ，
Ｂ画素を分離する領域は赤外光透過フィルター８０１で
覆われている。一方、画素配列は上記したようにデルタ
配列方式を採用した。この配列は、図１３（ｂ）の模式
的平面図に示される通り、一行毎に画素を横方向に０．
５画素ずらし、いずれの画素も最近接画素と同じ色のフ
ィルターを有さない構成をとることにより、斜め方向の
特定の色の線を見えにくくしている。このデルタ配列に
より、画像の鮮明度を高めることができる。
ーフィルター層部分を示したものであり、図１３（ａ）
はその模式的断面図、図１３（ｂ）はその模式的平面図
である。図からわかる通り、カラー表示を行うＲ，Ｇ，
Ｂ画素を分離する領域は赤外光透過フィルター８０１で
覆われている。一方、画素配列は上記したようにデルタ
配列方式を採用した。この配列は、図１３（ｂ）の模式
的平面図に示される通り、一行毎に画素を横方向に０．
５画素ずらし、いずれの画素も最近接画素と同じ色のフ
ィルターを有さない構成をとることにより、斜め方向の
特定の色の線を見えにくくしている。このデルタ配列に
より、画像の鮮明度を高めることができる。
【００５９】図１４は、図１３（ｂ）で示したうちの４
画素分を駆動するスイッチング素子層２０６の等価回路
を示したものである。図１４に示されている様に、全て
の画素は画像情報を表示する有効画素として用いること
ができる。一般には、図８で示した通り、画素と画素を
分離するためのブラックマトリックス３０２を必要とす
るが、本実施例では、このブラックマトリックスを省
き、素子分離領域の赤外光透過フィルターを通して故意
に光を透過させている。この赤外光透過フィルターによ
り、人間の目にはあたかも遮光領域が存在するかの様に
見える訳である。この構成により、ブラックマトリック
スを不要とするとももに、画像情報を１ｂｉｔたりとも
損うことなく、視線検知光を得ることができる。その結
果、新たな照明光源を設けることなく安価で高精細の表
示装置に視線検知機能の構成要素を付加することができ
る。
画素分を駆動するスイッチング素子層２０６の等価回路
を示したものである。図１４に示されている様に、全て
の画素は画像情報を表示する有効画素として用いること
ができる。一般には、図８で示した通り、画素と画素を
分離するためのブラックマトリックス３０２を必要とす
るが、本実施例では、このブラックマトリックスを省
き、素子分離領域の赤外光透過フィルターを通して故意
に光を透過させている。この赤外光透過フィルターによ
り、人間の目にはあたかも遮光領域が存在するかの様に
見える訳である。この構成により、ブラックマトリック
スを不要とするとももに、画像情報を１ｂｉｔたりとも
損うことなく、視線検知光を得ることができる。その結
果、新たな照明光源を設けることなく安価で高精細の表
示装置に視線検知機能の構成要素を付加することができ
る。
【００６０】尚、本実施例の応用は、液晶表示装置のみ
ならず、画素を分離する領域が赤外又は近赤外を透過さ
せることのできるあらゆる表示装置に適用することが可
能である。また、デルタ配列でない構造でも何ら特性を
変えることなく適用できることは言うまでもない。
ならず、画素を分離する領域が赤外又は近赤外を透過さ
せることのできるあらゆる表示装置に適用することが可
能である。また、デルタ配列でない構造でも何ら特性を
変えることなく適用できることは言うまでもない。
【００６１】以下、本発明に適用可能な光源の好適な例
について説明する。
について説明する。
【００６２】図２６は背面光源１０１の発光スペクトル
の一例を示している。本光源はカラー表示用であり、波
長４５０ｎｍ付近にピークを持つ青色光、５５０ｎｍ付
近にピークを持つ緑色（Ｇ）光、６７０ｎｍ付近にピー
クを持つ赤色光を有すると同時に、８５０〜９００ｎｍ
付近にピークを持つ赤外（ＩＲ）光を有している。Ｂ，
Ｇ，Ｒのピーク巾は、液晶パネル１０２のカラーフィル
ターの分光特性の各色のピーク巾より狭くし、表示カラ
ーが光源の特性で決まる様に設定することにより、安定
で優れた色再現性が得られる。本発明においてＩＲ光の
ピーク波長は人間の目に感じられない８５０ｎｍ以上
で、検出装置をシリコン半導体とした場合に充分感度が
とれる９５０ｎｍ以下であることが望ましい。
の一例を示している。本光源はカラー表示用であり、波
長４５０ｎｍ付近にピークを持つ青色光、５５０ｎｍ付
近にピークを持つ緑色（Ｇ）光、６７０ｎｍ付近にピー
クを持つ赤色光を有すると同時に、８５０〜９００ｎｍ
付近にピークを持つ赤外（ＩＲ）光を有している。Ｂ，
Ｇ，Ｒのピーク巾は、液晶パネル１０２のカラーフィル
ターの分光特性の各色のピーク巾より狭くし、表示カラ
ーが光源の特性で決まる様に設定することにより、安定
で優れた色再現性が得られる。本発明においてＩＲ光の
ピーク波長は人間の目に感じられない８５０ｎｍ以上
で、検出装置をシリコン半導体とした場合に充分感度が
とれる９５０ｎｍ以下であることが望ましい。
【００６３】図２７（ａ），図２７（ｂ）は、夫々背面
光源１０１の詳細な実施例を説明するための模式的説明
図である。
光源１０１の詳細な実施例を説明するための模式的説明
図である。
【００６４】発光する光源としては、蛍光ランプ、光ダ
イオード、ブラウン管の電子線による発光源又はプラズ
マ表示管、ＥＬ（エレクトロルミネセンス）管などが可
能である。本実施例では、Ｒ，Ｇ，Ｂ，ＩＲを全て一本
の管で発光させることが可能な蛍光ランプを用いた。
イオード、ブラウン管の電子線による発光源又はプラズ
マ表示管、ＥＬ（エレクトロルミネセンス）管などが可
能である。本実施例では、Ｒ，Ｇ，Ｂ，ＩＲを全て一本
の管で発光させることが可能な蛍光ランプを用いた。
【００６５】図２７（ａ）は模式的斜視図であり、図２
７（ｂ）はその模式的側断面図である。蛍光ランプ４０
４より四方に出射した光は反射板４０３により光カーテ
ン４０２へ集光される。光カーテン４０２は光源である
蛍光ランプ４０４に近く光束が多い部分で反射率が大き
く、光源から遠く光束が少ない部分では反射率が小さく
なる様にアルミニウムを蒸着した光半透過反射板であ
る。
７（ｂ）はその模式的側断面図である。蛍光ランプ４０
４より四方に出射した光は反射板４０３により光カーテ
ン４０２へ集光される。光カーテン４０２は光源である
蛍光ランプ４０４に近く光束が多い部分で反射率が大き
く、光源から遠く光束が少ない部分では反射率が小さく
なる様にアルミニウムを蒸着した光半透過反射板であ
る。
【００６６】光カーテン４０２で反射した光は反射板４
０３で反射し、光カーテンを透過した後、拡散板４０１
で錯乱し、均一な平面光に変換され、液晶パネル１０２
に入射する。
０３で反射し、光カーテンを透過した後、拡散板４０１
で錯乱し、均一な平面光に変換され、液晶パネル１０２
に入射する。
【００６７】図２８は蛍光ランプ４０４の詳細な構造で
ある。真空管６０１中に封入されたアノード６０２、グ
リッド６０３、フィラメント６０４は外部回路のバイア
ス電源６０５、バイアス抵抗６０６、フィラメント交流
電源６０７、カットオフバイアス電源６０８で所望の電
位に保たれる。動作は以下の様になる。フィラメント交
流電源６０７により熱されたフィラメント６０４から熱
電子が放出される、グリッド選択スイッチ６０９がＯＮ
されると、グリッド６０３は熱電子を引き寄せ、熱電子
はグリッドのすき間を通り、アノード６０２に衝突す
る。アノード６０２上には電子線で励起され発光する蛍
光体が塗ってあり、光を発する。
ある。真空管６０１中に封入されたアノード６０２、グ
リッド６０３、フィラメント６０４は外部回路のバイア
ス電源６０５、バイアス抵抗６０６、フィラメント交流
電源６０７、カットオフバイアス電源６０８で所望の電
位に保たれる。動作は以下の様になる。フィラメント交
流電源６０７により熱されたフィラメント６０４から熱
電子が放出される、グリッド選択スイッチ６０９がＯＮ
されると、グリッド６０３は熱電子を引き寄せ、熱電子
はグリッドのすき間を通り、アノード６０２に衝突す
る。アノード６０２上には電子線で励起され発光する蛍
光体が塗ってあり、光を発する。
【００６８】本実施例においては、図２６の様な発光ス
ペクトルを得るために、Ｒ，Ｇ，Ｂ，ＩＲの４種の蛍光
体をブレンドしたものが用いられている。尚、カットオ
フバイアス電源６０８は、グリッド選択スイッチ６０９
がＯＦＦの場合にフィラメント６０４がグリッド６０３
より必らず高電位にある様にすることにより、ＯＦＦ時
の不要な発光を抑制するためのものである。
ペクトルを得るために、Ｒ，Ｇ，Ｂ，ＩＲの４種の蛍光
体をブレンドしたものが用いられている。尚、カットオ
フバイアス電源６０８は、グリッド選択スイッチ６０９
がＯＦＦの場合にフィラメント６０４がグリッド６０３
より必らず高電位にある様にすることにより、ＯＦＦ時
の不要な発光を抑制するためのものである。
【００６９】また、本実施例に適用可能な別の光源の例
を図２９（ａ），図２９（ｂ）を用いて説明する。図２
９は集光部４０５を側面に有する平面型光源の図であ
り、蛍光ランプ４０４から発した光は反射板４０７ａに
より導光板４０６に導かれる。導光板中で散乱された光
は、上方へ均一な光を発する。下方へもれた光を有効利
用するために反射板４０７ｂが設けられている。尚、反
射板４０６ａ，４０７ｂは可視光のみならず赤外光もほ
ぼ１００％反射する材質を用いた。なお、更に均一性を
高めるために反射板，蛍光ランプを反対側にもう１組み
設けた構成とすることは望ましい。
を図２９（ａ），図２９（ｂ）を用いて説明する。図２
９は集光部４０５を側面に有する平面型光源の図であ
り、蛍光ランプ４０４から発した光は反射板４０７ａに
より導光板４０６に導かれる。導光板中で散乱された光
は、上方へ均一な光を発する。下方へもれた光を有効利
用するために反射板４０７ｂが設けられている。尚、反
射板４０６ａ，４０７ｂは可視光のみならず赤外光もほ
ぼ１００％反射する材質を用いた。なお、更に均一性を
高めるために反射板，蛍光ランプを反対側にもう１組み
設けた構成とすることは望ましい。
【００７０】このような構成をとることにより、光源を
先に説明した構成と比較してよりコンパクトにして、装
置全体を小型化できる。
先に説明した構成と比較してよりコンパクトにして、装
置全体を小型化できる。
【００７１】図３０、図３１の模式的側断面図を用いて
本発明に適用可能な光源の他の例を説明する。
本発明に適用可能な光源の他の例を説明する。
【００７２】本例の光源の特徴は、光源ユニット内に可
視光発光ランプ９０４と赤外光発光ランプ９０５を組み
込み、それぞれを独立に制御できる様にした点である。
図３０は、図２７で説明した形態の光源に適用した場合
であり、図３１は図２９の形態の光源に適用した場合の
それぞれの模式的側断面図であり、各部の役割は先に説
明した通りである。もちろん可視光、赤外光共に液晶パ
ネル１０２面内を均一な光量で照射できる様、ランプを
配置してある。
視光発光ランプ９０４と赤外光発光ランプ９０５を組み
込み、それぞれを独立に制御できる様にした点である。
図３０は、図２７で説明した形態の光源に適用した場合
であり、図３１は図２９の形態の光源に適用した場合の
それぞれの模式的側断面図であり、各部の役割は先に説
明した通りである。もちろん可視光、赤外光共に液晶パ
ネル１０２面内を均一な光量で照射できる様、ランプを
配置してある。
【００７３】図３０及び図３１に示される構成とするこ
とによって、画像表示に用いる可視光源の光量と、視線
検知に用いる赤外光源の光量を独立に制御することがで
きるために、それぞれを最適化できる。即ち、可視光源
の光量は観察者の意図に合わせて、或いは、外光の強弱
により調整できる一方、赤外光光量が、視線検知用セン
サーの感度、光学設計等に応じて、最適値に設定でき
る。従って、装置全体としてより自由度の高い設計がで
き、現実性の高い装置となる。
とによって、画像表示に用いる可視光源の光量と、視線
検知に用いる赤外光源の光量を独立に制御することがで
きるために、それぞれを最適化できる。即ち、可視光源
の光量は観察者の意図に合わせて、或いは、外光の強弱
により調整できる一方、赤外光光量が、視線検知用セン
サーの感度、光学設計等に応じて、最適値に設定でき
る。従って、装置全体としてより自由度の高い設計がで
き、現実性の高い装置となる。
【００７４】もちろん、画像表示装置のＩＲ画素の透過
率のコントロールを組合せることによって、より一層幅
広い範囲で光量調整することが可能となる。
率のコントロールを組合せることによって、より一層幅
広い範囲で光量調整することが可能となる。
【００７５】また、図３０，図３１に示される構成の場
合はＩＲ画素あるいはＩＲ透過領域の透過率を可変にす
る必要が必ずしもないため、制御系を含めてより構成を
簡略化することができる。
合はＩＲ画素あるいはＩＲ透過領域の透過率を可変にす
る必要が必ずしもないため、制御系を含めてより構成を
簡略化することができる。
【００７６】尚、各色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）のフィルターの透
過率特性を適宜選択することによって、あらためてＩＲ
フィルターを設けずとも本発明を実施することは可能で
ある。
過率特性を適宜選択することによって、あらためてＩＲ
フィルターを設けずとも本発明を実施することは可能で
ある。
【００７７】つまり、本例で用いるフィルター構成は図
１３（ａ），図１３（ｂ）のＩＲフィルターをブラック
マトリクスとし、図３２に示されるような透過率特性を
有する各色フィルターを用いることによっても良い。図
３２は本例に適したＲ，Ｇ，Ｂフィルター各々の光透過
率の波長依存性である。本例では、色フィルターの間は
ブラックマトリクス８０１で覆われ全ての画素はＲ，
Ｇ，Ｂのいずれかのフィルターにより覆われ、画像表示
に用いられている。しかし、フィルターの分光特性は、
いずれの色も赤外光領域（＞８０ｎｍ）を透過されるた
め、全ての画素を通して検知用の赤外光が透過する。
１３（ａ），図１３（ｂ）のＩＲフィルターをブラック
マトリクスとし、図３２に示されるような透過率特性を
有する各色フィルターを用いることによっても良い。図
３２は本例に適したＲ，Ｇ，Ｂフィルター各々の光透過
率の波長依存性である。本例では、色フィルターの間は
ブラックマトリクス８０１で覆われ全ての画素はＲ，
Ｇ，Ｂのいずれかのフィルターにより覆われ、画像表示
に用いられている。しかし、フィルターの分光特性は、
いずれの色も赤外光領域（＞８０ｎｍ）を透過されるた
め、全ての画素を通して検知用の赤外光が透過する。
【００７８】本例の効果は、全ての画素を表示に用いて
いるため、画質の劣化を全く伴わずに、視線検知のため
の赤外光を充分の光量で透過させることができることで
ある。
いるため、画質の劣化を全く伴わずに、視線検知のため
の赤外光を充分の光量で透過させることができることで
ある。
【００７９】本発明において、光源の形状、形態は上記
実施例で示した以外にも数多く考えられる。それらが、
視線検知に用いることのできる波長の光を充分に有すれ
ば本発明において十分に用いることができる。
実施例で示した以外にも数多く考えられる。それらが、
視線検知に用いることのできる波長の光を充分に有すれ
ば本発明において十分に用いることができる。
【００８０】またＲ，Ｇ，Ｂ，ＩＲ各フィルターの配置
も種々に考えられるが、表示パネル上に赤外光を有効に
透過させる領域が充分確保されていれば良い。
も種々に考えられるが、表示パネル上に赤外光を有効に
透過させる領域が充分確保されていれば良い。
【００８１】実施例４ 次に示す例は、視線検知を行なうための受光素子を液晶
パネル上に一体化した例である。図４０に本実施例の光
学機器の模式的構成図を示す。図中４００１は受光素子
を一体化した液晶パネルである。尚、図６と同じ番号の
部材は図６と同じ部材を示している。
パネル上に一体化した例である。図４０に本実施例の光
学機器の模式的構成図を示す。図中４００１は受光素子
を一体化した液晶パネルである。尚、図６と同じ番号の
部材は図６と同じ部材を示している。
【００８２】図１５は本実施例の画像表示装置の好適な
回路構成図の一例を示している。同図中、１００１は液
晶セルによる容量、１００２はその液晶セルに信号電位
を印加する、もしくはフォトダイオードなどの光電変換
素子１０１８と信号線１００３とを接続するスイッチン
グＴＦＴ（画素ＴＦＴ）、１００４は第一のトランスフ
ァゲート、１００５は第一のバッファ容量、１００６は
外部信号パルスを対応する第一のバッファ容量１００５
に蓄積するスイッチングＴＦＴ、１００７はスイッチン
グＴＦＴ１００６を駆動するための第一の水平シフトレ
ジスタ、１００８はスイッチングＴＦＴ１００２を駆動
するための垂直シフトレジスタ、１００９は外部信号入
力端、１０１０は第二のバッファ容量、１０１１は光電
変換素子１０１８からのセンサ出力を対応する第二のバ
ッファ容量１０１０に蓄積する第二のトランスファゲー
ト、１０１２は第二のバッファ容量１０１０に保持され
た光電変換素子からのセンサ出力信号を出力線１０１３
に順次出力するためのスイッチングＴＦＴ、１０１４は
スイッチングＴＦＴ１０１２を駆動するための第二の水
平シフトレジスタ、１０１５はセンサ出力信号を外部に
出力する出力端、１０１６は第二のバッファ容量１０１
０をリセットするためのリセットＴＦＴ、１０１７はリ
セット信号線、１０１９は選択トランジスタ、１０２０
は第２のリセット信号入力端、１０２１は映像信号入力
端、１０２２はサンプリング容量、１０２３はサンプリ
ングトランジスタである。
回路構成図の一例を示している。同図中、１００１は液
晶セルによる容量、１００２はその液晶セルに信号電位
を印加する、もしくはフォトダイオードなどの光電変換
素子１０１８と信号線１００３とを接続するスイッチン
グＴＦＴ（画素ＴＦＴ）、１００４は第一のトランスフ
ァゲート、１００５は第一のバッファ容量、１００６は
外部信号パルスを対応する第一のバッファ容量１００５
に蓄積するスイッチングＴＦＴ、１００７はスイッチン
グＴＦＴ１００６を駆動するための第一の水平シフトレ
ジスタ、１００８はスイッチングＴＦＴ１００２を駆動
するための垂直シフトレジスタ、１００９は外部信号入
力端、１０１０は第二のバッファ容量、１０１１は光電
変換素子１０１８からのセンサ出力を対応する第二のバ
ッファ容量１０１０に蓄積する第二のトランスファゲー
ト、１０１２は第二のバッファ容量１０１０に保持され
た光電変換素子からのセンサ出力信号を出力線１０１３
に順次出力するためのスイッチングＴＦＴ、１０１４は
スイッチングＴＦＴ１０１２を駆動するための第二の水
平シフトレジスタ、１０１５はセンサ出力信号を外部に
出力する出力端、１０１６は第二のバッファ容量１０１
０をリセットするためのリセットＴＦＴ、１０１７はリ
セット信号線、１０１９は選択トランジスタ、１０２０
は第２のリセット信号入力端、１０２１は映像信号入力
端、１０２２はサンプリング容量、１０２３はサンプリ
ングトランジスタである。
【００８３】なお、図示されていないが、パネルの画質
を向上させるために各画素に補助容量を設けることもで
きる。
を向上させるために各画素に補助容量を設けることもで
きる。
【００８４】この具体的な動作として、フォトダイオー
ドを有するＴＮ型液晶を用いたアクティブマトリクス型
素子の駆動を図１６に示したタイミング図を用いて説明
する。
ドを有するＴＮ型液晶を用いたアクティブマトリクス型
素子の駆動を図１６に示したタイミング図を用いて説明
する。
【００８５】まず、１ライン分の映像信号が外部信号入
力端１００９から順次入力される（図１６（ａ）参
照）。その映像信号に同期したパルスによって駆動して
いる第一の水平シフトレジスタ１００７により、スイッ
チングＴＦＴ１００６をＯＮする。これにより、各画素
の映像信号をバッファ容量１００５に転送する。この
時、光電変換素子１０１８が配置されている画素に対応
するバッファ容量１００５中の映像信号には、選択トラ
ンジスタ１０１９の切換により光電変換素子のリセット
信号に相当するビット信号がリセット信号入力端１０２
１から転送されている。１ラインの最終ビットのバッフ
ァ容量１００５への信号転送が終了した後、次のライン
の映像信号が外部信号入力端１００９に入力される前、
いわゆるブランキング期間に、まず所望行の画素ＴＦＴ
１００２をＯＮする（図１６（ｂ）参照）。次に、リセ
ットＴＦＴ１０１６をＯＮし、第二のバッファ容量１０
１０の電位をリセットする（図１６（ｃ）参照）。次
に、リセットＴＦＴ１０１６をＯＦＦし、第二のトラン
スファゲート１０１１をＯＮして、観察者眼からの反射
光を検出する光電変換素子１０１８からのセンサ出力を
第二のバッファ容量１０１０に読出す（図１６（ｄ）参
照）。
力端１００９から順次入力される（図１６（ａ）参
照）。その映像信号に同期したパルスによって駆動して
いる第一の水平シフトレジスタ１００７により、スイッ
チングＴＦＴ１００６をＯＮする。これにより、各画素
の映像信号をバッファ容量１００５に転送する。この
時、光電変換素子１０１８が配置されている画素に対応
するバッファ容量１００５中の映像信号には、選択トラ
ンジスタ１０１９の切換により光電変換素子のリセット
信号に相当するビット信号がリセット信号入力端１０２
１から転送されている。１ラインの最終ビットのバッフ
ァ容量１００５への信号転送が終了した後、次のライン
の映像信号が外部信号入力端１００９に入力される前、
いわゆるブランキング期間に、まず所望行の画素ＴＦＴ
１００２をＯＮする（図１６（ｂ）参照）。次に、リセ
ットＴＦＴ１０１６をＯＮし、第二のバッファ容量１０
１０の電位をリセットする（図１６（ｃ）参照）。次
に、リセットＴＦＴ１０１６をＯＦＦし、第二のトラン
スファゲート１０１１をＯＮして、観察者眼からの反射
光を検出する光電変換素子１０１８からのセンサ出力を
第二のバッファ容量１０１０に読出す（図１６（ｄ）参
照）。
【００８６】この時、光電変換素子として、例えばフォ
トダイオードなどの非増幅型の素子を用いた場合、第二
のバッファ容量１０１０に読出される信号振幅は、信号
電荷を蓄積しているフォトダイオードの容量とバッファ
容量１０１０との容量分割比で決まり、フォトダイオー
ドの容量と比較してバッファ容量１０１０が小さい程大
きくなる。更に、センサ信号出力端１０１５に読出され
る信号振幅は、バッファ容量１０１０と、信号出力線１
０１３に付加している容量との容量分割比で決まり、信
号出力線１０１３の付加容量に比較してバッファ容量１
０１０が大きい程大きくなる。従って、センサ信号出力
端１０１５に読出される信号振幅がもっとも大きくなる
ように、バッファ容量１０１０の値を決定するのが望ま
しい。尚、バッファ容量１０１０としては図示されるよ
うに独自に設けても良いし、配線の寄生容量を用いても
良い。
トダイオードなどの非増幅型の素子を用いた場合、第二
のバッファ容量１０１０に読出される信号振幅は、信号
電荷を蓄積しているフォトダイオードの容量とバッファ
容量１０１０との容量分割比で決まり、フォトダイオー
ドの容量と比較してバッファ容量１０１０が小さい程大
きくなる。更に、センサ信号出力端１０１５に読出され
る信号振幅は、バッファ容量１０１０と、信号出力線１
０１３に付加している容量との容量分割比で決まり、信
号出力線１０１３の付加容量に比較してバッファ容量１
０１０が大きい程大きくなる。従って、センサ信号出力
端１０１５に読出される信号振幅がもっとも大きくなる
ように、バッファ容量１０１０の値を決定するのが望ま
しい。尚、バッファ容量１０１０としては図示されるよ
うに独自に設けても良いし、配線の寄生容量を用いても
良い。
【００８７】センサ出力信号を読出した後に、第二のト
ランスファゲート１０１１をＯＦＦし、第一のトランス
ファゲート１００４をＯＮし、第一のバッファ容量１０
０５に転送された映像信号を各画素に転送する。この
時、光電変換素子１０１８にはリセット信号が転送さ
れ、センサ電位はリセットされる（図１６（ｅ）参
照）。これら一連の、センサ出力信号の読出し、映像信
号の各画素への転送、光電変換素子のリセットは、ブラ
ンキング期間を使って行われる。
ランスファゲート１０１１をＯＦＦし、第一のトランス
ファゲート１００４をＯＮし、第一のバッファ容量１０
０５に転送された映像信号を各画素に転送する。この
時、光電変換素子１０１８にはリセット信号が転送さ
れ、センサ電位はリセットされる（図１６（ｅ）参
照）。これら一連の、センサ出力信号の読出し、映像信
号の各画素への転送、光電変換素子のリセットは、ブラ
ンキング期間を使って行われる。
【００８８】次に、このような状況下での光電変換素子
１０１８の電位変化の一例を考えると、図１６（ｆ）の
様になる。同図（ｅ）のタイミングでブランキング期間
に光電変換素子のリセットが行われた後から、１フレー
ム後に同画素のスイッチングＴＦＴ１００２がＯＮする
まで、光電変換素子１０１８は光によって発生したキャ
リアを蓄積する。同図（ｄ）のタイミングで画素ＴＦＴ
１００２と、第二のトランスファゲート１０１１がＯＮ
すると、蓄積された信号電荷が第二のバッファ容量１０
１０に読出され、光電変換素子１０１８の電位は、第二
のバッファ容量１０１０との容量分割比で決まる値に落
ち着く。次いで、光電変換素子１０１８はリセットさ
れ、次フレームに相当する信号の蓄積を開始する。
１０１８の電位変化の一例を考えると、図１６（ｆ）の
様になる。同図（ｅ）のタイミングでブランキング期間
に光電変換素子のリセットが行われた後から、１フレー
ム後に同画素のスイッチングＴＦＴ１００２がＯＮする
まで、光電変換素子１０１８は光によって発生したキャ
リアを蓄積する。同図（ｄ）のタイミングで画素ＴＦＴ
１００２と、第二のトランスファゲート１０１１がＯＮ
すると、蓄積された信号電荷が第二のバッファ容量１０
１０に読出され、光電変換素子１０１８の電位は、第二
のバッファ容量１０１０との容量分割比で決まる値に落
ち着く。次いで、光電変換素子１０１８はリセットさ
れ、次フレームに相当する信号の蓄積を開始する。
【００８９】また、液晶表示装置として働く表示画素の
電位変化を考えると、図１６（ｇ）の様になる。同図
（ｅ）のタイミングで１ラインごとに映像信号電圧が転
送され、１フレームの間保持される。その信号電圧に応
じて液晶セルの透過率が変化し、所望の濃淡を有した映
像を表示する。
電位変化を考えると、図１６（ｇ）の様になる。同図
（ｅ）のタイミングで１ラインごとに映像信号電圧が転
送され、１フレームの間保持される。その信号電圧に応
じて液晶セルの透過率が変化し、所望の濃淡を有した映
像を表示する。
【００９０】映像信号の印加形式としては、直流電流成
分による液晶分子の焼き付きなどの問題を解決するため
に、フレーム反転駆動、１Ｈ反転駆動、ドット反転駆動
などが提案されているが、本発明においてはこれら信号
印加方式のいずれにも限定されるものではない。センサ
出力信号の読出しは図１６（ｈ）に示したように、ブラ
ンキング期間に第二のバッファ容量１０１０に転送され
たセンサ出力信号は、一水平走査期間に第二の水平シフ
トレジスタ１０１４によってＯＮするスイッチングＴＦ
Ｔ１０１２によって、バッファ容量１０１０のそれぞれ
の信号が信号出力端１０１５に読出される。光電変換素
子の配置形態により、隣接した表示素子に保持されてい
る映像信号もバッファ容量１０１６に読出される場合が
ある。この時、光電変換素子からの信号が転送されるタ
イミングに同期してサンプリング容量１０２２にサンプ
リングする事で、センサ出力信号のみを取出すことがで
きる。また、シフトレジスタ１０１４でＯＮ／ＯＦＦす
るスイッチを切換えてセンサ出力信号のみを取出すよう
にしても良い。
分による液晶分子の焼き付きなどの問題を解決するため
に、フレーム反転駆動、１Ｈ反転駆動、ドット反転駆動
などが提案されているが、本発明においてはこれら信号
印加方式のいずれにも限定されるものではない。センサ
出力信号の読出しは図１６（ｈ）に示したように、ブラ
ンキング期間に第二のバッファ容量１０１０に転送され
たセンサ出力信号は、一水平走査期間に第二の水平シフ
トレジスタ１０１４によってＯＮするスイッチングＴＦ
Ｔ１０１２によって、バッファ容量１０１０のそれぞれ
の信号が信号出力端１０１５に読出される。光電変換素
子の配置形態により、隣接した表示素子に保持されてい
る映像信号もバッファ容量１０１６に読出される場合が
ある。この時、光電変換素子からの信号が転送されるタ
イミングに同期してサンプリング容量１０２２にサンプ
リングする事で、センサ出力信号のみを取出すことがで
きる。また、シフトレジスタ１０１４でＯＮ／ＯＦＦす
るスイッチを切換えてセンサ出力信号のみを取出すよう
にしても良い。
【００９１】この時、シフトレジスタ１０１４の動作
は、シフトレジスタ１００７と同期しても非同期でもい
ずれでもよい。また、これらのシフトレジスタを同期さ
せて、シフトレジスタ１０１４とシフトレジスタ１００
７とを同一のクロックで駆動することも構成上可能であ
る。また、センサ出力信号の読み出し部であるところの
１０１０〜１０１７は、光電変換素子１０１８と接続し
ている信号線１００３とのみ接続しても良いし、信号線
全てと接続してセンサ出力信号を読出し、センサ信号出
力端１０１５以後の信号処理でセンサ信号を抽出しても
良い。
は、シフトレジスタ１００７と同期しても非同期でもい
ずれでもよい。また、これらのシフトレジスタを同期さ
せて、シフトレジスタ１０１４とシフトレジスタ１００
７とを同一のクロックで駆動することも構成上可能であ
る。また、センサ出力信号の読み出し部であるところの
１０１０〜１０１７は、光電変換素子１０１８と接続し
ている信号線１００３とのみ接続しても良いし、信号線
全てと接続してセンサ出力信号を読出し、センサ信号出
力端１０１５以後の信号処理でセンサ信号を抽出しても
良い。
【００９２】図１７に本実施例で用いている映像表示用
画素及び光電変換素子の模式断面図を示す。同図におい
て、１２０１は透明絶縁基板、１２０２はスイッチング
ＴＦＴ１００２のゲート電極であり、本装置を駆動する
水平配線に接続している。１２０３はスイッチングＴＦ
Ｔ１００２のソース領域であり、垂直配線（信号線１０
０３）に接続している。１２０４はスイッチングＴＦＴ
１００２のチャネル領域、１２０５はスイッチングＴＦ
Ｔ１００２のドレイン領域であり、１２０６は層間絶縁
膜である。１２１０は絶縁層で、一部はゲート電極１２
０２と半導体層（１２０３，１２０４，１２０５）との
間を電気的に絶縁するゲート絶縁層として機能する。ま
た、ＴＦＴ部及び光電変換部を形成する半導体層（１２
０３，１２０４，１２０５，１２０８）は遮光手段１２
１１により基板１２０１側からの光入射が半導体層に達
しないよう遮光することが望ましい。
画素及び光電変換素子の模式断面図を示す。同図におい
て、１２０１は透明絶縁基板、１２０２はスイッチング
ＴＦＴ１００２のゲート電極であり、本装置を駆動する
水平配線に接続している。１２０３はスイッチングＴＦ
Ｔ１００２のソース領域であり、垂直配線（信号線１０
０３）に接続している。１２０４はスイッチングＴＦＴ
１００２のチャネル領域、１２０５はスイッチングＴＦ
Ｔ１００２のドレイン領域であり、１２０６は層間絶縁
膜である。１２１０は絶縁層で、一部はゲート電極１２
０２と半導体層（１２０３，１２０４，１２０５）との
間を電気的に絶縁するゲート絶縁層として機能する。ま
た、ＴＦＴ部及び光電変換部を形成する半導体層（１２
０３，１２０４，１２０５，１２０８）は遮光手段１２
１１により基板１２０１側からの光入射が半導体層に達
しないよう遮光することが望ましい。
【００９３】映像表示用画素においては、このドレイン
領域１２０５の直上に設けられたコンタクトホールを介
して、例えばＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄ
ｅ）などの材料を用いて形成された透明画素電極１２０
７が接続される。透明画素電極１２０７に印加される信
号に応じて透明画素電極上の液晶の透過率が変化し、所
望の映像を表示する。
領域１２０５の直上に設けられたコンタクトホールを介
して、例えばＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄ
ｅ）などの材料を用いて形成された透明画素電極１２０
７が接続される。透明画素電極１２０７に印加される信
号に応じて透明画素電極上の液晶の透過率が変化し、所
望の映像を表示する。
【００９４】遮光手段は光の入射方向から最も好適な位
置に配置されるべきである。たとえば、ＴＦＴの半導体
層の側壁をおおうように遮光手段を配置することはさら
に効果的な遮光を行なうことができ好ましい。
置に配置されるべきである。たとえば、ＴＦＴの半導体
層の側壁をおおうように遮光手段を配置することはさら
に効果的な遮光を行なうことができ好ましい。
【００９５】また、光電変換素子においては、ドレイン
領域１２０５の中にドレイン領域と反対導電型の半導体
領域１２０８が設けられており、この半導体領域１２０
８の直上に設けられたコンタクトホールを介して電極１
２０９が接続される。光電変換素子部のドレイン領域１
２０５と反対導電型の半導体領域１２０８とが、まず、
逆バイアス状態になる様に、ブランキング期間にリセッ
ト電圧が印加される。次いで、スイッチングＴＦＴ１０
０２をＯＦＦし、ドレイン領域１２０５を電気的にフロ
ーテイング状態にする。ドレイン領域１２０５と半導体
領域１２０８との間には空乏層が広がっており、光励起
により発生した電子・正孔対は、空乏層に捕らえられる
とその電界にひかれ、一方は電極１２０９で消滅し、他
方は空乏層容量に蓄積し光信号となる。
領域１２０５の中にドレイン領域と反対導電型の半導体
領域１２０８が設けられており、この半導体領域１２０
８の直上に設けられたコンタクトホールを介して電極１
２０９が接続される。光電変換素子部のドレイン領域１
２０５と反対導電型の半導体領域１２０８とが、まず、
逆バイアス状態になる様に、ブランキング期間にリセッ
ト電圧が印加される。次いで、スイッチングＴＦＴ１０
０２をＯＦＦし、ドレイン領域１２０５を電気的にフロ
ーテイング状態にする。ドレイン領域１２０５と半導体
領域１２０８との間には空乏層が広がっており、光励起
により発生した電子・正孔対は、空乏層に捕らえられる
とその電界にひかれ、一方は電極１２０９で消滅し、他
方は空乏層容量に蓄積し光信号となる。
【００９６】光電変換素子の構造，構成は上記説明した
ものに限られるものではない。ショットキ接合や半導体
層にＳｉＧｅ層を用いたり、素子の裏面に高反射率を有
する膜を配置し更に光利用効率を用いた構造のものでも
良い。また、光電変換素子は透明基板上に必ずしも設け
る必要もない。
ものに限られるものではない。ショットキ接合や半導体
層にＳｉＧｅ層を用いたり、素子の裏面に高反射率を有
する膜を配置し更に光利用効率を用いた構造のものでも
良い。また、光電変換素子は透明基板上に必ずしも設け
る必要もない。
【００９７】以上説明したような構成及び駆動法を実施
することにより、
することにより、
【００９８】（１）視線検知用センサであるところの光
電変換素子を画像表示装置と別個に配置する必要がな
く、システムの小型化、コストダウンを計ることができ
る。
電変換素子を画像表示装置と別個に配置する必要がな
く、システムの小型化、コストダウンを計ることができ
る。
【００９９】（２）画像表示装置本来の駆動回路を視線
検知用センサの駆動回路と併用しているため、視線検知
用センサの駆動回路を新たに設ける必要がない、もしく
は大幅に簡略化できる。
検知用センサの駆動回路と併用しているため、視線検知
用センサの駆動回路を新たに設ける必要がない、もしく
は大幅に簡略化できる。
【０１００】もちろん、光電変換素子は画像性に影響の
ない範囲内で分布させ、数を決めることができるが、そ
の個数や配置の仕方は、視線検知用のセンサとして使用
する必要充分な視線情報が得られるように決められるべ
きである。
ない範囲内で分布させ、数を決めることができるが、そ
の個数や配置の仕方は、視線検知用のセンサとして使用
する必要充分な視線情報が得られるように決められるべ
きである。
【０１０１】実施例５ 図１８は本実施例における画像表示装置の好適な別の回
路構成図の一例を示している。同図において、図１５と
同一符号のものは同一部材を示しており再度の説明は省
略する。
路構成図の一例を示している。同図において、図１５と
同一符号のものは同一部材を示しており再度の説明は省
略する。
【０１０２】本実施例では、図１５で示した外部信号パ
ルスを対応する第一のバッファ容量１００５に蓄積する
スイッチングＴＦＴ１００６と、第二のバッファ容量１
０１０に保持された光電変換素子１０１８からのセンサ
出力信号を出力線１０１３に順次出力されるためのスイ
ッチングＴＦＴ１０１２とが、一つの水平シフトレジス
タ１００７で駆動される。駆動タイミングは図１６に示
した通りであり、１水平走査期間にセンサ出力信号の読
出し、次フレームの光信号の蓄積、第一のバッファ容量
１００５への映像信号の転送が行われ、ブランキング期
間にセンサ出力信号の第二のバッファ容量１０１０への
転送、光電変換素子１０１８のリセット、液晶セル１０
０１への映像信号の転送が行われる。
ルスを対応する第一のバッファ容量１００５に蓄積する
スイッチングＴＦＴ１００６と、第二のバッファ容量１
０１０に保持された光電変換素子１０１８からのセンサ
出力信号を出力線１０１３に順次出力されるためのスイ
ッチングＴＦＴ１０１２とが、一つの水平シフトレジス
タ１００７で駆動される。駆動タイミングは図１６に示
した通りであり、１水平走査期間にセンサ出力信号の読
出し、次フレームの光信号の蓄積、第一のバッファ容量
１００５への映像信号の転送が行われ、ブランキング期
間にセンサ出力信号の第二のバッファ容量１０１０への
転送、光電変換素子１０１８のリセット、液晶セル１０
０１への映像信号の転送が行われる。
【０１０３】本実施例においても、センサ出力信号の読
出し部１０１０〜１０１７は、光電変換素子１０１８と
接続している信号線とのみ接続しても良いし、信号線全
てと接続してセンサ出力信号を読出し、センサ信号出力
端１０１５以後の信号処理でセンサ信号を抽出しても良
い。
出し部１０１０〜１０１７は、光電変換素子１０１８と
接続している信号線とのみ接続しても良いし、信号線全
てと接続してセンサ出力信号を読出し、センサ信号出力
端１０１５以後の信号処理でセンサ信号を抽出しても良
い。
【０１０４】本実施例では、実施例４で得られる効果に
加えて、水平シフトレジスタが１系統のみですむことか
ら、より一層のパネルサイズの縮小、駆動回路の簡略
化、プロセス歩留りの向上をはかることができる。
加えて、水平シフトレジスタが１系統のみですむことか
ら、より一層のパネルサイズの縮小、駆動回路の簡略
化、プロセス歩留りの向上をはかることができる。
【０１０５】実施例６ 図１９は本実施例における画像表示装置の好適な更に別
の回路構成図の一例を示している。同図において、図１
５と同一符号のものは同一部材を示しており、再度の説
明は省略する。
の回路構成図の一例を示している。同図において、図１
５と同一符号のものは同一部材を示しており、再度の説
明は省略する。
【０１０６】本実施例では、映像信号を１ラインごとに
一括して転送するのではなく、水平走査期間に各画素に
順次転送してゆくものである。
一括して転送するのではなく、水平走査期間に各画素に
順次転送してゆくものである。
【０１０７】本実施例の具体的な動作を図２０に示した
タイミング図を用いて説明する。ここで、ｎ行目に接続
するスイッチングＴＦＴを１００２，ｎ＋１行目に接続
するＴＦＴを１００２’とする。
タイミング図を用いて説明する。ここで、ｎ行目に接続
するスイッチングＴＦＴを１００２，ｎ＋１行目に接続
するＴＦＴを１００２’とする。
【０１０８】まず、１ライン分の映像信号が外部信号入
力端１００９から順次入力される（図２０（ａ）参
照）。その映像信号の周波数に同期したパルスによって
駆動している第一の水平シフトレジスタ１００７によっ
てＯＮするスイッチングＴＦＴ１００６、及び垂直シフ
トレジスタ１００８によってＯＮするスイッチングＴＦ
Ｔ１００２（図２０（ｂ））によって、映像信号を１ラ
インの各画素に順次転送する。この時、光電変換素子１
０１８が配置されている画素にはリセット信号が転送さ
れる。１ラインの最終ビットの画素への信号転送が終了
した後、スイッチングＴＦＴ１００２はＯＦＦする（図
２０（ｂ）参照）。次に、リセットＴＦＴ１０１６をＯ
Ｎしてバッファ容量１０１０の電位をリセットする（図
２０（ｃ）参照）。次に、リセットＴＦＴ１０１６をＯ
ＦＦし、スイッチングＴＦＴ１００２’をＯＮし、第二
のトランスファゲート１０１１をＯＮして、光電変換素
子１０１８からのセンサ出力信号をバッファ容量１０１
０に転送する（図２０（ｄ）参照）。センサ出力信号を
読出した後に、トランスファゲート１０１１をＯＦＦし
た後、次フレームの映像信号がスイッチングＴＦＴ１０
０６，１００２’を通して転送される。
力端１００９から順次入力される（図２０（ａ）参
照）。その映像信号の周波数に同期したパルスによって
駆動している第一の水平シフトレジスタ１００７によっ
てＯＮするスイッチングＴＦＴ１００６、及び垂直シフ
トレジスタ１００８によってＯＮするスイッチングＴＦ
Ｔ１００２（図２０（ｂ））によって、映像信号を１ラ
インの各画素に順次転送する。この時、光電変換素子１
０１８が配置されている画素にはリセット信号が転送さ
れる。１ラインの最終ビットの画素への信号転送が終了
した後、スイッチングＴＦＴ１００２はＯＦＦする（図
２０（ｂ）参照）。次に、リセットＴＦＴ１０１６をＯ
Ｎしてバッファ容量１０１０の電位をリセットする（図
２０（ｃ）参照）。次に、リセットＴＦＴ１０１６をＯ
ＦＦし、スイッチングＴＦＴ１００２’をＯＮし、第二
のトランスファゲート１０１１をＯＮして、光電変換素
子１０１８からのセンサ出力信号をバッファ容量１０１
０に転送する（図２０（ｄ）参照）。センサ出力信号を
読出した後に、トランスファゲート１０１１をＯＦＦし
た後、次フレームの映像信号がスイッチングＴＦＴ１０
０６，１００２’を通して転送される。
【０１０９】次に、このような状況下での光電変換素子
１０１８の電位変化を考えると、図２０（ｅ）の様にな
る。同図（ａ）のタイミングで光電変換素子のリセット
が行われた後から、１フレーム後に同画素のスイッチン
グＴＦＴ１００２，スイッチングＴＦＴ１０１１がＯＮ
するまで、光電変換素子は光によって発生したキャリア
を蓄積する。この時、各画素の蓄積時間は１ライン内で
最大１水平期間分の差が生じるが、このずれ時間は画素
数，駆動タイミングで一意に決まるものであり、外部補
正が可能である。蓄積したキャリアは図２０（ｄ）のタ
イミングでバッファ容量１０１０に読出される。
１０１８の電位変化を考えると、図２０（ｅ）の様にな
る。同図（ａ）のタイミングで光電変換素子のリセット
が行われた後から、１フレーム後に同画素のスイッチン
グＴＦＴ１００２，スイッチングＴＦＴ１０１１がＯＮ
するまで、光電変換素子は光によって発生したキャリア
を蓄積する。この時、各画素の蓄積時間は１ライン内で
最大１水平期間分の差が生じるが、このずれ時間は画素
数，駆動タイミングで一意に決まるものであり、外部補
正が可能である。蓄積したキャリアは図２０（ｄ）のタ
イミングでバッファ容量１０１０に読出される。
【０１１０】また、液晶表示装置として働く表示画素の
電位変化を考えると、図２０（ｆ）の様になる。スイッ
チングＴＦＴ１００２がＯＮした後、同図（ａ）のタイ
ミングで順次映像が転送され１フレームの間保持され
る。その信号電圧に応じて液晶セルの透過率が変化し、
所望の映像を表示する。センサ出力信号の読出しは、図
２０（ｇ）に示したように、バッファ容量１０１０に転
送されたセンサ出力信号は、第二の水平シフトレジスタ
１０１４によってＯＮするスイッチングＴＦＴ１０１２
によって、順次、信号出力端１０１５に読み出される。
本実施例では、実施例４で得られる効果に加えて、さら
にパネルサイズの縮小、駆動回路の簡略化を行なうこと
ができる。
電位変化を考えると、図２０（ｆ）の様になる。スイッ
チングＴＦＴ１００２がＯＮした後、同図（ａ）のタイ
ミングで順次映像が転送され１フレームの間保持され
る。その信号電圧に応じて液晶セルの透過率が変化し、
所望の映像を表示する。センサ出力信号の読出しは、図
２０（ｇ）に示したように、バッファ容量１０１０に転
送されたセンサ出力信号は、第二の水平シフトレジスタ
１０１４によってＯＮするスイッチングＴＦＴ１０１２
によって、順次、信号出力端１０１５に読み出される。
本実施例では、実施例４で得られる効果に加えて、さら
にパネルサイズの縮小、駆動回路の簡略化を行なうこと
ができる。
【０１１１】また、本実施例と実施例５とを組み合わせ
て、一組の水平シフトレジスタで駆動することも当然可
能である。
て、一組の水平シフトレジスタで駆動することも当然可
能である。
【０１１２】実施例７ 図２１は本実施例における画像表示装置の好適な別の回
路構成図の一例を示している。同図において、図１５と
同一符号のものは同一部材を示しており、再度の説明は
省略する。
路構成図の一例を示している。同図において、図１５と
同一符号のものは同一部材を示しており、再度の説明は
省略する。
【０１１３】本実施例では、映像信号を１ラインごとに
一括して転送するものではなく、水平走査期間に各画素
に順次転送してゆくものであり、また光電変換素子１０
１８からの出力を１ラインごとに一括して転送，出力す
るのではなく、１水平走査期間に各画素から順次読出す
ものである。
一括して転送するものではなく、水平走査期間に各画素
に順次転送してゆくものであり、また光電変換素子１０
１８からの出力を１ラインごとに一括して転送，出力す
るのではなく、１水平走査期間に各画素から順次読出す
ものである。
【０１１４】本実施例の具体的な動作を図２２に示した
タイミング図を用いて説明する。
タイミング図を用いて説明する。
【０１１５】まず、ブランキング期間に信号出力端１０
１５につながる信号出力線１０１３を、リセットＴＦＴ
１０１６をＯＮしてリセットする（図２２（ａ）参
照）。次に、リセットＴＦＴ１０１６をＯＦＦし、ある
ラインのスイッチングＴＦＴ１００２をＯＮする。そし
て、１水平走査期間に水平シフトレジスタ１０１４と１
００７とを交互に動作させ、各信号線１００３につなが
るスイッチングＴＦＴ１０１２，１００６を交互にＯ
Ｎ，ＯＦＦさせる。そして、第二の水平シフトレジスタ
１０１４によって、ある信号線１００３につながるスイ
ッチングＴＦＴ１０１２がＯＮし、光電変換素子１０１
８からのセンサ出力信号が信号出力端１０１５に読出さ
れる（図２２（ｂ）参照）。スイッチングＴＦＴ１０１
２がＯＦＦした後、水平シフトレジスタ１００７によっ
て、ある信号線１００３につながるスイッチングＴＦＴ
１００６がＯＮし、外部信号入力端１００９より入力さ
れた映像信号がスイッチングＴＦＴ１００６，スイッチ
ングＴＦＴ１００２を通して画素に転送される。この
時、光電変換素子１０１８が配置されている画素には図
１５を用いて説明されたようにリセット信号に相当する
信号が転送されている（図２２（ｃ）参照）。続いて、
各信号線につながるスイッチングＴＦＴ１０１２と１０
０６とが順次ＯＮ，ＯＦＦしてゆき、センサ出力信号の
読出しと映像信号の書込みが行われる。
１５につながる信号出力線１０１３を、リセットＴＦＴ
１０１６をＯＮしてリセットする（図２２（ａ）参
照）。次に、リセットＴＦＴ１０１６をＯＦＦし、ある
ラインのスイッチングＴＦＴ１００２をＯＮする。そし
て、１水平走査期間に水平シフトレジスタ１０１４と１
００７とを交互に動作させ、各信号線１００３につなが
るスイッチングＴＦＴ１０１２，１００６を交互にＯ
Ｎ，ＯＦＦさせる。そして、第二の水平シフトレジスタ
１０１４によって、ある信号線１００３につながるスイ
ッチングＴＦＴ１０１２がＯＮし、光電変換素子１０１
８からのセンサ出力信号が信号出力端１０１５に読出さ
れる（図２２（ｂ）参照）。スイッチングＴＦＴ１０１
２がＯＦＦした後、水平シフトレジスタ１００７によっ
て、ある信号線１００３につながるスイッチングＴＦＴ
１００６がＯＮし、外部信号入力端１００９より入力さ
れた映像信号がスイッチングＴＦＴ１００６，スイッチ
ングＴＦＴ１００２を通して画素に転送される。この
時、光電変換素子１０１８が配置されている画素には図
１５を用いて説明されたようにリセット信号に相当する
信号が転送されている（図２２（ｃ）参照）。続いて、
各信号線につながるスイッチングＴＦＴ１０１２と１０
０６とが順次ＯＮ，ＯＦＦしてゆき、センサ出力信号の
読出しと映像信号の書込みが行われる。
【０１１６】尚、この時の光電変換素子の電位変化を図
２２（ｄ）に、液晶表示装置として働く表示画素の電位
変化を図２２（ｅ）に示している。
２２（ｄ）に、液晶表示装置として働く表示画素の電位
変化を図２２（ｅ）に示している。
【０１１７】本実施例においては、実施例６と比べ、さ
らにパネルサイズの縮小，駆動回路の簡略化をはかるこ
とが可能になる。
らにパネルサイズの縮小，駆動回路の簡略化をはかるこ
とが可能になる。
【０１１８】実施例８ 図２３は本実施例における画像表示装置の別の模式的な
回路構成図を示している。本実施例の駆動は実施例７と
ほぼ同様であり、センサ出力の読出し用のスイッチング
ＴＦＴ１０１２と外部映像信号転送用のスイッチングＴ
ＦＴ１００６のＯＮ／ＯＦＦ信号を、１つのシフトレジ
スタ１００７と、ＡＮＤロジック１８０３と、２つの制
御信号１８０１，１８０２によって発生させているもの
である。
回路構成図を示している。本実施例の駆動は実施例７と
ほぼ同様であり、センサ出力の読出し用のスイッチング
ＴＦＴ１０１２と外部映像信号転送用のスイッチングＴ
ＦＴ１００６のＯＮ／ＯＦＦ信号を、１つのシフトレジ
スタ１００７と、ＡＮＤロジック１８０３と、２つの制
御信号１８０１，１８０２によって発生させているもの
である。
【０１１９】これにより、ただ１つのシフトレジスタ
で、本発明の効果を実現することができる。本実施例で
は、ＡＮＤロジックと２つの制御信号という組み合わせ
で上記の制御を行っているが、この組み合わせに限るも
のではなく、他の構成においても同様に作用させられる
ことは言うまでもない。
で、本発明の効果を実現することができる。本実施例で
は、ＡＮＤロジックと２つの制御信号という組み合わせ
で上記の制御を行っているが、この組み合わせに限るも
のではなく、他の構成においても同様に作用させられる
ことは言うまでもない。
【０１２０】実施例９ 本実施例では、実施例５〜８で示したような回路構成を
有する画像表示装置に適用可能な映像表示用画素及び光
電変換素子構造の異なる例を示す。
有する画像表示装置に適用可能な映像表示用画素及び光
電変換素子構造の異なる例を示す。
【０１２１】図２４は本実施例における装置の模式断面
図である。同図において、１９０１はデバイスを支持す
るための透明絶縁基板であり、接着層１９０２を介して
デバイス基板１９０５と接続されている。ドレイン領域
１２０５下の透明絶縁基板１２０１に設けられたコンタ
クトホールを介して、基板裏面側に裏面取りだし電極１
９０３が設けられ、これを介して透明画素電極１２０７
がＴＦＴのドレイン領域１２０５に接続される。１９０
４は光電変換素子部のＴＦＴへの光の漏れこみを防ぐた
めの遮光層であり、本実施例では裏面取りだし電極１９
０３の形成時に同時に形成される。また望ましくは光キ
ャリアを発生する半導体領域全体を覆うように形成され
る。本実施例のような構成をとれば、画素電極１２０７
が、より平坦に形成でき、液晶の配向乱れを低減して、
表示品質を向上できると共に、光電変換素子を裏面から
遮光でき、液晶表示用のバックライト等からの漏れ光を
低減して、高Ｓ／Ｎの光検出を行うことができる。
図である。同図において、１９０１はデバイスを支持す
るための透明絶縁基板であり、接着層１９０２を介して
デバイス基板１９０５と接続されている。ドレイン領域
１２０５下の透明絶縁基板１２０１に設けられたコンタ
クトホールを介して、基板裏面側に裏面取りだし電極１
９０３が設けられ、これを介して透明画素電極１２０７
がＴＦＴのドレイン領域１２０５に接続される。１９０
４は光電変換素子部のＴＦＴへの光の漏れこみを防ぐた
めの遮光層であり、本実施例では裏面取りだし電極１９
０３の形成時に同時に形成される。また望ましくは光キ
ャリアを発生する半導体領域全体を覆うように形成され
る。本実施例のような構成をとれば、画素電極１２０７
が、より平坦に形成でき、液晶の配向乱れを低減して、
表示品質を向上できると共に、光電変換素子を裏面から
遮光でき、液晶表示用のバックライト等からの漏れ光を
低減して、高Ｓ／Ｎの光検出を行うことができる。
【０１２２】また、図２５に示されるように、基板裏面
側より反対導電型の半導体領域１２０８を設け、裏面側
より電極１２０９を取り出す様な構成も取り得ることは
言うまでもない。この場合もＴＦＴ領域全体を充分遮光
することが望ましい。
側より反対導電型の半導体領域１２０８を設け、裏面側
より電極１２０９を取り出す様な構成も取り得ることは
言うまでもない。この場合もＴＦＴ領域全体を充分遮光
することが望ましい。
【０１２３】上記実施例４〜９では光電変換手段として
ＰＮ−Ｐｈｏｔｏ Ｄｉｏｄｅを用いて説明してきた
が、光電変換手段はこれに限るものではない。例えば、
増幅型の光電変換素子を用いれば、センサ出力信号の読
出し時のゲイン低下を低減することができ、観察者の視
線の検出をより高感度で行うことが可能となる。
ＰＮ−Ｐｈｏｔｏ Ｄｉｏｄｅを用いて説明してきた
が、光電変換手段はこれに限るものではない。例えば、
増幅型の光電変換素子を用いれば、センサ出力信号の読
出し時のゲイン低下を低減することができ、観察者の視
線の検出をより高感度で行うことが可能となる。
【０１２４】また、一般に視線検知用の照明には、観察
者が認知しないように、可視領域外、主に赤外光が用い
られる。そのため通常、光電変換手段の手前に可視カッ
トフィルターをおき、迷光を低減しているが、主に赤外
域に感度を有する光電変換手段、例えば、ＰｔＳｉショ
ットキー接合（ＩＥＥＥ ＥＤ ＭＡＹ １９９１．Ｐ
１０９４〜）やＨｇＣｄＴｅ（ＩＥＥＥ ＥＤ ＭＡＹ
１９９１．Ｐ１１０４〜）などを用いれば、特にフィ
ルター手段を設ける必要がなくなる。
者が認知しないように、可視領域外、主に赤外光が用い
られる。そのため通常、光電変換手段の手前に可視カッ
トフィルターをおき、迷光を低減しているが、主に赤外
域に感度を有する光電変換手段、例えば、ＰｔＳｉショ
ットキー接合（ＩＥＥＥ ＥＤ ＭＡＹ １９９１．Ｐ
１０９４〜）やＨｇＣｄＴｅ（ＩＥＥＥ ＥＤ ＭＡＹ
１９９１．Ｐ１１０４〜）などを用いれば、特にフィ
ルター手段を設ける必要がなくなる。
【０１２５】以上、光電変換素子を表示域に分布させる
例について説明してきたが、素子の配置はこれに限るも
のではなく、表示領域の周囲部に光電変換素子を配置し
ても良い。
例について説明してきたが、素子の配置はこれに限るも
のではなく、表示領域の周囲部に光電変換素子を配置し
ても良い。
【０１２６】実施例１０ 本実施例は、半導体装置に関するものである。
【０１２７】図３３は本実施例の半導体装置の主要断面
図である。本実施例の半導体装置の製造方法を図３４を
用いて説明する。
図である。本実施例の半導体装置の製造方法を図３４を
用いて説明する。
【０１２８】本実施例は視線検知に利用可能な発光源と
人眼等からの反射光を受光する受光素子を一体化する半
導体装置の例である。
人眼等からの反射光を受光する受光素子を一体化する半
導体装置の例である。
【０１２９】発光源はパネル等の照明手段と合わせて用
いることができる。また、発光源は表示部の形状を文
字，画像等の所望の形状とし、観察者が直接見る表示体
としても用いることができる。
いることができる。また、発光源は表示部の形状を文
字，画像等の所望の形状とし、観察者が直接見る表示体
としても用いることができる。
【０１３０】まず、抵抗率が１Ω・ｃｍのＮ（１００）
Ｓｉ基板２１０１上にフィールド酸化膜２１０２を１μ
ｍ厚形成する。次いで、バッファ酸化膜２１０３を５０
０Å厚形成し、前記フィールド酸化膜２１０２をマスク
としてＰ型不純物であるボロンをイオン注入、熱処理
し、深さ１μｍのＰ型拡散層２１０４を形成する（図３
４（ａ）参照）。
Ｓｉ基板２１０１上にフィールド酸化膜２１０２を１μ
ｍ厚形成する。次いで、バッファ酸化膜２１０３を５０
０Å厚形成し、前記フィールド酸化膜２１０２をマスク
としてＰ型不純物であるボロンをイオン注入、熱処理
し、深さ１μｍのＰ型拡散層２１０４を形成する（図３
４（ａ）参照）。
【０１３１】次いで、レジストマスクによりＮ型不純物
であるヒ素を注入し、深さ０．３μｍのＮ型拡散層２１
０５を前記Ｐ型拡散層２１０４中に形成する（図３４
（ｂ）参照）。この両者はダイオードを構成し、後述す
るようにホトダイオードとして働く。
であるヒ素を注入し、深さ０．３μｍのＮ型拡散層２１
０５を前記Ｐ型拡散層２１０４中に形成する（図３４
（ｂ）参照）。この両者はダイオードを構成し、後述す
るようにホトダイオードとして働く。
【０１３２】次いで、他方のＰ型拡散層２１０４上のバ
ッファ酸化膜２１０３の一部分に４μｍ□程度の開口を
開け、Ｓｉを０．５μｍエピタキシャル成長させる。前
記開口上のＳｉは下地Ｓｉの影響を受けて単結晶シリコ
ン２１０６となるが、酸化膜２１０３上のＳｉはポリシ
リコン２１０７となる（図３４（ｃ）参照）。
ッファ酸化膜２１０３の一部分に４μｍ□程度の開口を
開け、Ｓｉを０．５μｍエピタキシャル成長させる。前
記開口上のＳｉは下地Ｓｉの影響を受けて単結晶シリコ
ン２１０６となるが、酸化膜２１０３上のＳｉはポリシ
リコン２１０７となる（図３４（ｃ）参照）。
【０１３３】続いて、ヨウ化カリウム等のポリシリコン
のみを選択的にエッチングするエッチング液により、ポ
リシリコン２１０７を除去し、陽極酸化に耐え得る窒化
２１０８を１５００Åデポし、陽極酸化を行う単結晶シ
リコン２１０６上に開口部を設ける。その後、３５％Ｈ
Ｆアルコール溶液を用いて２５ｍＡ／ｃｍ2 程度の電流
を流して、単結晶シリコン２１０６部分を陽極酸化し、
多孔質化する（図３４（ｄ）参照）。
のみを選択的にエッチングするエッチング液により、ポ
リシリコン２１０７を除去し、陽極酸化に耐え得る窒化
２１０８を１５００Åデポし、陽極酸化を行う単結晶シ
リコン２１０６上に開口部を設ける。その後、３５％Ｈ
Ｆアルコール溶液を用いて２５ｍＡ／ｃｍ2 程度の電流
を流して、単結晶シリコン２１０６部分を陽極酸化し、
多孔質化する（図３４（ｄ）参照）。
【０１３４】次いで、各電極のコンタクトホールを開
け、Ｓｉ表面を露出させる。また、発光部に相当する所
には、周囲に光が漏れるのを防止する遮光部を設けるた
めに、耐熱性の高いポリイミド樹脂等で柱２１０９を形
成する（図３４（ｅ）参照）。
け、Ｓｉ表面を露出させる。また、発光部に相当する所
には、周囲に光が漏れるのを防止する遮光部を設けるた
めに、耐熱性の高いポリイミド樹脂等で柱２１０９を形
成する（図３４（ｅ）参照）。
【０１３５】その後、ステップカバレッジの良いＡｌ等
の金属２１１０をデポし、平坦化材であるレジスト２１
１１を全面に厚く塗布する。そして、前記柱部のＡｌ２
１１０のみが露出するまでレジスト２１１１をエッチバ
ックする（図３４（ｆ）参照）。
の金属２１１０をデポし、平坦化材であるレジスト２１
１１を全面に厚く塗布する。そして、前記柱部のＡｌ２
１１０のみが露出するまでレジスト２１１１をエッチバ
ックする（図３４（ｆ）参照）。
【０１３６】最後に、柱２１０９の頭部Ａｌをエッチン
グし、続いて、平坦化材のレジスト２１１１を除去し、
次いでポリイミド樹脂等の柱２１０９を除去する。そし
て、Ａｌ電極のパターニングを通常の方法で行い、発光
部２１１２と受光部２１１３を形成する（図３４（ｇ）
参照）。その際、遮光部２１１０ａの覆いに注意する必
要がある。もしレジストによる遮光部２１１０ａの保護
がうまく行かない場合には、遮光部２１１０ａと電極２
１１０ｂのレイヤーを分け、電極２１１０ｂを形成後、
遮光部２１１０ａを別途形成しても良い。
グし、続いて、平坦化材のレジスト２１１１を除去し、
次いでポリイミド樹脂等の柱２１０９を除去する。そし
て、Ａｌ電極のパターニングを通常の方法で行い、発光
部２１１２と受光部２１１３を形成する（図３４（ｇ）
参照）。その際、遮光部２１１０ａの覆いに注意する必
要がある。もしレジストによる遮光部２１１０ａの保護
がうまく行かない場合には、遮光部２１１０ａと電極２
１１０ｂのレイヤーを分け、電極２１１０ｂを形成後、
遮光部２１１０ａを別途形成しても良い。
【０１３７】半導体基板上に同時に形成されたポーラス
シリコンから成る発光部２１１２と、受光部２１１３の
機能を図３３を用いて説明する。発光部２１１２の電極
をも兼ねる遮光部２１１０ａとＰ型拡散層２１０４の電
極２１１０ｂ間に数ボルトの電圧を印加することによっ
て、両電極間に電流が流れ、多孔質層から成る発光部２
１１２が発光する。発光した光は遮光部２１１０ａによ
って拡散することなく導光され、図示しない光学系によ
って対象物２１１４に導かれる。尚、Ｓｉ基板中に向か
う光はＳｉ自体、あるいは逆バイアスされたＳｉ基板２
１０１とＰ型拡散層２１０４間の空乏層によって速やか
に吸収されるため、Ｓｉ基板中を遠くまで迷う迷光とは
ならない。
シリコンから成る発光部２１１２と、受光部２１１３の
機能を図３３を用いて説明する。発光部２１１２の電極
をも兼ねる遮光部２１１０ａとＰ型拡散層２１０４の電
極２１１０ｂ間に数ボルトの電圧を印加することによっ
て、両電極間に電流が流れ、多孔質層から成る発光部２
１１２が発光する。発光した光は遮光部２１１０ａによ
って拡散することなく導光され、図示しない光学系によ
って対象物２１１４に導かれる。尚、Ｓｉ基板中に向か
う光はＳｉ自体、あるいは逆バイアスされたＳｉ基板２
１０１とＰ型拡散層２１０４間の空乏層によって速やか
に吸収されるため、Ｓｉ基板中を遠くまで迷う迷光とは
ならない。
【０１３８】対象物２１１４によって散乱した光は光路
２１１５を通り受光部２１１３のホトダイオードに入射
する。前記光は前記光学系によって充分に収束されてい
るため、隣接する他の受光部に入射する光は非常に少な
い。
２１１５を通り受光部２１１３のホトダイオードに入射
する。前記光は前記光学系によって充分に収束されてい
るため、隣接する他の受光部に入射する光は非常に少な
い。
【０１３９】前記光の入射する位置は、前記発光部，光
学系，対象物等によって一義的に決まるので、発光部ス
キャンによる対象の位置検出、光学系スキャンによる対
象の位置検出、受光部スキャンによる対象の位置検出等
が可能である。
学系，対象物等によって一義的に決まるので、発光部ス
キャンによる対象の位置検出、光学系スキャンによる対
象の位置検出、受光部スキャンによる対象の位置検出等
が可能である。
【０１４０】図３５は本実施例の半導体装置の駆動回路
の一部を示したものである。同図中に示した発光部２１
１２とホトダイオードから成る受光部２１１３は、図示
しない光学系に対して各々光学対称の位置にある。発光
部２１１２はφＶ1 とφＨ1にＯＮ電圧を印加すること
によって発光する。
の一部を示したものである。同図中に示した発光部２１
１２とホトダイオードから成る受光部２１１３は、図示
しない光学系に対して各々光学対称の位置にある。発光
部２１１２はφＶ1 とφＨ1にＯＮ電圧を印加すること
によって発光する。
【０１４１】その際、前記ホトダイオード２１１３に
は、上記発光による光を反射する対象物が存在する場合
に限って光電流が流れ、それはアンプされて出力端子２
４０１に出力される。本実施例では、上記回路をφＶ1
〜φＶm ，φＨ1 〜φＨn によるｍ×ｎのマトリックス
を形成しており、前記対象物２１１４の位置の２次元検
出が可能である。
は、上記発光による光を反射する対象物が存在する場合
に限って光電流が流れ、それはアンプされて出力端子２
４０１に出力される。本実施例では、上記回路をφＶ1
〜φＶm ，φＨ1 〜φＨn によるｍ×ｎのマトリックス
を形成しており、前記対象物２１１４の位置の２次元検
出が可能である。
【０１４２】本発明に用いる受光部は上記ホトダイオー
ドに限るものではなく、公知の例えば、ホトトランジス
タ，ＣＣＤ等が利用可能である。
ドに限るものではなく、公知の例えば、ホトトランジス
タ，ＣＣＤ等が利用可能である。
【０１４３】このように、本発明の半導体装置は、同一
チップに発光源と受光部を搭載しているため、対象物の
像あるいは位置等を検出する各種センサー等に用いる場
合、そのシステムを簡素化できると共に、安価に製作す
ることができる。特に、対象物を装置の近傍に配置する
コンタクトセンサーに用いる場合には、レンズ等を含む
光学系が不要な光学装置を構成することが可能となり、
部品点数を大幅に削減でき、装置全体の容積を非常に小
さくすることができると共に、より一層、製作コストを
低減できる。
チップに発光源と受光部を搭載しているため、対象物の
像あるいは位置等を検出する各種センサー等に用いる場
合、そのシステムを簡素化できると共に、安価に製作す
ることができる。特に、対象物を装置の近傍に配置する
コンタクトセンサーに用いる場合には、レンズ等を含む
光学系が不要な光学装置を構成することが可能となり、
部品点数を大幅に削減でき、装置全体の容積を非常に小
さくすることができると共に、より一層、製作コストを
低減できる。
【０１４４】実施例１１ 本実施例は、発光部を実施例１０のポーラスシリコンの
代わりにポリシリコン・単結晶シリコン界面を用いて構
成したものである。
代わりにポリシリコン・単結晶シリコン界面を用いて構
成したものである。
【０１４５】図３６は本実施例の発光部の断面図であ
り、２５０１がＮ+ ポリシリコンである。ポリシリコン
の不要な部分は除去あるいは酸化されているのは実施例
１０のポーラスシリコンと同様である。電極２１１０ａ
と電極２１１０ｂ間に電圧を印加すると両電極間に電流
が流れ、Ｎ+ ポリシリコン２５０１と単結晶シリコンで
あるＮ型拡散層２５０２の界面で発光する。同様にして
アモルファスシリコンも発光源として使用可能である。
り、２５０１がＮ+ ポリシリコンである。ポリシリコン
の不要な部分は除去あるいは酸化されているのは実施例
１０のポーラスシリコンと同様である。電極２１１０ａ
と電極２１１０ｂ間に電圧を印加すると両電極間に電流
が流れ、Ｎ+ ポリシリコン２５０１と単結晶シリコンで
あるＮ型拡散層２５０２の界面で発光する。同様にして
アモルファスシリコンも発光源として使用可能である。
【０１４６】実施例１２ 本実施例は、発光部として実施例１０のポーラスシリコ
ンの代わりに単結晶シリコン中の結晶欠陥を用いたもの
である。
ンの代わりに単結晶シリコン中の結晶欠陥を用いたもの
である。
【０１４７】図３７は本実施例の発光部の断面図であ
り、２６０１が上記結晶欠陥である。シリコン中の結晶
欠陥は、例えばプロセス工程途中で酸素をイオン注入す
ることで得られる。結晶欠陥はＰ−Ｎ接合を横切ると接
合リークが増大するので、電気的分離のためのＮ型拡散
層２６０２は、欠陥２６０１よりも深めに作る必要があ
る。本実施例の場合は比較的高電圧の場合にしか充分な
発光は得られない。従って、無駄な消費電力を減らすと
いう意味からは拡散層２６０２のシート抵抗は高い方が
良い。
り、２６０１が上記結晶欠陥である。シリコン中の結晶
欠陥は、例えばプロセス工程途中で酸素をイオン注入す
ることで得られる。結晶欠陥はＰ−Ｎ接合を横切ると接
合リークが増大するので、電気的分離のためのＮ型拡散
層２６０２は、欠陥２６０１よりも深めに作る必要があ
る。本実施例の場合は比較的高電圧の場合にしか充分な
発光は得られない。従って、無駄な消費電力を減らすと
いう意味からは拡散層２６０２のシート抵抗は高い方が
良い。
【０１４８】本実施例はその性質から、高耐圧，高出力
デバイスとの共存に向いている。
デバイスとの共存に向いている。
【０１４９】実施例１３ 本実施例では、図３８に示されるように、実施例１０〜
１２で示したような発光素子をアレー状に配列し、駆動
方法を変えて位置検出力を増強するものである。即ち、
単一セル中に含まれる発光源の全てを同時に発光させ、
受光部のみをスキャンする方式である。
１２で示したような発光素子をアレー状に配列し、駆動
方法を変えて位置検出力を増強するものである。即ち、
単一セル中に含まれる発光源の全てを同時に発光させ、
受光部のみをスキャンする方式である。
【０１５０】本実施例によれば、対象物に入射する光量
が飛躍的に増加するため、検出される信号は増強され
る。
が飛躍的に増加するため、検出される信号は増強され
る。
【０１５１】図３８において、２７０１は基板、２７０
２は受光部のｘ−ｙマトリックスであり、２７０３はア
レー状に配列した一様な発光部である。ただし光学系
は、光を対象物に集光できる様、発光部と受光部を別に
する必要がある。本実施例は対象が暗く（反射率が低
く）照明に大量の光を要するシステムに向いている。
２は受光部のｘ−ｙマトリックスであり、２７０３はア
レー状に配列した一様な発光部である。ただし光学系
は、光を対象物に集光できる様、発光部と受光部を別に
する必要がある。本実施例は対象が暗く（反射率が低
く）照明に大量の光を要するシステムに向いている。
【０１５２】実施例１４ 本実施例は、図３９に示されるように、実施例１０で示
したような受光素子をアレー状に配列し、駆動方法を変
えて位置検出力を増強するものである。同図中、２８０
１は基板、２８０２は発光部の１次元マトリックスであ
り、２８０３はアレー状に配列した一様な受光部であ
る。位置検出は、実施例１４とは逆に発光部のみをスキ
ャンして行う。本実施例は対象が乱反射するシステムに
向いている。
したような受光素子をアレー状に配列し、駆動方法を変
えて位置検出力を増強するものである。同図中、２８０
１は基板、２８０２は発光部の１次元マトリックスであ
り、２８０３はアレー状に配列した一様な受光部であ
る。位置検出は、実施例１４とは逆に発光部のみをスキ
ャンして行う。本実施例は対象が乱反射するシステムに
向いている。
【０１５３】尚、発光素子と受光素子の配置は本実施例
及び実施例１３の配置に限定されるものではなく、シス
テムに応じて最適化すれば良い。
及び実施例１３の配置に限定されるものではなく、シス
テムに応じて最適化すれば良い。
【０１５４】更に、公知の技術によりオンチップレンズ
を発光部又は受光部に積層することによって、更に発
光、受光効率を高め、位置検出の感度及びＳ／Ｎを向上
させることができる。
を発光部又は受光部に積層することによって、更に発
光、受光効率を高め、位置検出の感度及びＳ／Ｎを向上
させることができる。
【０１５５】また、他の公知のシリコンプロセス技術を
応用した例も容易に考えられ、システムに応じた幅広い
設計を保証することができる。
応用した例も容易に考えられ、システムに応じた幅広い
設計を保証することができる。
【０１５６】また、上記実施例１０〜１４に示される半
導体装置を図１に示されるＬＥＤ２９０１及び光電変換
器２９０５に置き換えることによりハーフミラー２９０
４も不要となりスペース的，コスト的にもすぐれた光学
機器を提供できる。
導体装置を図１に示されるＬＥＤ２９０１及び光電変換
器２９０５に置き換えることによりハーフミラー２９０
４も不要となりスペース的，コスト的にもすぐれた光学
機器を提供できる。
【０１５７】更に、実施例４〜９に示されるように画像
表示装置中に実施例１０〜１２に示される半導体装置の
思想を取り入れることによって、すなわち、画像表示装
置中に、画像表示のための画素部，光電変換素子（受光
部），及び発光部を設けることで、更に一層の光学機器
の小型化、低コスト化を達成することができる。
表示装置中に実施例１０〜１２に示される半導体装置の
思想を取り入れることによって、すなわち、画像表示装
置中に、画像表示のための画素部，光電変換素子（受光
部），及び発光部を設けることで、更に一層の光学機器
の小型化、低コスト化を達成することができる。
【０１５８】この場合、発光部は連続発光させてもよい
が、視線検知のタイミングに合わせて断続的に発光させ
ても良い。後者の場合、消費電力がより少なくなるた
め、ビデオカメラ等の小型の光学機器に適用すれば大き
な容量のバッテリーも不要になり好ましい。
が、視線検知のタイミングに合わせて断続的に発光させ
ても良い。後者の場合、消費電力がより少なくなるた
め、ビデオカメラ等の小型の光学機器に適用すれば大き
な容量のバッテリーも不要になり好ましい。
【０１５９】もちろん、画像表示手段の照明用光源を視
線検知のための光源として使用する場合もより少容量の
バッテリーでの駆動が可能になるため好ましいものとな
るのは言うまでもない。
線検知のための光源として使用する場合もより少容量の
バッテリーでの駆動が可能になるため好ましいものとな
るのは言うまでもない。
【０１６０】更に、多孔質シリコンを発光部として用い
る場合、多孔質の孔径や密度を制御することにより所望
の波長の光を発光することができ、１つの半導体チップ
上で種々の色表示を行なわせることが可能となり、表示
の色彩，用途を広げることができる。
る場合、多孔質の孔径や密度を制御することにより所望
の波長の光を発光することができ、１つの半導体チップ
上で種々の色表示を行なわせることが可能となり、表示
の色彩，用途を広げることができる。
【０１６１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば以
下の効果を奏する。
下の効果を奏する。
【０１６２】（１）表示装置が本来具備しているバック
ライトを視線検知用の照明光源に用いていることで、新
たな照明光源を設けることなく視線検知機能を付加で
き、装置全体を小型、軽量化できると共に、低コストで
コンパクトな視線検知機能付ビデオカメラ等の光学機器
の実現に寄与できる。また、部品点数の減少が可能にな
り、より低コスト化できる。さらに、赤外光光源のため
の電力消費・発熱が制御され、機器の小型設計、省電力
設計に寄与することができる。
ライトを視線検知用の照明光源に用いていることで、新
たな照明光源を設けることなく視線検知機能を付加で
き、装置全体を小型、軽量化できると共に、低コストで
コンパクトな視線検知機能付ビデオカメラ等の光学機器
の実現に寄与できる。また、部品点数の減少が可能にな
り、より低コスト化できる。さらに、赤外光光源のため
の電力消費・発熱が制御され、機器の小型設計、省電力
設計に寄与することができる。
【０１６３】（２）画像表示のための駆動回路と光電変
換手段の駆動回路とを共用することにより、視線検知機
能を付加した画像表示装置において、新たな独立した光
電変換手段やその駆動手段を設ける必要がないため、装
置全体を小型化，簡略化できると共に、低コストで実現
できる。
換手段の駆動回路とを共用することにより、視線検知機
能を付加した画像表示装置において、新たな独立した光
電変換手段やその駆動手段を設ける必要がないため、装
置全体を小型化，簡略化できると共に、低コストで実現
できる。
【０１６４】（３）発光部と受光部を同一シリコンチッ
プに集積でき、対象物の像あるいは位置等を検出する各
種光学機器のセンサー等に用いる場合、そのシステムを
非常にコンパクトに形成することができると共に、安価
に製作することができる。
プに集積でき、対象物の像あるいは位置等を検出する各
種光学機器のセンサー等に用いる場合、そのシステムを
非常にコンパクトに形成することができると共に、安価
に製作することができる。
【０１６５】特に、対象物を装置の近傍に配置するコン
タクトセンサーに用いる場合には、レンズ等を含む光学
系が不要な光学装置を構成することが可能となり、部品
点数を大幅に削減でき、装置全体の容積を非常に小さく
することができる。
タクトセンサーに用いる場合には、レンズ等を含む光学
系が不要な光学装置を構成することが可能となり、部品
点数を大幅に削減でき、装置全体の容積を非常に小さく
することができる。
【０１６６】また、その構成の単純さから複写機のコン
タクトセンサー、各種ハンディ機器の光学センサーとし
て、更には医療機器等、人体に付着して用いる小型機器
の光学センサーとして種々の用途に応用することができ
る。
タクトセンサー、各種ハンディ機器の光学センサーとし
て、更には医療機器等、人体に付着して用いる小型機器
の光学センサーとして種々の用途に応用することができ
る。
【０１６７】もちろん、上述の実施例中に述べた様な様
々な効果を有することは言うまでもない。
々な効果を有することは言うまでもない。
【０１６８】尚、本発明は上記した説明に限定されるこ
となく本発明の趣旨の範囲内で適宜変形可能であること
は言うまでもない。
となく本発明の趣旨の範囲内で適宜変形可能であること
は言うまでもない。
【図１】視線検知機構を説明するための模式的構成図で
ある。
ある。
【図２】眼球の各界面の反射像（プルキンエ像）を示す
図である。
図である。
【図３】視線検知の方法の一例を説明するための図であ
る。
る。
【図４】視線検知システムにおける人眼のプルキンエ像
の移動量と眼球の回転角の関係を示す図である。
の移動量と眼球の回転角の関係を示す図である。
【図５】光学像の信号処理系を説明するための図であ
る。
る。
【図６】本発明の光学機器の一例を説明する模式的構成
図である。
図である。
【図７】本発明に適用可能な画像表示手段の一例の模式
的斜視図である。
的斜視図である。
【図８】本発明の画像表示手段の模式的構成図である。
【図９】本発明の駆動回路の一例を説明するための回路
構成図である。
構成図である。
【図１０】本発明の画像表示手段の模式的断面図であ
る。
る。
【図１１】本発明の駆動回路の一例を説明するための回
路構成図である。
路構成図である。
【図１２】本発明の画像表示手段の模式的断面図であ
る。
る。
【図１３】本発明の画像表示手段の模式的構成図であ
る。
る。
【図１４】本発明の駆動回路の一例を説明するための回
路構成図である。
路構成図である。
【図１５】本発明の駆動回路の一例を説明するための回
路構成図である。
路構成図である。
【図１６】動作タイミングを説明するためのタイミング
図である。
図である。
【図１７】画像表示手段の一部分の模式的断面図であ
る。
る。
【図１８】本発明の駆動回路の一例を説明するための回
路構成図である。
路構成図である。
【図１９】本発明の駆動回路の一例を説明するための回
路構成図である。
路構成図である。
【図２０】動作タイミングを説明するためのタイミング
図である。
図である。
【図２１】本発明の駆動回路の一例を説明するための回
路構成図である。
路構成図である。
【図２２】動作タイミングを説明するためのタイミング
図である。
図である。
【図２３】本発明の駆動回路の一例を説明するための回
路構成図である。
路構成図である。
【図２４】画像表示手段の一部分の模式的断面図であ
る。
る。
【図２５】画像表示手段の一部分の模式的断面図であ
る。
る。
【図２６】背面光源のスペクトル分布の一例を示すスペ
クトル分布図である。
クトル分布図である。
【図２７】光源の一例を説明するための模式的構成図で
ある。
ある。
【図２８】光源の発光源を説明するための模式的切断面
図である。
図である。
【図２９】光源の一例を説明するための模式的構成図で
ある。
ある。
【図３０】光源の一例を説明するための模式的構成図で
ある。
ある。
【図３１】光源の一例を説明するための模式的構成図で
ある。
ある。
【図３２】フィルターの透過率特性の一例を説明するた
めのスペクトル分布図である。
めのスペクトル分布図である。
【図３３】本発明の半導体装置の一例を説明するための
模式的切断面図である。
模式的切断面図である。
【図３４】本発明の半導体装置の製造工程の一例を説明
するための模式的工程図である。
するための模式的工程図である。
【図３５】本発明の半導体装置の駆動回路の一例を説明
するための回路図である。
するための回路図である。
【図３６】本発明の半導体装置の一例を説明するための
模式的切断面図である。
模式的切断面図である。
【図３７】本発明の半導体装置の一例を説明するための
模式的切断面図である。
模式的切断面図である。
【図３８】受光部と発光部の配置の一例を説明するため
の模式的平面図である。
の模式的平面図である。
【図３９】受光部と発光部の配置の一例を説明するため
の模式的平面図である。
の模式的平面図である。
【図４０】本発明の光学機器の一例を説明するための模
式的構成図である。
式的構成図である。
１０１ 光源 １０２ 液晶表示パネル １０３ 接眼レンズ １０４ 光分割器 １０５ 眼球 １０６ａ 角膜前面 １０６ｂ 角膜後面 １０７ 虹彩 １０８ａ 水晶体前面 １０８ｂ 水晶体後面 １０９ 集光レンズ １１０ 光電変換装置 １１１ 光電変換信号出力線 １１２ 制御回路 ２０１ 偏光フィルター ２０２ ガラス基板 ２０３ カラーフィルター層 ２０４ 上部電極 ２０５ 液晶 ２０６ スイッチング素子層 ２０７ ガラス基板又は半導体基板 ２０８ 偏光フィルター ３０１ａ 絶色フィルター ３０１ｂ 赤色フィルター ３０１ｃ 青色フィルター ３０２ ブラックマトリクス ３０３ 赤外光透過フィルター ４０１ 拡散板 ４０２ 光カーテン ４０３ 反射板 ４０４ 蛍光ランプ ４０５ 集光部 ４０６ 導光板 ４０７ 反射板 ５０１ 有効画素部 ５０２ 赤外光透過画素部 ５０３ Ｐ+ソース ５０４ ｎ型活性層 ５０５ Ｐ+ドレイン ５０６ ポリシリコンゲート ５０７ ポリシリコンゲート ５０８ 素子分離絶縁膜 ５０９ 金属電極 ５１０ 金属電極 ５１１ 第１の層間絶縁膜 ５１２ 第１層透明電極 ５１３ 第２の層間絶縁膜 ５１４ 第２層透明電極 ５１５ 第３の層間絶縁膜 ５１６ 配向膜 ６０１ 真空管 ６０２ アノード ６０３ グリッド ６０４ フィラメント ６０５ バイアス電源 ６０６ バイアス抵抗 ６０７ フィラメント交流電源 ６０８ カットオフバイアス電源 ６０９ グリッド選択スイッチ ７０１ ポリシリコン容量電極 ７０２ Ｐ+シリコン層 ７０３ 透明電極 ７０４ 赤外光透明画素の裏面電極 ７０５ 絶縁膜 ７０６ 下地絶縁膜 ７０７ 素子分離絶縁膜 ７０８ 第１の層間絶縁膜 ７０９ 第２の層間絶縁膜 ８０１ 赤外光透過フィルター ９０４ 可視光発光ランプ ９０５ 赤外光発光ランプ １００１ 液晶セルによる容量 １００２ スイッチングＴＦＴ（画素ＴＦＴ） １００３ 信号線 １００４ 第一のトランスファゲート １００５ 第一のバッファ容量 １００６ スイッチングＴＦＴ １００７ 第一の水平シフトレジスタ １００８ 垂直シフトレジスタ １００９ 外部信号入力端 １０１０ 第二のバッファ容量 １０１１ 第二のトランスファゲート １０１２ スイッチングＴＦＴ １０１３ 出力線 １０１４ 第二の水平シフトレジスタ １０１５ センサ信号出力断面 １０１６ リセットＴＦＴ １０１７ リセット信号線 １０１８ 光電変換素子 １０１９ 選択トランジスタ １０２０ 第二のリセット信号入力端 １０２１ 映像信号入力端 １０２３ サンプリングトランジスタ １２０１ 透明絶縁基板 １２０２ ゲート電極 １２０３ ソース領域 １２０４ チャネル領域 １２０５ ドレイン領域 １２０６ 層間絶縁膜 １２０７ 透明画素電極 １２０８ 反対導電型の半導体領域 １２０９ 電極 １２１０ 絶縁層 １２１１ 遮光手段 １８０１ 制御信号線 １８０２ 制御信号線 １８０３ ＡＮＤロジック １９０１ 透明絶縁基板 １９０２ 接着層 １９０３ 裏面取りだし電極 １９０４ 遮光層 １９０５ デバイス基板 ２１０１ 基板 ２１０２ フィールド酸化膜 ２１０３ バッファ酸化膜 ２１０４ Ｐ型拡散層 ２１０５ Ｎ型拡散層 ２１０８ 窒化膜 ２１１０ａ 遮光部 ２１１０ｂ 電極 ２１１２ 発光部 ２１１３ 受光部 ２１１４ 対象物 ２１１５ 反射光の光路 ２５０１ Ｎ+ポリシリコン ２５０２ Ｎ型拡散層 ２６０１ 結晶欠陥 ２９０１ 赤外線照明光源 ２９０２ 集光レンズ ２９０３ ハーフミラー ２９０４ ハーフミラー ２９０５ 光電変換器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 33/00 Ｌ 7376−4Ｍ Ｎ 7376−4Ｍ (72)発明者 星 淳一 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内
Claims (56)
- 【請求項１】 少なくとも画像表示手段と、該画像表示
手段を照明するための光源と、前記画像表示手段の観察
者眼からの反射光を受ける受光手段と、該受光手段から
の出力に基づいて前記観察者眼の視線を演算する演算手
段とを有する光学機器において、前記光源からの照明光
の少なくとも一部を前記観察者眼を照明する照明光とし
て利用することを特徴とする光学機器。 - 【請求項２】 前記光源は前記画像表示手段を背面より
照射するバックライトである請求項１に記載の光学機
器。 - 【請求項３】 前記観察者眼を照明する照明光は赤外光
又は近赤外光を有する請求項１又は２に記載の光学機
器。 - 【請求項４】 前記画像表示手段は液晶表示装置を有す
る請求項１乃至３いずれかに記載の光学機器。 - 【請求項５】 前記赤外光又は近赤外光がフィルターを
介して得られた光である請求項３に記載の光学機器。 - 【請求項６】 前記観察者眼を照明する照明光は前記画
像表示手段に設けられたフィルターを介して得られた光
である請求項１に記載の光学機器。 - 【請求項７】 前記フィルターは前記画像表示装置の画
素部分以外の領域に設けられている請求項６に記載の光
学機器。 - 【請求項８】 前記画素部分以外の領域は画素間を含む
領域である請求項７に記載の光学機器。 - 【請求項９】 前記フィルターは所望の可視光域と赤外
光又は近赤外光を透過するフィルターである請求項６に
記載の光学機器。 - 【請求項１０】 前記所望の可視光域は少なくとも赤色
光，緑色光，青色光から成る群から選択される少なくと
も１つの可視光域である請求項９に記載の光学機器。 - 【請求項１１】 前記画素部分以外の領域は前記画像表
示装置の画素と実質的に同じ構成を有する請求項７に記
載の光学機器。 - 【請求項１２】 前記画素部分以外の領域は前記画像表
示装置の画像表示領域内に有する請求項７に記載の光学
機器。 - 【請求項１３】 前記画素部分以外の領域は複数の領域
に分離されてなる請求項１２に記載の光学機器。 - 【請求項１４】 前記光源は可視光領域成分と該可視光
領域成分より長波長成分を有する請求項１に記載の光学
機器。 - 【請求項１５】 前記長波長成分は赤外光又は近赤外光
を有する請求項１４に記載の光学機器。 - 【請求項１６】 前記光源は少なくとも可視光領域成分
を主として含む光を発する第１の光源と、該可視光領域
成分より長波長の成分を主として含む第２の光源を有す
る請求項１４に記載の光学機器。 - 【請求項１７】 前記光源は蛍光ランプ，光ダイオー
ド，ブラウン管の電子線による発光源，プラズマ表示管
及びエレクトロルミネセンス管から成る群より少なくと
も一つ選択された光源である請求項１に記載の光学機
器。 - 【請求項１８】 前記光源は赤色光，緑色光，青色光，
赤外光及び／又は近赤外光を発生する蛍光体を有する蛍
光ランプである請求項１に記載の光学機器。 - 【請求項１９】 前記赤色光，緑色光，青色光，赤外光
及び／又は近赤外光は少なくとも一つの蛍光ランプから
発生される請求項１８に記載の光学機器。 - 【請求項２０】 前記赤外光又は近赤外光は８５０ｎｍ
〜９５０ｎｍの波長の光を有する請求項３に記載の光学
機器。 - 【請求項２１】 前記長波長の成分は８５０ｎｍ〜９５
０ｎｍの波長の成分を有する請求項１４に記載の光学機
器。 - 【請求項２２】 前記受光部は光電変換素子である請求
項１に記載の光学機器。 - 【請求項２３】 前記受光部は前記画像表示手段が有す
る請求項１に記載の光学機器。 - 【請求項２４】 前記受光部は前記画像表示手段の画像
表示領域内に有する請求項２３に記載の光学機器。 - 【請求項２５】 前記受光部は複数の光電変換素子を有
する請求項２３又は２４に記載の光学機器。 - 【請求項２６】 前記画像表示手段は液晶表示装置を有
する請求項２２乃至２５いずれかに記載の光学機器。 - 【請求項２７】 前記観察者眼からの反射光を集光する
ための光学系を更に有する請求項１乃至２６いずれかに
記載の光学機器。 - 【請求項２８】 前記画像表示手段はシフトレジスタを
介して駆動される請求項１乃至２７いずれかに記載の光
学機器。 - 【請求項２９】 前記受光部はシフトレジスタを介して
駆動される請求項１乃至２８いずれかに記載の光学機
器。 - 【請求項３０】 前記画像表示手段と前記受光部は共通
のシフトレジスタを介して駆動される請求項１乃至２９
いずれかに記載の光学機器。 - 【請求項３１】 背面光源と、該背面光源からの光を複
数の画素を通過させて表示を行う画像表示手段と、を有
する画像表示装置であって、上記光源からの光が、可視
領域成分と可視領域外の長波長成分を有していることを
特徴とする画像表示装置。 - 【請求項３２】 前記可視領域外の長波長成分が８５０
ｎｍ〜９５０ｎｍを有する請求項３１に記載の画像表示
装置。 - 【請求項３３】 前記画像表示装置は少なくとも前記可
視領域外の長波長成分を透過するフィルターを有する請
求項３１に記載の画像表示装置。 - 【請求項３４】 前記フィルターは実質的に可視領域成
分を透過しないフィルターである請求項３３に記載の画
像表示装置。 - 【請求項３５】 前記フィルターは更に可視領域成分の
波長の光を透過するフィルターを有する請求項３３に記
載の画像表示装置。 - 【請求項３６】 前記可視領域成分は赤色光，緑色光，
青色光から選択される色光である請求項３１に記載の画
像表示装置。 - 【請求項３７】 前記光源は前記可視領域成分を主とし
て発する第１の光源と前記可視領域外の長波長成分を主
として発する第２の光源を有する請求項３１に記載の画
像表示装置。 - 【請求項３８】 前記可視領域成分と前記可視領域外の
長波長成分は少なくとも一つの蛍光ランプから発生され
る請求項３１に記載の画像表示装置。 - 【請求項３９】 前記蛍光ランプは赤色光，緑色光，青
色光，赤外光及び／又は近赤外光を発生する蛍光体を有
する蛍光ランプである請求項３８に記載の画像表示装
置。 - 【請求項４０】 前記光源は光導体を有する請求項３１
に記載の画像表示装置。 - 【請求項４１】 前記フィルターは少なくとも画素間に
有する請求項３３に記載の画像表示装置。 - 【請求項４２】 前記フィルターは少なくとも画像表示
手段の画像表示領域内に有する請求項３３に記載の画像
表示装置。 - 【請求項４３】 前記フィルターは画素と実質的に同じ
構成を有する請求項３３に記載の画像表示装置。 - 【請求項４４】 前記画像表示手段は更に受光部を有す
る請求項３１乃至４３いずれかに記載の画像表示装置。 - 【請求項４５】 更に受光部を有する請求項３１乃至４
３いずれかに記載の画像表示装置。 - 【請求項４６】 前記画像表示手段は液晶表示手段であ
る請求項３１乃至４５いずれかに記載の画像表示装置。 - 【請求項４７】 背面光源と、該背面光源からの光を複
数の画素を通過させて表示を行なう画像表示手段と、を
有する画像表示装置であって、前記画像表示手段は受光
部を有することを特徴とする画像表示装置。 - 【請求項４８】 前記受光部は光電変換素子である請求
項４７に記載の画像表示装置。 - 【請求項４９】 前記受光部は前記画像表示手段の画素
間に有する請求項４７に記載の画像表示装置。 - 【請求項５０】 前記画像表示手段は液晶表示手段であ
る請求項４７乃至４９いずれかに記載の画像表示装置。 - 【請求項５１】 Ｓｉを含む発光素子と、受光素子が同
一シリコンチップ上に形成されていることを特徴とする
半導体装置。 - 【請求項５２】 前記Ｓｉを含む発光素子が、単結晶シ
リコン中の結晶欠陥、アモルファスシリコン、ポリシリ
コン・単結晶シリコン界面、ポーラスシリコンのいずれ
かに於ける発光現象を用いた素子であることを特徴とす
る請求項５１に記載の半導体装置。 - 【請求項５３】 請求項５１又は５２に記載の半導体装
置において、複数の発光素子及び／または受光素子がア
レー状に配列していることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項５４】 請求項５１乃至５３いずれかに記載の
半導体装置において、発光素子及び／または受光素子上
にオンチップレンズが搭載されていることを特徴とする
半導体装置。 - 【請求項５５】 請求項５１乃至５４いずれかに記載の
半導体装置を具備する光学機器。 - 【請求項５６】 請求項５１乃至５４いずれかに記載の
半導体装置を具備する画像表示装置。
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