JP2004070316A

JP2004070316A - 画像読み取り機能付き液晶表示装置、および画像読み取り方法

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Publication number: JP2004070316A
Application number: JP2003180598A
Authority: JP
Inventors: Takashi Okada; 岡田　隆史; Yoshinao Taketomi; 武富　義尚; Kazufumi Ogawa; 小川　一文; Shinzaburo Ishikawa; 石川　新三郎
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1997-04-22
Filing date: 2003-06-25
Publication date: 2004-03-04

Abstract

【課題】画像の有効表示面積の減少による視認性の低下等を招くことなく、小型化や製造コストの低減を図るとともに、画像の読み取り解像度を向上させる。
【解決手段】透明画素電極２４に接続されるｎチャネルのＴＦＴ（Ｌ）　２６と、フォトダイオード２５のカソード側に接続されるｐチャネルのＴＦＴ（Ｄ）　２７とは、共通のソースライン２２およびゲートライン２３に接続され、ゲートライン２３に正の電圧ＶＬ　または負の電圧ＶＤ　を印加することにより、それぞれ独立してオン状態に制御し得るように構成されている。画像の読み取り時には、液晶層１４における縦横に１つおきの画素Ｐ１に対応する部分だけが透光状態にされて、画素Ｐ１についての画像が読み取られ、同様の動作が画素Ｐ１に隣接する画素について、それぞれ繰り返されることにより、全ての画素について原稿画像が読み取られる。
【選択図】　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）、およびフォトダイオード等の受光素子が設けられたアクティブマトリクスパネルと液晶層とを備えた画像読み取り機能付き液晶表示装置、およびそのような液晶表示装置を用いた画像読み取り方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、画像の表示装置の小型化を図るため、液晶を使用した表示装置が多く用いられ、特に、ＴＦＴを有するアクティブマトリクスパネルを備えた液晶表示装置は、単純マトリクス型の液晶表示装置に比べて高い画質を容易に得ることができるため、盛んに研究されている。
【０００３】
一方、原稿画像等の読み取り装置の小型化を図るために、２次元に配列したイメージセンサに原稿を密着させるようにして、原稿やセンサ部のスキャン機構を用いることなく画像を読み取り得るようにしたものが知られている。
【０００４】
また、上記のような画像の表示装置と読み取り装置とを組み合わせて、画像の表示を行うとともに原稿画像等を読み取って画像データを得られるようにすることにより、装置全体の小型化や操作性の向上を図るものも提案されている。
【０００５】
この種の装置は、具体的には、例えば特開平４−２８２６０９号公報に開示されているように、液晶表示装置におけるＴＦＴおよび透明画素電極が形成された透明基板の裏面側に、イメージセンサが形成された透明基板を配置して構成されている。また、原稿画像の読み取り時には、液晶における全ての画素を透光状態にし、原稿の全面に渡りバックライト光を照射して、原稿からの反射光の強度を検出することにより原稿画像を読み取るようになっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のようにＴＦＴ等が形成された透明基板とイメージセンサが形成された透明基板とを重ねて配置する構成では、バックライト光や原稿からの反射光の透過率が低下するため、画像の視認性や読み取り特性が低下する。また、原稿画像の読み取り時に、上記のように原稿の全面に渡りバックライト光を照射して原稿画像を読み取る場合、原稿における隣接する画素からの反射光がイメージセンサに入射するため、隣接する画素間のクロストークが大きくなり、解像度が低下しがちであるという問題点を有していた。この問題点は、読み取り画素密度が高くなるほど、より顕著になる。
【０００７】
なお、前者の問題点に関して、前記特開平４−２８２６０９号公報には、具体的な構成は記載されていないものの、ＴＦＴ等とイメージセンサとを同一の透明基板上に実装してもよい旨の記載があるが、一般にこのように構成する場合、表示用のＴＦＴを制御するための配線パターンに加えてイメージセンサの制御用の配線パターンも同一基板上に形成する必要があるため、画像の有効表示面積が減少して、やはり視認性の低下を招くことになる。
【０００８】
また、後者の問題点に関しては、例えば特開平５−２１９３０１号公報には、ＥＬ素子やＬＥＤ、ＰＤＰ等の自己発光素子が形成された基板と、受光素子が形成された基板とが積層された表示読取装置において、隣接する発光素子が同時に発光しないようにして原稿画像を読み取る構成が開示されているが、この場合でも、２つの基板を積層することによる画像の視認性や読み取り特性の低下を回避することはできない。しかも、上記のような発光素子を基板上に形成することは困難なため、製造コストの増大や歩留まりの低下を招くという問題点も有している。
【０００９】
本発明は、上記の点に鑑み、視認性の低下等を招くことなく、装置の小型化や操作性の向上、および製造コストの低減を図ることができるうえ、隣接する画素間のクロストークを低減して、画像の読み取り解像度を向上させることができる画像読み取り機能付き液晶表示装置、およびそのような液晶表示装置を用いた画像読み取り方法の提供を目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の画像読み取り機能付き液晶表示装置は、画像信号を伝達する複数のソースラインと、上記ソースラインと交差する方向に設けられ、走査信号を伝達する複数のゲートラインと、ソースラインとゲートラインとの各交差部に対応して設けられた画素電極と、各画素電極に接続されるとともに、ソースライン、およびゲートラインに接続された第１のトランジスタと、画素電極に対向して設けられた対向電極と、画素電極と対向電極との間に設けられた液晶と、各画素電極に対応して設けられ、原稿からの反射光量を検出する受光素子とを備えた画像読み取り機能付き液晶表示装置において、さらに、受光素子の一端側に接続されるとともに、上記ソースライン、およびゲートラインに接続された第２のトランジスタと、受光素子の他端側に接続された他端側ラインと、表示用の光、および原稿の照明用の光を発する背面光源とを備えるとともに、画像の読み取り時に、単一の画素、または互いに隣接しない画素の組ごとに、上記液晶を透光状態にして、上記背面光源の光を原稿に照射し、原稿からの反射光量を上記受光素子によって検出することにより、原稿画像を読み取るように構成されていることを特徴としている。
【００１１】
このように構成することにより、受光素子の一端側に接続される第２のトランジスタ専用のソースラインやゲートラインを設けることなく、画像の表示および読み取りができるので、画像の有効表示面積の減少による視認性の低下を招くことなく、装置の小型化や操作性の向上、および製造コストの低減を図ることができるとともに、読み取り対象となる互いに隣接しない画素だけが照明され、隣接する画素からの光が入射することがないので、クロストークを低減して、画像の読み取り解像度を向上させることができる。
【００１２】
上記互いに隣接しない画素の組は、読み取り画素密度等に応じて、例えば１以上の画素おきの画素の組や、所定の方向に互いに隣接し、かつ、上記所定の方向に垂直な方向に１以上の画素おきの画素の組に設定すればよい。
【００１３】
また、各画素電極に対応して、それぞれ所定の色の光を透過させる領域が形成されたカラーフィルタを備えることにより、カラー画像の表示や読み取りができるようにすることもできる。
【００１４】
さらに、それぞれ互いに異なる色の光を発する複数の背面光源を備えることにより、各画素ごとに、複数の色の光を原稿に照射して反射光量を検出することができるので、高い画素密度および解像度でカラー画像を読み取ることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１の画像読み取り機能付き液晶表示装置として、図１に示すように、画像の表示面がほぼ水平方向になるように設置されて用いられる液晶表示装置の例を説明する。
【００１６】
（１）液晶表示装置の全体構成
この液晶表示装置は、偏光フィルタ層１１、後に詳述するガラス基板１２上に透明画素電極２４等が形成されたアクティブマトリクスパネル１３、液晶層１４、透明対向電極１５が形成された対向ガラス基板１６、および偏光フィルタ層１７が積層されて構成されている。また、偏光フィルタ層１１の下方にはバックライト１８が設けられる一方、偏光フィルタ層１７の上方にはタッチパネルユニット１９が設けられている。
【００１７】
なお、例えばパーソナルコンピュータなどのように画像の表示面を傾斜させて用いる装置に適用される場合などには、画像表示領域の周辺部に断面形状がＬ字状や、コの字状、直線状などの原稿ガイド等を設けたりしてもよく、また、画像の読み取り時に、同図のように表示面がほぼ水平方向になるように回動させ得るようにしてもよい。
【００１８】
上記液晶層１４は、アクティブマトリクスパネル１３と透明対向電極１５との間に設けられた所定のギャップに９０°のツイストネマティック液晶が封入されて形成される。この液晶としては、誘電異方性が負のものが用いられるとともに、偏光フィルタ層１１と偏光フィルタ層１７とが、一方の偏光フィルタ層の偏光方向と液晶の配向方向とが互いに平行で、かつ、両偏光フィルタ層１１・１７の偏光方向が互いに直交する方向（クロスニコル）に配置されることにより、電界が作用したときに、液晶層１４（より詳しくは偏光フィルタ層１１・１７および液晶層１４）が透光状態になるようになっている。
【００１９】
透明対向電極１５は所定の電位Ｖｐに設定されるが、駆動電圧を低減するために、各１水平走査期間、または各１フィールド期間ごとにその電位Ｖｐを反転するようにしてもよい。
【００２０】
また、タッチパネルユニット１９としては、接触型や静電容量型など種々のものが適用できる。なお、このタッチパネルユニット１９は必ずしも設ける必要はないが、これを設けることにより、原稿が載置されていることを確認することができるほか、原稿の載置が検出されたときに自動的に画像の読み取りが開始されるようにしたり、載置された原稿の大きさを検出して、これに応じた画像データを得られるようにしたりすることができる。
【００２１】
（２）アクティブマトリクスパネル１３に形成された回路の構成
アクティブマトリクスパネル１３には、図２に示すように、表示・読み取り部２１と、その周辺に配置される駆動回路部３１と、駆動回路部３１およびバックライト１８の動作を制御する制御部７１が設けられている。なお、制御部７１はアクティブマトリクスパネル１３の外部に設けられてもよい。
【００２２】
表示・読み取り部２１には、互いに直交する方向のソースライン２２とゲートライン２３とが設けられている。また、ソースライン２２とゲートライン２３との各交差部に対応して、透明画素電極２４、フォトダイオード２５、透明画素電極２４用のＴＦＴ（Ｌ）　２６、およびフォトダイオード２５用のＴＦＴ（Ｄ）　２７が設けられている。
【００２３】
ここで、ＴＦＴ（Ｌ）　２６はｎチャネルのＴＦＴに形成される一方、ＴＦＴ（Ｄ）２７はｐチャネルのＴＦＴに形成されている。すなわち、ゲートライン２３に正の電圧ＶＬ　または負の電圧ＶＤ　を印加することにより、それぞれ独立してオン状態に制御し得るようになっている。なお、ＴＦＴ（Ｌ）　２６およびＴＦＴ（Ｄ）　２７の極性はそれぞれ逆でもよいが、一般に、透明画素電極２４に接続されるＴＦＴ（Ｌ）　２６をｎチャネルにする方が表示速度の高速化が容易になる。
【００２４】
上記各ＴＦＴ（Ｌ）　２６、およびＴＦＴ（Ｄ）　２７のソース電極２６ａ・２７ａは、ソースライン２２に接続され、ゲート電極２６ｂ・２７ｂは、ゲートライン２３に接続されている。
【００２５】
また、ＴＦＴ（Ｌ）　２６のドレイン電極２６ｃは、透明画素電極２４に接続される一方、ＴＦＴ（Ｄ）　２７のドレイン電極２７ｃは、フォトダイオード２５のカソード側に接続されている。フォトダイオード２５のアノード側は、遮光電極２８を介して接地されている。すなわち、フォトダイオード２５は、逆バイアスが印加されるように接続されている。
【００２６】
なお、表示画質の向上を図るために、透明画素電極２４および透明対向電極１５と並列に容量素子等を設けたり、各透明画素電極２４と、隣り合う画素のゲートライン２３との間に容量を持たせたりしてもよい。
【００２７】
駆動回路部３１には、シフトレジスタ３２、ＴＦＴ制御回路３３、シフトレジスタ３４、充電電圧出力回路３５、および読み取り回路３６が設けられている。
【００２８】
シフトレジスタ３２は、１垂直走査期間ごとに１回入力される垂直同期信号Ｖｓｙｎｋのパルスを、垂直クロックでもある水平同期信号Ｈｓｙｎｋに同期して順次シフトし、タイミング信号としてＴＦＴ制御回路３３に出力するようになっている。
【００２９】
ＴＦＴ制御回路３３は、上記タイミング信号と、ＴＦＴ（Ｌ）　２６またはＴＦＴ（Ｄ）　２７の選択を指示するＴＦＴ選択信号とに応じて、電圧がＶＬ　（正）またはＶＤ　（負）のゲート電圧Ｖｇ　の駆動パルスを各ゲートライン２３に順次出力し、各水平走査ラインごとのＴＦＴ（Ｌ）　２６およびＴＦＴ（Ｄ）　２７をオン状態にするようになっている。
【００３０】
シフトレジスタ３４は、１水平走査期間ごとに１回入力される水平同期信号Ｈｓｙｎｋのパルスを水平クロックＨｃｋに同期して順次シフトし、各画素の表示画像データの取り込み、および読み取り画像データの出力のタイミング信号を充電電圧出力回路３５、および読み取り回路３６に出力するようになっている。
【００３１】
また、充電電圧出力回路３５は、ラインメモリ３５ａ、およびＤ／Ａコンバータ（ディジタル−アナログ変換器）３５ｂが設けられて構成されている。
【００３２】
上記ラインメモリ３５ａは、シフトレジスタ３４からのタイミング信号に応じて、１水平走査ライン分の各画素ごとの表示画像データを保持するようになっている。
【００３３】
Ｄ／Ａコンバータ３５ｂは、ラインメモリ３５ａに保持されている表示画像データに応じたソース電圧Ｖｓ　（例えば０〜６Ｖ）をソースライン２２に出力し、透明画素電極２４と透明対向電極１５との間、またはフォトダイオード２５に所定の電荷を蓄積するようになっている。
【００３４】
一方、読み取り回路３６は、Ａ／Ｄコンバータ（アナログ−ディジタル変換器）３６ａと、ラインメモリ３６ｂとが設けられて構成されている。
【００３５】
Ａ／Ｄコンバータ３６ａは、ソースライン２２に接続され、原稿からの反射光によるフォトダイオード２５の露光量を検出し、各画素ごとの読み取り画像データを出力するものである。より詳しくは、例えばあらかじめＤ／Ａコンバータ３５ｂから出力された所定の電圧（例えば５〜６Ｖ）によってフォトダイオード２５に蓄積された電荷が原稿からの反射光の露光によって放電された後、この放電された電荷を補充する際にその補充に要した電荷の量を検出し、これに対応するディジタルデータを出力するようになっている。なお、このように電荷の補充に要した電荷の量を検出するものに限らず、上記放電後のフォトダイオード２５の両端の電圧を検出するなどしてもよい。
【００３６】
ラインメモリ３６ｂは、Ａ／Ｄコンバータ３６ａから出力された１水平走査ライン分の各画素ごとの読み取り画像データを一旦保持し、シフトレジスタ３４からのタイミング信号に応じて順次出力するようになっている。
【００３７】
（３）アクティブマトリクスパネル１３の具体的な構成と製造方法
アクティブマトリクスパネル１３は、例えば図３および図４に示すように、ガラス基板１２上に透明画素電極２４、フォトダイオード２５、ＴＦＴ（Ｌ）　２６、およびＴＦＴ（Ｄ）　２７等が配置されて構成されている。
【００３８】
上記フォトダイオード２５は、半導体層２５ａと２５ｂとから構成されている。
【００３９】
また、ＴＦＴ（Ｌ）　２６、およびＴＦＴ（Ｄ）　２７は、ソース電極２６ａ・２７ａ、ゲート電極２６ｂ・２７ｂ、ドレイン電極２６ｃ・２７ｃ、半導体層２６ｄ・２７ｄ、オーミック層２６ｅ・２７ｅ、およびゲート絶縁膜４３から構成されている。なお、図３においては、便宜上ゲート絶縁膜４３は省略されて描かれている。上記ソース電極２６ａ・２７ａ、およびゲート電極２６ｂ・２７ｂは、それぞれソースライン２２またはゲートライン２３に形成された凸部により構成されている。
【００４０】
上記のようなアクティブマトリクスパネル１３は、例えば図５に示すようにして製造される。
【００４１】
（ａ）ガラス基板１２上にスパッタ法で１００ｎｍのクロム層４１を堆積する。
【００４２】
（ｂ）エッチングにより上記クロム層４１をパターニングして、ゲート電極２６ｂ・２７ｂ、および遮光電極２８を形成する。上記ゲート電極２６ｂ・２７ｂは、図示しない断面においてゲートライン２３を構成している。また、遮光電極２８は、フォトダイオード２５のアノード側の配線パターンを構成している。
【００４３】
（ｃ）ガラス基板１２上にスパッタ法で１００ｎｍの透明電極であるＩＴＯ層４２を堆積する。
【００４４】
（ｄ）エッチングによりＩＴＯ層４２をパターニングして、透明画素電極２４を形成する。
【００４５】
（ｅ）プラズマＣＶＤ法でＳｉＮ_Ｘ（例えばＳｉ_３　Ｎ_４　）またはＳｉＯ_２　などから成る４００ｎｍのゲート絶縁膜４３を堆積した後、エッチングにより遮光電極２８の上方の部分、および透明画素電極２４におけるドレイン電極２６ｃとのコンタクト部２４ａの上方の部分を除去する。
【００４６】
（ｆ）プラズマＣＶＤ法で１００ｎｍの非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）層を堆積し、エキシマレーザーを用いた結晶化により多結晶シリコン（ｐ−Ｓｉ）層を形成した後、エッチングによりパターニングして、ＴＦＴ（Ｌ）　２６およびＴＦＴ（Ｄ）２７用の半導体層２６ｄ・２７ｄ、並びにフォトダイオード２５用の半導体層２５ａを形成する。
【００４７】
また、上記半導体層２６ｄは、イオン注入やイオンシャワーによりリン等の不純物を注入してｎチャネルに形成する一方、半導体層２７ｄ、および半導体層２５ａは、ボロン等の不純物を注入してｐチャネルに形成する。なお、この場合において、不純物を選択的に注入する代わりに、ｎチャネルの半導体層２６ｄと、ｐチャネルの半導体層２７ｄおよび半導体層２５ａとを２回に分けて作り分けても良い。
【００４８】
（ｇ）上記半導体層２６ｄ…と同様に、半導体層２６ｄ・２７ｄにおけるソース領域およびドレイン領域の上に５０ｎｍのオーミック層２６ｅ・２７ｅを形成する。また、半導体層２５ａの上にはｎ^＋のｐ−Ｓｉによるオーミック層２５ｂを形成してフォトダイオード２５を構成する。
【００４９】
（ｈ）スパッタ法で７００ｎｍのアルミニウム層を堆積した後、エッチングによりパターニングして、ソース電極２６ａ・２７ａ、ドレイン電極２６ｃ・２７ｃを形成し、ＴＦＴ（Ｌ）　２６およびＴＦＴ（Ｄ）　２７を構成する。
【００５０】
上記ソース電極２６ａ・２７ａは、図示しない断面においてソースライン２２を構成している。また、ＴＦＴ（Ｌ）　２６のドレイン電極２６ｃは前記透明画素電極２４のコンタクト部２４ａに接続される一方、ＴＦＴ（Ｄ）　２７のドレイン電極２７ｃはフォトダイオード２５のオーミック層２５ｂに接続される。
【００５１】
最後に、ソース電極２６ａ、ドレイン電極２６ｃ、および半導体層２６ｄ等の上方にパッシベイション膜４４を形成する。
【００５２】
なお、上記の製造方法においては、主として表示・読み取り部２１について説明したが、特に上記のように多結晶シリコンプロセスを用いる場合には、駆動回路部３１を構成するトランジスタや配線等も、同一のプロセスで同時に作り込むことも容易にできる。一方、アモルファスシリコンプロセスを用いる場合には、ドライバＩＣをガラス基板１２上に直接実装したり、フレキシブル基板を用いて実装したりして、駆動回路部３１を構成するなどしてもよい。
【００５３】
（４）画像表示時の動作
水平同期信号Ｈｓｙｎｋのパルスがシフトレジスタ３４に入力された後、水平クロックＨｃｋに同期して各画素ごとの表示画像データがラインメモリ３５ａに入力されると、ラインメモリ３５ａは１水平走査ライン分の表示画像データを順次保持し、Ｄ／Ａコンバータ３５ｂは各表示画像データに応じた電圧を各ソースライン２２に出力する。
【００５４】
また、シフトレジスタ３２に、垂直同期信号Ｖｓｙｎｋのパルスが入力された後、垂直クロックＶｃｋ（水平同期信号Ｈｓｙｎｋ）が入力されるとともに、ＴＦＴ制御回路３３に、ＴＦＴ（Ｌ）　２６の選択を指示するＴＦＴ選択信号が入力されると、ＴＦＴ制御回路３３は、１水平走査ライン目に対応するゲートライン２３に電圧ＶＬ　（正）の駆動パルスを出力する。
【００５５】
そこで、上記ゲートライン２３に接続されている各ＴＦＴ（Ｌ）　２６がオン状態になり、各透明画素電極２４と透明対向電極１５との間に、Ｄ／Ａコンバータ３５ｂから出力される電圧に応じた電荷が蓄積されて電界が形成される。すなわち、各透明画素電極２４に対応する部分の液晶層１４が、バックライト１８からの光の偏光面を回転させ、各表示画像データに応じた輝度の透光状態になる。この状態は次のフィールドで同じゲートライン２３に再度駆動パルスが印加されるまで保持される。
【００５６】
なお、上記のように、表示画像データに応じた電圧を各ソースライン２２に同時に出力せず、水平クロックＨｃｋ等に同期して、１水平走査ライン内の各画素ごとに順次出力するようにしてもよい。
【００５７】
以下、水平同期信号Ｈｓｙｎｋが入力されるごとに各水平走査ラインについて同様の動作が行われることにより、１画面分の画像が表示される。
【００５８】
（５）画像読み取り時の動作
液晶表示装置に原稿が載置され、タッチパネルユニット１９によって原稿の載置が検出された状態で、図示しない画像読み取りスイッチが操作されると、下記表１および以下に示すようにして原稿画像の読み取りが行われる。
【表１】

（ａ）上記画像表示時と同じ動作により、図６（ａ）に示すように、縦横に１つおきの画素Ｐ１に対応する部分の液晶層１４が透光状態にされる一方、画素Ｐ１に隣接する画素Ｐ２に対応する部分の液晶層１４が遮光状態にされる。
【００５９】
すなわち、ＴＦＴ制御回路３３にＴＦＴ（Ｌ）　２６の選択を指示するＴＦＴ選択信号が入力され、ＴＦＴ制御回路３３から、ゲート電圧Ｖｇ　＝ＶＬ　（正）が各ゲートライン２３に順次出力されて、各ＴＦＴ（Ｌ）　２６が順次オン状態になるとともに、上記ゲート電圧Ｖｇの出力と同期して、Ｄ／Ａコンバータ３５ｂから、画素Ｐ１に関しては、最大輝度に対応するソース電圧Ｖｓ　＝ＶｓＬｍａｘ　、画素Ｐ２に対しては、最低輝度に対応するソース電圧Ｖｓ＝ＶｓＬｍｉｎ　がソースライン２２に出力され、透明画素電極２４と透明対向電極１５との間に電荷が蓄積され、または放電されて、画素Ｐ１の液晶層１４だけが透光状態になる。
【００６０】
（ｂ）上記画像表示時とはゲート電圧Ｖｇ　およびソース電圧Ｖｓ　が異なる動作によって、画素Ｐ１に対応するフォトダイオード２５に所定の電荷が蓄積される。
【００６１】
すなわち、ＴＦＴ制御回路３３にＴＦＴ（Ｄ）　２７の選択を指示するＴＦＴ選択信号が入力され、ＴＦＴ制御回路３３から、ゲート電圧Ｖｇ　＝ＶＤ　（負）がゲートライン２３に出力されてＴＦＴ（Ｄ）　２７がオン状態になるとともに、表示画像データとして、フォトダイオード２５に印加する所定のソース電圧Ｖｓ　＝ＶｓＤに対応したデータがラインメモリ３５ａに入力されて、Ｄ／Ａコンバータ３５ｂから、上記所定のソース電圧Ｖｓ　＝ＶｓＤ　がソースライン２２に出力される。そこで、フォトダイオード２５は逆バイアスが印加された状態となり、所定の電荷が蓄積される。
【００６２】
また、バックライト１８は、少なくともこの時点までに消灯される。
【００６３】
ここで、画素Ｐ２に対応するフォトダイオード２５にも同様に電荷を蓄積するようにして、制御の簡素化を図ってもよい。一方、画素Ｐ１だけに電荷を蓄積するようにすることにより、電荷の蓄積に要する時間を短縮することができる。後者は、より詳しくは、例えばシフトレジスタ３２に代えて、それぞれ奇数番目または遇数番目のゲートライン２３に接続され、画像の表示時に位相が半周期だけずれた垂直同期信号Ｖｓｙｎｋが入力される２つのシフトレジスタを設け、フォトダイオード２５への電荷の蓄積時には一方のシフトレジスタだけに垂直同期信号Ｖｓｙｎｋを入力するようにすればよい。
【００６４】
（ｃ）次に、バックライト１８が所定時間点灯されると、バックライト１８から発せられた光が画素Ｐ１の部分の液晶層１４だけを介して原稿に照射され、その反射光によって画素Ｐ１のフォトダイオード２５が露光される。
【００６５】
そこで、フォトダイオード２５には、入射された光量に応じて、蓄積された電荷を相殺する電荷が発生し、蓄積電荷量が減少する。すなわち原稿画像の明度が高い（濃度が薄い）部分ほど、蓄積電荷量が多く減少する一方、明度が低い（濃度が濃い）部分では、蓄積電荷量はあまり減少しない。
【００６６】
上記のように、画素Ｐ１の部分の液晶層１４だけを介して原稿にバックライト光を照射することにより、原稿画像における隣接する画素からの反射光がフォトダイオード２５に入射することがないので、隣接する画素とのクロストークが低減され、解像度が向上する。
【００６７】
（ｄ）バックライト１８が消灯された後、上記（ｂ）と同様に、ＴＦＴ制御回路３３からゲートライン２３にゲート電圧Ｖｇ　＝ＶＤ　（負）が出力されて、ＴＦＴ（Ｄ）　２７がオン状態になる。なお、このときには、充電電圧出力回路３５のＤ／Ａコンバータ３５ｂの出力はハイインピーダンス状態に保たれる。
【００６８】
そこで、Ａ／Ｄコンバータ３６ａは、フォトダイオード２５の蓄積電荷の減少量に応じた読み取り画像データをラインメモリ３６ｂに出力し、ラインメモリ３６ｂは、１水平走査ライン分の各画素ごとの読み取り画像データを一旦保持し、シフトレジスタ３４からのタイミング信号に応じて、順次上記読み取り画像データを出力する。
【００６９】
ここで、画素Ｐ２に関しては、不定な画像データが出力されることになるが、全ての画素について画像データを出力し、後のデータ処理によって画素Ｐ１についての画像データだけを抽出するようにしてもよいし、ＴＦＴ制御回路３３から、画素Ｐ１に対応するゲートライン２３だけに駆動パルスが出力されるようにしたり、画素Ｐ１に関してだけ、読み取り回路３６で選択的に上記Ａ／Ｄ変換や画像データの保持、出力が行われるようにしてもよい。
【００７０】
（ｅ）画素Ｐ１に隣接する３つの画素について、それぞれ上記（ａ）〜（ｄ）の動作が繰り返されることにより、全ての画素についての原稿画像の読み取りが行われる。
【００７１】
なお、上記の例では、図６（ａ）に示すように１つおきの画素Ｐ１の組ごとに原稿画像を読み取る例を示したが、例えば画素密度等に応じて、図６（ｂ）に示すように２つおき、またはそれ以上の画素おきの画素Ｐ１の組ごとに読み取るようにして、一層、隣接する画素とのクロストークを低減し得るようにしてもよい。また、図６（ｃ）に示すように、１つの画素Ｐ１ごとに読み取り動作を繰り返すようにしてもよい。この場合には読み取り動作の繰り返しが多くなるので原稿画像全体の読み取りに要する時間が多少長くなるが、画素密度が高い場合でも他の画素とのクロストークをほとんど防止して解像度を確実に高めることが容易にできる。さらに、図６（ｄ）（ｅ）に示すように、１本のソースライン２２またはゲートライン２３に添った１ライン分の画素の組ごとに読み取るようにしたり、図６（ｆ）（ｇ）に示すように、１本以上おきのソースライン２２またはゲートライン２３に添った複数ライン分の画素の組ごとに読み取るようにしたりしてもよい。これらの場合には、上記ソースライン２２またはゲートライン２３に垂直な方向のクロストークが防止されるので、解像度をある程度高くするとともに、読み取り速度も比較的速くすることができる。
【００７２】
また、上記の例では、液晶層１４として誘電異方性が負のものを用いるとともに、偏光フィルタ層１１と偏光フィルタ層１７とを、一方の偏光フィルタ層の偏光方向と液晶の配向方向とが互いに平行で、かつ、両偏光フィルタ層１１・１７の偏光方向が互いに直交する方向（クロスニコル）に配置することにより、電界が作用したときに液晶層１４が透光状態になる例を示したが、誘電異方性が正の液晶を用いるとともに、偏光フィルタ層１１と偏光フィルタ層１７とを、液晶の配向方向、および両偏光フィルタ層１１・１７の偏光方向が互いに平行な方向（パラニコル）になるように配置しても同様である。
【００７３】
このように電界が作用したときに液晶層１４が透光状態になるように構成する場合には、透明画素電極２４およびフォトダイオード２５に印加する電圧ＶｓＬｍａｘ　とＶＤ　とを等しく設定することもでき、特に、これらのソース電圧Ｖｓ　をＤ／Ａコンバータ３５ｂによらずに所定の電圧源から直接供給する場合などには、電圧源の種類を減らして回路の簡素化が容易になるなどの利点がある。
【００７４】
一方、誘電異方性が負の９０°のツイストネマティック液晶を用いるとともに、偏光フィルタ層１１と偏光フィルタ層１７とを、偏光方向が平行な方向（パラニコル）になるように配置するか、または、誘電異方性が正の液晶を用いるとともに、偏光フィルタ層１１と偏光フィルタ層１７とを、偏光方向が直交する方向（クロスニコル）に配置するようにしてもよい。すなわち、この場合には、液晶層１４は、電界が作用していないときに透光状態になるので、上記ソース電圧Ｖｓ　＝ＶｓＬｍａｘ　に代えてＶｓ　＝ＶｓＬｍｉｎ　を印加し、透明画素電極２４と透明対向電極１５との間に蓄積されている電荷を放電させるようにすればよい。
【００７５】
また、バックライト１８は露光時以外には消灯する例を示したが、点灯状態でもフォトダイオード２５に電荷を十分蓄積させ得る場合には、点灯したままにするようにしてもよい。ただし、この場合には、各ＴＦＴ（Ｄ）　２７がオフ状態になりしだい放電が始まるので、それぞれオフ状態になった時点から等しいディレイタイムで、読み出しを行うか、または一旦液晶層１４を遮光状態にするなどして、各フォトダイオード２５の露光時間が同じになるようにする必要があるが、バックライト１８を点灯、消灯させる場合に比べて、露光時間の正確な制御が容易になる。
【００７６】
さらに、互いに隣接しない画素の組ごとに、下記表２に示すように、フォトダイオード２５に電荷を蓄積させた後に、液晶層１４を透光状態にするようにしてもよい。また、この場合にも、液晶層１４の遮光効果が十分であれば、バックライト１８を点灯したままにしてもよい。ただし、その場合には、上記の場合のように各フォトダイオード２５の露光時間が同じになるようにする必要がある。一方、バックライト１８を消灯した状態でフォトダイオード２５に電荷を蓄積する場合において、載置された原稿の背面から透過する光の影響があまりない場合には、同表に示すようにフォトダイオード２５に電荷を蓄積する際に液晶層１４を遮光状態にしておく必要は必ずしもない。
【表２】

【００７７】
また、上記各構成材料や、製造プロセスにおける各工程の順序、プロセス条件等は、一例であり、これらに限定するものではない。
【００７８】
（実施の形態２）
画像読み取り機能付き液晶表示装置を構成するアクティブマトリクスパネル１３の他の例として、遮光電極２８上にＴＦＴ（Ｌ）　２６およびＴＦＴ（Ｄ）　２７が形成されるとともに、半導体層２６ｄ・２７ｄの上方にゲート電極２６ｂ・２７ｂが設けられたスタガ型のＴＦＴが用いられる例を説明する。なお、以下、前記実施の形態１と同一の機能を有する構成要素については、同一の番号を付して詳細な説明を省略する。
【００７９】
ガラス基板１２上には、図７および図８に示すように、遮光電極２８が形成され、その上に、例えばＳｉＯ_２　から成る絶縁膜２９を介して、ＴＦＴ（Ｌ）　２６またはＴＦＴ（Ｄ）　２７の半導体層２６ｄ・２７ｄが形成されている。なお、フォトダイオード２５の半導体層２５ａは、実施の形態１と同様に遮光電極２８上に直接形成され、遮光電極２８がアノード側の配線パターンを構成するようになっている。
【００８０】
半導体層２６ｄ・２７ｄの上方には、オーミック層２６ｅ・２７ｅ、ソース電極２６ａ・２７ａ、およびドレイン電極２６ｃ・２７ｃが形成され、さらに、ゲート絶縁膜４３を介して、ゲート電極２６ｂ・２７ｂが形成されている。
【００８１】
このように遮光電極２８によってフォトダイオード２５の配線パターンを構成することにより、通常の液晶表示装置と同じ工程で画像読み取り機能を備えた液晶表示装置を製造することができるので、製造コストの低減を容易に図ることができる。
【００８２】
（実施の形態３）
ＴＦＴ（Ｌ）　２６、およびＴＦＴ（Ｄ）　２７がともにｎチャネルのＴＦＴに形成され、ＴＦＴ（Ｌ）　２６のゲートの閾値電圧ＶＬ０がＴＦＴ（Ｄ）　２７のゲートの閾値電圧ＶＤ０よりも高く設定されている例を説明する。
【００８３】
すなわち、ＶＤ０＜Ｖｇ　＜ＶＬ０であるゲート電圧Ｖｇ　がゲートライン２３に印加された場合には、ＴＦＴ（Ｄ）　２７だけがオン状態になる一方、ＶＬ０＜Ｖｇ　であるゲート電圧Ｖｇ　が印加された場合には、ＴＦＴ（Ｌ）　２６、およびＴＦＴ（Ｄ）　２７がともにオン状態になるようになっている。このような閾値電圧の設定は、半導体層２６ｄ・２７ｄにリン等の不純物を注入する際に、その濃度を調節するなど、公知の種々の方法により行うことができる。
【００８４】
上記のようなＴＦＴ（Ｌ）　２６およびＴＦＴ（Ｄ）　２７を備えた画像読み取り機能付き液晶表示装置は、下記表３および以下に示すようにして原稿画像の読み取りが行われる。
【表３】

（ａ）ＶＬ０＜Ｖｇ　であるゲート電圧Ｖｇ　がゲートライン２３に出力されると、ＴＦＴ（Ｌ）　２６がオン状態になり、その時にソースライン２２に出力されているソース電圧Ｖｓ　＝ＶｓＬｍａｘ　またはＶｓＬｍａｘ　によって、透明画素電極２４と透明対向電極１５との間に電荷が蓄積され、または放電されて、画像を読み取る画素Ｐ１に対応する部分の液晶層１４が透光状態にされる一方、他の画素Ｐ２に対応する部分の液晶層１４が遮光状態にされる。
【００８５】
また、その際にはＴＦＴ（Ｄ）　２７もオン状態になり、フォトダイオード２５にも同様にソース電圧Ｖｓ　＝ＶｓＬｍａｘ　によって電荷が蓄積されるので、ＶｓＬｍａｘ　＝ＶｓＤに設定する場合には、次のフォトダイオード２５だけに電荷を蓄積するステップを省略することができる。
【００８６】
（ｂ）ＶＤ０＜Ｖｇ　＜ＶＬ０であるゲート電圧Ｖｇ　がゲートライン２３に出力されると、ＴＦＴ（Ｄ）　２７だけがオン状態になるので、上記ソース電圧Ｖｓ　＝ＶｓＬｍａｘとは異なる電圧ＶｓＤにより、実施の形態１と同様に、少なくとも画像を読み取る画素Ｐ１に対応するフォトダイオード２５への所定の電荷の蓄積が行われる。
【００８７】
また、バックライト１８は、少なくともこの時点までに消灯される。
【００８８】
（ｃ）次に、Ｖｇ　＜ＶＤ０であるゲート電圧Ｖｇ　がゲートライン２３に出力され、ＴＦＴ（Ｌ）　２６およびＴＦＴ（Ｄ）　２７が何れもオフ状態になるとともに、バックライト１８が所定時間点灯されると、バックライト１８から発せられた光が液晶層１４を介して原稿に照射され、反射光によってフォトダイオード２５が露光され、フォトダイオード２５は原稿画像の濃度に応じた蓄積電荷量になる。
【００８９】
（ｄ）バックライト１８が消灯された後、上記（ｂ）と同様に、ＶＤ０＜Ｖｇ　＜ＶＬ０であるゲート電圧Ｖｇ　がゲートライン２３に出力され、ＴＦＴ（Ｄ）　２７だけがオン状態になって、読み取り画像データが得られる。
【００９０】
なお、この実施の形態３においても、前記実施の形態１で説明したように、電荷の蓄積時と同じタイミングで画像データの読み出しを行うことにより各フォトダイオード２５の露光時間が同じになるようにして、バックライト１８を点灯したままにするようにしてもよい。
【００９１】
また、実施の形態３のような構成では、画像の表示時、すなわちＴＦＴ（Ｌ）　２６をオン状態にする際には、必ずＴＦＴ（Ｄ）　２７もオン状態になるが、通常、フォトダイオード２５のアノード側の電位を接地電位にしておけば、フォトダイオード２５には逆バイアスの電圧が印加されるだけで、ほとんど電流が流れないので、表示画像に対する影響はほとんどない。
【００９２】
このようにフォトダイオード２５に逆バイアスの電圧が印加されるようにすれば、画像の表示時にフリッカレスにして画質の向上を図るために、ソース電圧Ｖｓ　の極性を１水平走査期間ごとに反転させたり、互いに隣り合うソースライン２２ごとに反転させる公知の手法を適用することも可能である。すなわち、この場合には、各画素のフォトダイオード２５ごとに、印加されるソース電圧Ｖｓ　に応じて逆バイアスになるように接続したり、図９に示すように、ソース電圧Ｖｓ　が正負何れの場合でも逆バイアスになるようにフォトダイオード２５を接続したりすればよい。
【００９３】
なお、フォトダイオード２５のアノード側に負の電圧を印加することにより、表示の応答速度の向上に寄与させることも可能である。
【００９４】
また、図１０に示すように、切り換えスイッチ５１を設けて、画像の表示時にはフォトダイオード２５のアノード側にソース電圧Ｖｓ　を印加するようにすれば、理論的にも表示画像に対する影響を皆無にすることができる。なお、この場合、フォトダイオード２５のアノード側に接続される配線を各ソースライン２２ごとに独立して設けるか、または、すべてのアノード側の配線を共通にする場合には、充電電圧出力回路３５からは各ソースライン２２に順次択一的にソース電圧Ｖｓ　を印加する一方、他のソースライン２２はハイインピーダンス状態になるようにすればよい。
【００９５】
また、上記各実施の形態では、透明対向電極１５が対向ガラス基板１６に形成されている例を示したが、これに限らず、例えば図１１に模式的に示すように、同一の基板上に透明画素電極２４と透明対向電極１５とが設けられる、いわゆる面内スイッチング方式（ＩＰＳ）の液晶表示装置にも同様に適用することができる。この場合、上記透明対向電極１５をフォトダイオード２５のアノード側の配線として用いるようにしてもよい。
【００９６】
また、画像の読み取り時における透明画素電極２４と透明対向電極１５との間や、フォトダイオード２５への電荷の蓄積は、通常の画像表示時と異なり、全画素に同一の電圧を印加して行うので、すべてのゲートライン２３に同時に駆動パルスを出力して電荷を蓄積させるようにしてもよい。
【００９７】
また、受光素子としては、フォトダイオード２５に限らず、電荷蓄積型の種々の受光素子が適用可能である。さらに、電荷蓄積型以外のフォトセンサを用いても、同様に原稿画像を読み取ることはできる。この場合には、露光に先立って電荷を蓄積するステップは不要であるとともに、Ａ／Ｄコンバータ３６ａとして、受光素子の両端の電圧を検出するものや、受光素子に流れる電流を検出するものなどを用いることができる。
【００９８】
また、画像の表示、および読み取りは、それぞれ画面の全面にわたって行うものに限らず、表示領域と読み取り領域とに分けて、画像の表示と読み取りとを同時に行い得るようにしてもよい。すなわち、前述のようにバックライト１８を常時点灯させ得るように構成する場合や、バックライト１８の消灯時間が短く設定される場合などには、各領域ごとに、前記画像表示動作、または画像読み取り動作を行わせることにより、画像の表示と読み取りとを行わせることができる。さらに、上記画像の読み取り領域は、あらかじめ設定してもよいし、タッチパネルユニット１９によって原稿の載置が検出された領域を読み取り領域にするなどしてもよい。
【００９９】
（実施の形態４）
カラー画像の表示、および読み取りができる液晶表示装置の例を説明する。
【０１００】
この液晶表示装置は、図１２に示すように、対向ガラス基板１６と透明対向電極１５との間に、各透明画素電極２４に対応して赤、緑、または青の光を透過させる領域が形成されたマイクロカラーフィルタ６１を備えている。その他の構成は、前記モノクロームの液晶表示装置（実施の形態１、実施の形態２、または実施の形態３）と同様である。
【０１０１】
このように構成されることによって、前記モノクロームの液晶表示装置と同じ動作により、カラー画像の表示、および読み取りが行われる。すなわち、表示画像データとして、それぞれ赤、青、または緑の画像データが入力されると、加法混色によりカラー画像が表示される。また、各透明画素電極２４ごとに、マイクロカラーフィルタ６１を介して、赤、青、または緑の光が原稿に照射され、原稿画像における各色の成分に応じた反射光量が検出されるので、カラーの画像データが読み取られる。
【０１０２】
このようなカラーの液晶表示装置を構成する場合でも、前記モノクロームの液晶表示装置と同様に、ＴＦＴ（Ｌ）　２６とＴＦＴ（Ｄ）　２７とが共通のソースライン２２およびゲートライン２３によって制御され、ＴＦＴ（Ｄ）　２７専用のゲートライン等を必要としないので、画像の有効表示面積を大きくして、高い視認性を得ることができる。また、実施の形態１で説明したように、１または２以上おきの画素の組ごとや、１つの画素ごと、１ライン分の画素の組ごと、１または２ライン以上おきの画素の組ごとにバックライト１８からの光を照射して原稿画像を読み取ることにより、隣接する画素とのクロストークを低減することができる。
【０１０３】
なお、この液晶表示装置においては、各３つの透明画素電極２４を透過する光の加法混色によって、所定の色の１つの画素（カラー画素）が構成される。そこで、各透明画素電極２４に対応する画素（単体画素）の画素密度がモノクロームの液晶表示装置における画素密度と同じである場合（例えば透明画素電極２４の大きさが同じ場合）には、カラー画素の画素密度（実質的な表示および読み取りの画素密度）は、モノクロームの液晶表示装置における画素密度の１／３になる。
【０１０４】
（実施の形態５）
カラー画素の画素密度が単体画素の画素密度と等しい場合、すなわち、例えば透明画素電極２４の大きさがモノクロームの液晶表示装置と同じ場合であっても、モノクロームの液晶表示装置における画素密度と同じカラー画素の画素密度が得られる液晶表示装置の例を説明する。
【０１０５】
この液晶表示装置は、図１３に示すように、バックライト１８が、それぞれ赤、青、または緑の単色光を発する単色光源１８ａ〜１８ｃを備えて構成されている。これらの単色光源１８ａ〜１８ｃは、図示しない制御部によって、それぞれ独立して点灯、消灯が制御されるようになっている。その他の構成は、前記モノクロームの液晶表示装置と同様である。
【０１０６】
以下、画像表示時の動作、および画像読み取り時の動作について説明する。
【０１０７】
（１）画像表示時の動作
赤、青、および緑の単色光源１８ａ〜１８ｃが、順次選択的に点灯し、各点灯期間に、それぞれ赤、青、または緑の表示画像データに基づいて、前記モノクロームの画像表示装置と同じ表示動作が行われる。すなわち、各単体画素ごとに、時分割で赤、青、および緑の成分が表示され、視覚の残像効果によりカラー画像の表示が行われる。このように、単色光源１８ａ〜１８ｃによって時分割で各色の画像を表示することにより、１つの単体画素をカラー画素として作用させることができ、カラー画素の画素密度を単体画素の画素密度と等しくすることができる。
【０１０８】
（２）画像読み取り時の動作
赤、青、および緑の単色光源１８ａ〜１８ｃが順次用いられ、各単色光源１８ａ…ごとに、前記モノクロームの液晶表示装置と同じ読み取り動作が行われることにより、それぞれ原稿画像における各色の成分の画像データが読み取られる。より詳しくは、まず、赤の単色光源１８ａが用いられ、赤の光が、互いに隣接しない画素の組ごとの透明画素電極２４を介して原稿に照射され、原稿画像における赤の成分に応じた反射光量が検出される。次に、青の単色光源１８ｂが用いられて、青の成分の画像が読み取られ、さらに緑の単色光源１８ｃが用いられて、緑の成分の画像が読み取られる。このように、単色光源１８ａ〜１８ｃについて前記読み取り動作が３回繰り返されることにより、カラーの画像データが読み取られる。このように、単色光源１８ａ〜１８ｃを順次用いることによって、各単体画素ごとに赤、青、および緑の成分の画像が読み取られるので、マイクロカラーフィルタを用いる場合に比べて、３倍の画素密度でカラー画像を読み取ることができる。
【０１０９】
なお、各色の光ごとに、互いに隣接しない画素の組ごとの読み取りを行うのに代えて、各画素の組ごとに、赤、青、および緑の光を順次照射して読み取り、これを画素の組の数だけ繰り返すようにしてもよい。
【０１１０】
また、前記モノクロームの液晶表示装置と同様に、ＴＦＴ（Ｌ）　２６とＴＦＴ（Ｄ）　２７とが共通のソースライン２２およびゲートライン２３によって制御され、ＴＦＴ（Ｄ）　２７専用のゲートライン等を必要としないことにより、画像の有効表示面積を大きくして、高い視認性を得ることができるが、ＴＦＴ（Ｄ）　２７専用のゲートライン等を設ける場合でも、画素密度を高くする効果は同様に得られる。しかも、このように画素密度が高くても、互いに隣接しない画素の組ごとに各単色光源１８ａ〜１８ｃの光を照射して原稿画像を読み取ることにより、確実に隣接画素のクロストークを低減して解像度を高くすることができる。
【０１１１】
（実施の形態６）
マイクロカラーフィルタを備え、かつ、読み取り画素密度の高い液晶表示装置の例を説明する。
【０１１２】
この液晶表示装置は、図１４に示すように、対向ガラス基板１６と透明対向電極１５との間に、各透明画素電極２４に対応して赤、緑、または青の光を透過させてカラー画像の表示を行うための表示用領域６１ａと、全ての色の光を透過させて原稿を照明するための照明用領域６１ｂとが形成されたマイクロカラーフィルタ６１を備えている。
【０１１３】
また、透明対向電極１５は、上記マイクロカラーフィルタ６１の表示用領域６１ａまたは照明用領域６１ｂに対応する領域が、それぞれ互いに接続された表示用対向電極１５ａと照明用対向電極１５ｂとに分割されている。上記照明用対向電極１５ｂは、図示しない制御回路によって制御されるスイッチ６２により、表示用対向電極１５ａに接続されるか、またはハイインピーダンス状態になるようになっている。なお、必ずしも表示用対向電極１５ａに接続されなくても、所定の電位に保たれるようにしてもよい。
【０１１４】
一方、ガラス基板１２上に形成された透明画素電極２４は、図１５および図１６に示すように、前記モノクロームの液晶表示装置における透明画素電極２４と同様にＴＦＴ（Ｌ）　２６に接続された表示用画素電極２４ａと、ソースライン２２に接続された照明用画素電極２４ｂとに分割されている。
【０１１５】
さらに、バックライト１８は、前記実施の形態５と同様に、それぞれ赤、青、または緑の単色光を発する単色光源１８ａ〜１８ｃを備えて構成されている。
【０１１６】
その他の構成は、前記モノクロームの液晶表示装置と同様である。
【０１１７】
以下、画像表示時の動作、および画像読み取り時の動作について説明する。
【０１１８】
（１）画像表示時の動作
画像表示時には、赤、青、および緑の単色光源１８ａ〜１８ｃが同時に点灯され、白色光源として作用する。また、スイッチ６２は開いて照明用対向電極１５ｂがハイインピーダンス状態に保たれ、照明用画素電極２４ｂの電位、すなわちソースライン２２の電位に係らず、照明用対向電極１５ｂと照明用画素電極２４ｂとの間に電荷が蓄積されないようにされて、常にバックライト１８からの光が遮光されるように制御される。なお、液晶層１４に電圧が印加されていないときに光が透過状態になるノーマリホワイトの液晶表示装置を構成する場合には、照明用対向電極１５ｂをハイインピーダンス状態ではなく、絶対値が十分大きな所定の電圧が印加されるようにすればよい。
【０１１９】
この状態で、前記実施の形態４と同じ動作が行われることにより、カラー画像の表示が行われる。すなわち、画素における照明用画素電極２４ｂの部分に入射する光が常に遮光される点を除き、実施の形態４と同じ作用によって、各表示用画素電極２４ａ、液晶層１４、およびマイクロカラーフィルタ６１の表示用領域６１ａを透過する光の加法混色によりカラー画像が表示される。
【０１２０】
この液晶表示装置においては、画素における照明用画素電極２４ｂの部分が遮光状態になるために、開口率が若干低下するが、実施の形態５の液晶表示装置が時分割により表示が行われるのに対して、各単体画素は常に画像データに応じた発光状態になるので、フリッカを生じることなくフレーム周期を所望の長さに設定することができる。
【０１２１】
（２）画像読み取り時の動作
画像の読み取り時には、下記表４〜６に示すように、前記モノクロームの液晶表示装置の動作に比べて以下の点が異なる動作が行われる。ただし、原稿の照明に関しては、実施の形態５と同様に、赤、青、および緑の単色光源１８ａ〜１８ｃが順次用いられる。
【表４】

【表５】

【表６】

【０１２２】
すなわち、前記表１〜３において透明画素電極２４と透明対向電極１５との間に電荷が蓄積されるステップでは、ソース電圧Ｖｓ　＝ＶｓＬｍｉｎ　がソースライン２２に出力され、表示用画素電極２４ａと表示用対向電極１５ａとの間の電荷が放電されて、画素における表示用画素電極２４ａの部分は遮光状態にされる。これにより、マイクロカラーフィルタ６１における表示用領域６１ａの赤、青、または緑の光だけを透過させる作用は、画像の読み取りには影響しなくなる。
【０１２３】
また、原稿からの反射光によってフォトダイオード２５が露光されるステップでは、照明用対向電極１５ｂがスイッチ６２を介して表示用対向電極１５ａに接続されるとともに、最大輝度に対応するソース電圧Ｖｓ　＝ＶｓＬｍａｘ　が、ソースライン２２を介して照明用画素電極２４ｂに印加され、互いに隣接しない画素の組における照明用画素電極２４ｂの部分が透光状態になる。そこで、マイクロカラーフィルタ６１の照明用領域６１ｂは前記のように全ての色の光を透過させるようになっているので、赤、青、または緑の何れの単色光源１８ａ〜１８ｃから発せられた単色光も、そのまま原稿に照射される。それゆえ、前記実施の形態５と同様に、赤、青、および緑の単色光源１８ａ〜１８ｃが順次用いられ、各単色光源１８ａ…ごとに、前記モノクロームの液晶表示装置と同じ読み取り動作が行われることにより、それぞれ原稿画像における各色の成分の画像データが読み取られる。
【０１２４】
上記のように、画像の表示時には、マイクロカラーフィルタを用いた３つの単体画素の加法混色によりカラー画像を表示する一方、画像の読み取り時には、各単体画素ごとに、赤、青、および緑の単色光源１８ａ〜１８ｃを用いて各色の成分を読み取ることにより、表示時の３倍の画素密度で原稿画像を読み取ることができる。
【０１２５】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したような形態で実施され、以下に記載されるような効果を奏する。
【０１２６】
すなわち、単一の画素ごと、または互いに隣接しない画素の組ごとに、液晶を透過状態にし、バックライトの光を原稿に照射して原稿画像を読み取ることにより、読み取り画素密度が高い場合でも、隣接する画素間でのクロストークを低減して、解像度を高くすることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１の画像読み取り機能付き液晶表示装置の外観構成を示す斜視図である。
【図２】実施の形態１のアクティブマトリクスパネル１３の回路構成を示す説明図である。
【図３】実施の形態１のアクティブマトリクスパネル１３の具体的な構成を示す平面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ矢視およびＢ−Ｂ矢視断面図である。
【図５】実施の形態１のアクティブマトリクスパネル１３の製造方法を示す説明図である。
【図６】実施の形態１の画像読み取り機能付き液晶表示装置において１回の露光工程で原稿画像が読み取られる画素の配置を示す説明図である。
【図７】実施の形態２のアクティブマトリクスパネル１３の具体的な構成を示す平面図である。
【図８】図６のＡ−Ａ矢視およびＢ−Ｂ矢視断面図である。
【図９】実施の形態３の画像読み取り機能付き液晶表示装置の変形例（フォトダイオード２５の他の接続例）を示す回路図である。
【図１０】実施の形態３の画像読み取り機能付き液晶表示装置の他の変形例（フォトダイオード２５のアノード側にソース電圧を印加する例）を示す回路図である。
【図１１】面内スイッチング方式の液晶表示装置を構成した場合の例を示す説明図である。
【図１２】実施の形態４の画像読み取り機能付き液晶表示装置の外観構成を示す斜視図である。
【図１３】実施の形態５の画像読み取り機能付き液晶表示装置の外観構成を示す斜視図である。
【図１４】実施の形態６の画像読み取り機能付き液晶表示装置の外観構成を示す斜視図である。
【図１５】実施の形態６のアクティブマトリクスパネル１３の具体的な構成を示す平面図である。
【図１６】図１４のＡ−Ａ矢視およびＢ−Ｂ矢視断面図である。
【符号の説明】
１１　　偏光フィルタ層
１２　　ガラス基板
１３　　アクティブマトリクスパネル
１４　　液晶層
１５　　透明対向電極
１５ａ　　表示用対向電極
１５ｂ　　照明用対向電極
１６　　対向ガラス基板
１７　　偏光フィルタ層
１８　　バックライト
１８ａ　　赤の単色光源
１８ｂ　　青の単色光源
１８ｃ　　緑の単色光源
１９　　タッチパネルユニット
２１　　表示・読み取り部
２２　　ソースライン
２３　　ゲートライン
２４　　透明画素電極
２４ａ　　表示用画素電極
２４ｂ　　照明用画素電極
２５　　フォトダイオード
２６　　ＴＦＴ（Ｌ）
２７　　ＴＦＴ（Ｄ）
２８　　遮光電極
３１　　駆動回路部
３２　　シフトレジスタ
３３　　ＴＦＴ制御回路
３４　　シフトレジスタ
３５　　充電電圧出力回路
３５ａ　　ラインメモリ
３５ｂ　　Ｄ／Ａコンバータ
３６　　読み取り回路
３６ａ　　Ａ／Ｄコンバータ
３６ｂ　　ラインメモリ
６１　　マイクロカラーフィルタ
６１ａ　　表示用領域
６１ｂ　　照明用領域
６２　　スイッチ
７１　　制御部
Ｐ１　　画素
Ｐ２　　画素

Claims

画像信号を伝達する複数のソースラインと、
上記ソースラインと交差する方向に設けられ、走査信号を伝達する複数のゲートラインと、
ソースラインとゲートラインとの各交差部に対応して設けられた画素電極と、
各画素電極に接続されるとともに、ソースライン、およびゲートラインに接続された第１のトランジスタと、
画素電極に対向して設けられた対向電極と、
画素電極と対向電極との間に設けられた液晶と、
各画素電極に対応して設けられ、原稿からの反射光量を検出する受光素子と
を備えた画像読み取り機能付き液晶表示装置において、さらに、
受光素子の一端側に接続されるとともに、上記ソースライン、およびゲートラインに接続された第２のトランジスタと、
受光素子の他端側に接続された他端側ラインと、
表示用の光、および原稿の照明用の光を発する背面光源と
を備えるとともに、
画像の読み取り時に、単一の画素、または互いに隣接しない画素の組ごとに、上記液晶を透光状態にして、上記背面光源の光を原稿に照射し、原稿からの反射光量を上記受光素子によって検出することにより、原稿画像を読み取るように構成されていることを特徴とする液晶表示装置。
請求項１の画像読み取り機能付き液晶表示装置であって、
上記互いに隣接しない画素の組は、１以上の画素おきの画素の組であることを特徴とする画像読み取り機能付き液晶表示装置。
請求項１の画像読み取り機能付き液晶表示装置であって、
上記互いに隣接しない画素の組は、所定の方向に互いに隣接し、かつ、上記所定の方向に垂直な方向に１以上の画素おきの画素の組であることを特徴とする画像読み取り機能付き液晶表示装置。
請求項１の画像読み取り機能付き液晶表示装置であって、さらに、
上記画素電極に対応して、それぞれ所定の色の光を透過させる領域が形成されたカラーフィルタを備え、
画像の表示時には、上記カラーフィルタにおける各色の領域を透過する光の加法混色によりカラー画像を表示し、
画像の読み取り時には、上記カラーフィルタにおける各色の領域を透過して原稿に照射され、反射された光の光量を検出することによりカラー画像を読み取るように構成されていることを特徴とする画像読み取り機能付き液晶表示装置。
画素電極と、
画素電極に対向して設けられた対向電極と、
画素電極と対向電極との間に設けられた液晶と、
各画素電極に対応して設けられ、原稿からの反射光量を検出する受光素子と
を備えた画像読み取り機能付き液晶表示装置において、さらに、
それぞれ互いに異なる色の光を発する複数の光源を含む背面光源を備え、
画像の表示時に、上記各背面光源を順次選択的に点灯させて、時分割で各色の画像を表示させることによりカラー画像を表示し、
画像の読み取り時に、上記各背面光源を順次選択的に点灯させて、単一の画素、または互いに隣接しない画素の組ごとに、各色の光を原稿に照射し、原稿からの各色の光の反射光量を検出することによりカラー画像を読み取るように構成されていることを特徴とする画像読み取り機能付き液晶表示装置。
画像信号を伝達する複数のソースラインと、
上記ソースラインと交差する方向に設けられ、走査信号を伝達する複数のゲートラインと、
ソースラインとゲートラインとの各交差部に対応して設けられた画素電極と、
各画素電極に接続されるとともに、ソースライン、およびゲートラインに接続された第１のトランジスタと、
画素電極に対向して設けられた対向電極と、
画素電極と対向電極との間に設けられた液晶と、
各画素電極に対応して設けられ、原稿からの反射光量を検出する受光素子と
受光素子の一端側に接続されるとともに、上記ソースライン、およびゲートラインに接続された第２のトランジスタと、
受光素子の他端側に接続された他端側ラインと、
表示用の光、および原稿の照明用の光を発する背面光源と
を備えた画像読み取り機能付き液晶表示装置を用いた画像読み取り方法であって、
画像の読み取り時に、単一の画素、または互いに隣接しない画素の組ごとに、上記液晶を透光状態にして、上記背面光源の光を原稿に照射し、原稿からの反射光量を上記受光素子によって検出することにより、原稿画像を読み取るステップを繰り返すことを特徴とする画像読み取り方法。
請求項６の画像読み取り方法であって、
上記互いに隣接しない画素の組は、１以上の画素おきの画素の組であることを特徴とする画像読み取り方法。
請求項６の画像読み取り方法であって、
上記互いに隣接しない画素の組は、所定の方向に互いに隣接し、かつ、上記所定の方向に垂直な方向に１以上の画素おきの画素の組であることを特徴とする画像読み取り方法。
請求項６の画像読み取り方法であって、上記画像読み取り機能付き液晶表示装置は、さらに、上記画素電極に対応して、それぞれ所定の色の光を透過させる領域が形成されたカラーフィルタを備え、
上記カラーフィルタにおける各色の領域を透過する光の加法混色によりカラー画像を表示するステップを含むとともに、
上記原稿画像を読み取るステップは、上記カラーフィルタにおける各色の領域を透過して原稿に照射され、反射された光の光量を検出することによりカラー画像を読み取るステップであることを特徴とする画像読み取り方法。
画素電極と、
画素電極に対向して設けられた対向電極と、
画素電極と対向電極との間に設けられた液晶と、
各画素電極に対応して設けられ、原稿からの反射光量を検出する受光素子と、
それぞれ互いに異なる色の光を発する複数の光源を含む背面光源とを備えた画像読み取り機能付き液晶表示装置を用いた画像読み取り方法であって、
画像の表示時に、上記各背面光源を順次選択的に点灯させて、時分割で各色の画像を表示させることによりカラー画像を表示するステップと、
画像の読み取り時に、上記各背面光源を順次選択的に点灯させて、単一の画素、または互いに隣接しない画素の組ごとに、各色の光を原稿に照射し、原稿からの各色の光の反射光量を検出することによりカラー画像を読み取るステップと
を有することを特徴とする画像読み取り方法。