JP2006092551A - 情報認識装置及び情報認識表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】情報認識装置を構成する複数の光センサの特性偏差を低減する。
【解決手段】光量に応じた光電流を生成してセンサ信号を出力する、行列状に配置された複数の光センサ９００と、センサ走査部７００からのセンサ走査信号を光センサに印加して、光センサからのセンサ信号の出力を制御するセンサ走査線Ｓ_１〜Ｓ_ｎと、光センサからセンサ信号を伝達するセンサ信号線Ｐ_１〜Ｐ_ｍと、センサ信号線の隣接するものをグループ化することにより複数のセンサ信号を重畳し、該重畳されたセンサ信号の処理を行うセンサ信号処理部８００とを含む。隣接するセンサ信号線からのセンサ信号が重畳されることにより、光センサの特性が異なっていたとしても、それを較正した検知出力を得ることができる。

【選択図】 図１

Description

本発明は、情報認識装置及び情報認識表示装置に関し、特に、光センサを備えた情報認識装置及び情報認識表示装置に関する。

一定の領域より選択された地点の位置情報やタッチ情報を認識する装置は、大きく分ければ、抵抗方式で情報を認識する装置と、光の変化を通じて情報を認識する装置とがある。前者は、上下の基板に存在する水平または垂直に配列された複数の抵抗線が外部刺激によって互いに接触し、これによって抵抗変化を感知することによって位置情報やタッチ情報を認識する方法である。反面、後者は、光量の変化を光センサが認識して位置情報やタッチ情報を認識する方法と、特定光波長の光量変化を光センサが認識して位置情報やタッチ情報を認識する方法とがある。
抵抗方式で情報を認識する装置は、透明な基板に形成することによって容易に他の表示装置上に結合されるという長所を有し、光量の変化や特定光波長の光量変化を光センサが認識する方式は、光センサを表示装置内に形成することによって追加的な厚さの増加なしで表示装置と結合されるという長所を有する。

しかしながら、抵抗方式は、表示装置の輝度を減少させ、全体的な厚さを増加させるという問題点を有し、特定光波長の光量変化を光センサが認識する方式は、特定波長の光を発生させる別途の装置を必要とするという問題点を有する。
したがって、表示装置内部に形成しながらも別途の光発生装置が必要ない情報認識装置及び情報認識表示装置として、光量の変化によって位置情報及びタッチ情報を認識する装置が研究されている。しかし、光量の変化を光センサが認識する方式は、光センサの特性偏差及び光の波長によって光センサの出力信号が変わることがあるという問題点と、表示装置の内部に共に形成されることによって、表示装置の他の構成要素から影響を受けられるという問題点を有する。

例えば、光量変化による情報認識装置として、非晶質シリコン層を利用した表示装置がある。該表示装置は、非晶質シリコン層を利用して薄膜トランジスタを形成し、また、非晶質シリコン層を利用して光センサを形成することができるため、同じ表示装置内に容易に形成することができる。しかしながら、非晶質の特性上、光センサの特性偏差が存在せざるを得ないので、同一の刺激であっても、光センサの出力信号が相違することがある。また、表示装置の特性上、カラーフィルタ層の下部に光センサが存在する場合、特定色素を有するカラーフィルタ層によって特定波長帯の光が光センサに到達する。この時、光センサがある特定波長帯に敏感に反応する場合、カラーフィルタ層に存在する赤色、緑色、青色の色素によって光センサの出力信号が異なるようになる。さらに、表示装置内には表示装置のための種々の構成要素が存在するので、光センサから出力された信号が表示装置の画像信号に影響を受けて歪曲されうるという問題点を有する。

本発明は、上記した従来例の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、前述の問題点を解決して高信頼性の情報認識装置及び情報認識表示装置を提供することにある。

上記した目的を達成するため、本発明による情報認識装置は、
光量に対応して光電流を生成し、前記光電流に基づいたセンサ信号を出力する複数の光センサと、
センサ走査部からのセンサ走査信号を前記光センサに印加して、前記光センサからのセンサ信号の出力を制御するセンサ走査線と、
前記光センサから出力されたセンサ信号を伝達するセンサ信号線と、
前記センサ信号線から伝達されたセンサ信号を、前記センサ信号線の個数より少ない数の入力端を通じて受け取って信号処理を行うセンサ信号処理部と、
を含むことを特徴としている。

本発明の他の観点による情報認識装置は、
光量に対応して光電流を生成し、前記光電流に基づいたセンサ信号を出力する光センサと、
前記光センサからのセンサ信号の出力を制御するためにセンサ走査信号を伝達するセンサ走査線と、
前記センサ走査信号を前記センサ走査線の個数より少ない出力端を通じて前記センサ走査線に伝達するセンサ走査部と、
前記光センサから出力されたセンサ信号を伝達するセンサ信号線と、
前記センサ信号線からセンサ信号を受け取って信号処理を行うセンサ信号処理部と、
を含むことを特徴としている。

本発明による情報認識表示装置は、
画像走査線、画像信号線、前記画像走査線と画像信号線に電気的に接続された複数の薄膜トランジスタ、並びに、前記画像走査線と前記画像信号線によって画定された領域に形成され、前記薄膜トランジスタと電気的に接続された画素電極を有する第１基板と、
前記第１基板と対向し、前記画素電極が形成された領域に対応して赤色の色素を有するカラーフィルタ列、緑色の色素を有するカラーフィルタ列、及び青色の色素を有するカラーフィルタ列からなるカラーフィルタ層と共通電極を有する第２基板と、
前記第１基板と第２基板の間に介在した液晶層と、
第１基板上の画像走査線と画像信号線とによって画定された領域及び画素電極の下部に形成され、光量に対応して光電流を生成し、前記光電流に基づいたセンサ信号を出力する光センサと、
前記第１基板上に形成され、センサ走査部からのセンサ走査信号を前記光センサに印加して、前記光センサからのセンサ信号の出力を制御するセンサ走査線と、
前記第１基板上に形成され、前記センサ走査線のうちの特定の走査線に走査信号が印加された時、少なくとも一つの赤色の色素を有するカラーフィルタ列、少なくとも一つの緑色の色素を有するカラーフィルタ列、及び少なくとも一つの青色の色素を有するカラーフィルタ列の下部に各々位置した互いに異なる光センサから出力されたセンサ信号を重畳して、前記センサ信号処理部に伝達するセンサ信号線と、
前記センサ信号線からセンサ信号を受け取って信号処理を行うセンサ信号処理部と、
を含むことを特徴としている。

一実施形態として、前記センサ信号線は、センサ走査線のうちの特定の走査線に走査信号が印加される時、少なくとも２つの互いに異なる光センサから出力されたセンサ信号を重畳して前記センサ信号処理部に伝達するセンサ信号線である。このために前記センサ信号線と電気的に接続された信号線を含む。
一実施形態として、前記光センサは、光量に対応して光電流を生成するセンサ素子と、前記センサ走査信号によって前記光電流に基づいたセンサ信号を出力するスイッチング素子とを含む。例えば、前記センサ素子は、非晶質シリコン層を含み、前記非晶質シリコンが光に反応して光電流を生成する特性を利用した素子である。具体的には、前記センサ素子は、非晶質シリコン層をチャネル層とする薄膜トランジスタであって、チャネル部に光が照射される構造を有する。前記スイッチング素子も薄膜トランジスタであることが好適であり、場合によって、前記センサ素子とスイッチング素子の間に、前記光電流に伴う電荷を蓄積し、所定電圧を維持するキャパシタをさらに含むことが好適である。

一実施形態として、前記センサ走査線の個数は、前記センサ走査部から印加されるセンサ走査信号の出力端の個数より多く、少なくとも２つのセンサ走査線に同一の走査信号を同時に印加することができる。そのために、前記センサ走査線が相互に電気的に接続されている走査線を含む。例えば、情報認識表示装置において、特定の画像信号線に沿って同一色の同一階調を表示する際に、該特定の画像信号線に順次に印加される画像信号が隣接した画素電極に互いに異なる電圧を伝達する場合、少なくとも前記隣接した画素電極の下部に存在する前記光センサのセンサ信号をセンサ信号線に出力して重畳するために、前記光センサに電気的に接続されたセンサ走査線を互いに電気的に接続することができる。

前記情報認識装置及び情報認識表示装置は、光センサと電気的に接続されている駆動電圧線をさらに含むことができる。前記駆動電圧線は、情報認識表示装置における前記画像信号線と前記画像信号線に隣接したセンサ信号線の間の少なくとも一部領域に存在する。前記駆動電圧線には、特定の直流電圧が印加される。場合によって、前記駆動電圧線は前記光センサ及び前記画像走査線と電気的に接続された電圧線であってもよい。
一方、情報認識表示装置において、前記センサ走査線は画像走査線であることができ、前記センサ走査部は画像走査部であってもよい。つまり、画像走査線が前記光センサのスイッチング素子に電気的に接続される。一方、駆動電圧線が、前記光センサ及び前記画像走査線と電気的に接続された電圧線である場合、前記駆動電圧線が接続された画像走査線と異なる画像走査線が、前記光センサのスイッチング素子に電気的に接続される。

一実施例として、情報認識表示装置の前記画素電極は、透明電極及び不透明電極からなることができる。さらに、不透明電極の下部に前記光センサを存在させることができ、この場合、光が前記光センサに到達するようにするために、前記不透明電極の一部領域に開口部を存在させることもできる。
前記情報認識表示装置は、液晶表示装置及び有機発光表示装置のいずれであってもよい。

本発明によれば、光量の変化を光センサが認識する方式において、光センサの特性偏差及び光の波長によって光センサの出力信号が変わりうるという問題点と、表示装置の内部に共に形成されることによって表示装置の他の構成要素からの影響を受けられるという問題点を解決することができ、高信頼性の情報認識装置及び情報認識表示装置を提供することができる。

添付した図面を参照して、本発明の実施形態について、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳細に説明する。明細書全体にわたって類似部分については、図面に同一の符号を付けた。

図１は、本発明の一実施形態による情報認識装置のブロック図である。
図１を参照すれば、本発明の一実施形態による情報認識装置は、複数の光センサ（光感知部）９００、センサ走査部７００、センサ信号処理部８００、及びセンサ走査部７００及びセンサ信号処理部８００を制御する制御部６１０を含む。
光センサ９００は、基板３００上に行列状に配列されており、基板３００上には、光センサ９００以外にも、光センサ９００との間での信号伝達のための複数の信号線Ｓ_１〜Ｓ_ｎ、Ｐ_１〜Ｐ_ｍが備えられている。

これら信号線は、センサ走査部７００からのセンサ走査信号を光センサ９００に伝達する複数のセンサ走査線Ｓ_１〜Ｓ_ｎと、光センサ９００からのセンサ信号（センサ出力信号）をセンサ信号処理部８００に伝達する複数のセンサ信号線Ｐ_１〜Ｐ_ｍとを含む。センサ走査線Ｓ_１〜Ｓ_ｎは、ほぼ行方向に平行にのびており、センサ信号線Ｐ_１〜Ｐ_ｍは、ほぼ列方向に平行にのびている。センサ信号線Ｐ_１〜Ｐ_ｍは、複数のグループに分けられてセンサ信号線群を構成しており、それぞれのセンサ信号線群内のセンサ信号線は、対応する接続線Ｐｔ１〜Ｐｔｑを通じて互いに接続されている。光センサ９００もまた、センサ信号線群との接続関係によって、複数の光センサ群に分けることができる。つまり、同一の光センサ群に属する光センサは、一つのセンサ信号線群と接続されており、異なる光センサ群に属する光センサは、異なるセンサ信号線群と接続されている。

このような情報認識装置において、光センサ９００は、センサ走査信号に応答して生成したセンサ信号を、センサ信号線Ｐ_１〜Ｐ_ｍ及び接続線Ｐｔ１〜Ｐｔｑを通じてセンサ信号処理部８００に提供する。この時、同一の光センサ群に属する光センサ９００から出力されたセンサ信号は、対応する接続線Ｐｔ１〜Ｐｔｑで重畳されてセンサ信号処理部８００に入力される。
センサ信号処理部８００は、各接続線Ｐｔ１〜Ｐｔｑを通じて入力されたセンサ信号ＤＴ１〜ＤＴｑに基づいて、光読取信号ＳＥを生成する。

制御部６１０は、センサ走査部７００とセンサ信号処理部８００を制御し、センサ信号処理部８００からの光読取信号ＳＥに基づいて、外部刺激の位置などを判断する。詳しく説明すれば、制御部６１０は、制御信号ＣＯＮＴ１０をセンサ走査部７００に出力してセンサ走査信号の出力を制御し、制御信号ＣＯＮＴ２０をセンサ信号処理部８００に出力して初期化（ｒｅｓｅｔ）などの制御を行う。また、制御部６１０は、光読取信号ＳＥから読取ったセンサ信号ＤＴ１〜ＤＴｑの生成位置とセンサ走査信号が出力された位置に基づいて、外部刺激の位置などを決定する。このような位置決定は、制御部６１０が直接行う代わりに、別の処理装置で行うこともできる。

このように本実施形態による情報認識装置では、複数の光センサ９００から出力されたセンサ信号を重畳することによって、光センサ９００の特性偏差による誤差を減らすことができる。特に、光センサ９００が非晶質シリコンを使用している場合、光センサ９００の特性偏差が著しく現れるので、本実施形態のように、複数の光センサ９００から出力されたセンサ信号を重畳して刺激位置を決定することが好ましい。

図２は、本発明の他の実施形態による情報認識装置のブロック図である。
図２に示した情報認識装置もまた、図１の情報認識装置と同様に、複数の光センサ９００、センサ走査部７００、センサ信号処理部８００、制御部６１０、及び複数のセンサ走査線Ｓ_１〜Ｓ_ｎ、及び複数のセンサ信号（センサ出力信号）線Ｐ_１〜Ｐ_ｍを含む。
しかし、図１の情報認識装置とは異なり、図２に示した情報認識装置では、隣接した一対のセンサ走査線Ｓ_１〜Ｓ_ｎが走査線Ｓｔ１〜Ｓｔｒを通じて接続され、同一の走査信号の印加を同時に受ける。したがって、センサ走査線Ｓ_１〜Ｓ_ｎの個数がセンサ走査部７００のセンサ走査信号出力端の個数より多い。互いに接続されているセンサ走査線の数は２つに限定することなく、３つ以上にすることもできる。一方、センサ信号線Ｐ_１〜Ｐ_ｎは互いに分離されている。

このようにすれば、一つのセンサ信号線Ｐ_１〜Ｐ_ｎに接続された２つ以上の光センサ９００が同時にセンサ信号を送り出し、これらがセンサ信号処理部８００に供給されるので、光センサ９００の特性偏差による誤差を減らすことができる。
本発明の別の実施形態による情報認識装置は、図１に示した実施形態及び図２に示した実施形態の組合せ、すなわち、接続線Ｐｔ１〜Ｐｔｑ及び走査線Ｓｔ１〜Ｓｔｒの両方を有する情報認識装置であってもよい。

以下、図１及び図２に示した情報認識構造を有する表示装置について、図３及び図４を参照して詳細に説明する。
図３は、本発明の一実施形態による情報認識表示装置であって、図１に示した情報認識構造を有する表示装置のブロック図である。

図３に示すように、本発明の実施形態による情報認識表示装置は、光センサを各々含む複数の画素領域１０００、画像走査部４００、データ駆動部５００、センサ走査部７００、センサ信号処理部８００、及びこれらを制御する信号制御部６００を含む。
画素領域１０００は、基板３１０上に行列状に配列されており、各画素領域１０００は画素電極（図示せず）を含む。基板３１０上にはまた、列方向にのびているカラーフィルタ層５０００が形成されている。その他にも基板３００上には、光センサ９００との間の信号伝達のための複数の信号線Ｇ_１〜Ｇ_ｎ、Ｄ_１〜Ｄ_ｍ、Ｓ_１〜Ｓ_ｎ、Ｐ_１〜Ｐ_ｍが備えられている。

これら信号線は、画像走査部４００からの画像走査信号を画素領域１０００に伝達する複数の画像走査線Ｇ_１〜Ｇ_ｎと、データ駆動部５００からの画像データ信号を画素領域１０００に伝達する画像信号線Ｄ_１〜Ｄ_ｍと、センサ走査部７００からのセンサ走査信号を画素領域１０００に伝達する複数のセンサ走査線Ｓ_１〜Ｓ_ｎと、画素領域１０００からのセンサ信号（センサ出力信号）をセンサ信号処理部８００に伝達するセンサ信号線Ｐ_１〜Ｐ_ｍとを含む。画像走査線Ｇ_１〜Ｇ_ｎとセンサ走査線Ｓ_１〜Ｓ_ｎは、ほぼ行方向に平行にのび、画像信号線Ｄ_１〜Ｄ_ｍとセンサ信号線Ｐ_１〜Ｐ_ｍは、ほぼ列方向に平行にのびている。
センサ走査線Ｓ_１〜Ｓ_ｎ、センサ信号線Ｐ_１〜Ｐ_ｍ、接続線Ｐｔ１〜Ｐｔｑ、センサ信号処理部８００の構造は、図１の構造と基本的に同一である。
図３に示した情報認識表示装置における情報認識動作は、図１に示した情報認識装置での情報認識動作と同一である。図１の制御部６１０は、図３の信号制御部６００に対応する。

以下に、図３に示した情報認識表示装置の表示動作について詳細に説明する。
信号制御部６００は、外部のグラフィック制御器（図示せず）から、画像信号Ｒ、Ｇ、Ｂ及びその表示を制御する入力制御信号、例えば、垂直同期信号Ｖｓｙｎｃ、水平同期信号Ｈｓｙｎｃ、メインクロックＭＣＬＫ、及びデータイネーブル信号ＤＥなどの提供を受ける。信号制御部６００は、入力制御信号に基づいて、画像信号Ｒ、Ｇ、Ｂを適切に処理して画像信号ＤＡＴを生成し、また、画像走査制御信号ＣＯＮＴ１及びデータ制御信号ＣＯＮＴ２などを生成した後、画像走査制御信号ＣＯＮＴ１を画像走査部４００に出力し、データ制御信号ＣＯＮＴ２及び処理済みの画像信号ＤＡＴをデータ駆動部５００に出力する。また、信号制御部６００は、入力制御信号に基づいて、センサ走査制御信号ＣＯＮＴ３を生成し、センサ走査部７００に送出する。

画像走査制御信号ＣＯＮＴ１は、ゲートオン電圧Ｖｏｎの出力開始を指示する垂直同期開始信号ＳＴＶ、及びゲートオン電圧Ｖｏｎの出力時期を制御する少なくとも一つのクロック信号を含む。画像走査制御信号ＣＯＮＴ１は、その他にもゲートオン電圧Ｖｏｎの持続時間を限定する出力イネーブル信号ＯＥなどを含むことができる。
データ制御信号ＣＯＮＴ２は、画像データＤＡＴの入力開始を指示する水平同期開始信号ＳＴＨ、画像信号線Ｄ_１〜Ｄ_ｍに該当するデータ電圧の印加を指示するロード信号ＬＯＡＤ、共通電圧Ｖｃｏｍに対するデータ電圧の極性（以下、共通電圧に対するデータ電圧の極性を、単にデータ電圧の極性という）を反転させる反転信号ＲＶＳ、及びデータクロック信号ＨＣＬＫなどを含む。

データ駆動部５００は、信号制御部６００からのデータ制御信号ＣＯＮＴ２によって一つの行の画像データＤＡＴを順次に受信し、各画像データＤＡＴに対応するデータ電圧に変換した後、これを該当する画像信号線Ｄ_１〜Ｄ_ｍに印加する。
画像走査部４００は、信号制御部６００からの画像走査制御信号ＣＯＮＴ１によってゲートオン電圧Ｖｏｎを画像走査線Ｇ_１〜Ｇ_ｎに印加し、この画像走査線Ｇ_１〜Ｇ_ｎに接続されたスイッチング素子Ｑｓ１（図５参照）を導通させ、これによって画像信号線Ｄ_１〜Ｄ_ｍに印加されたデータ電圧が、導通したスイッチング素子Ｑｓ１を通じて当該画素電極に印加される。
画素領域の画素電極に印加されたデータ電圧と共通電極に印加された共通電圧Ｖｃｏｍ（図５参照）との差は、液晶キャパシタＣｌｃ（図５参照）の充電電圧として現れる。充電電圧の大きさによって表示装置を通過する光の透過率が変化するので、所望の画像が表示される。

１水平周期（１Ｈ：水平同期信号Ｈｓｙｎｃ、データイネーブル信号ＤＥ、ゲートクロックＣＰＶの１周期）が経過すると、データ駆動部５００と画像走査部４００は、次の行の画素に対して同一の動作を繰り返す。このような方式により、１フレーム期間に全ての画像走査線Ｇ_１〜Ｇ_ｎに対し順次にゲートオン電圧Ｖｏｎを印加して、全ての画素にデータ電圧を印加する。１フレームが終われば次のフレームが始まり、各画素電極に印加されるデータ電圧の極性が直前のフレームでの極性と反対になるように、データ駆動部５００に印加される反転信号ＲＶＳの状態が制御される（"フレーム反転"）。この時、１フレーム内でも反転信号ＲＶＳの特性により、一つの画像信号線を通じて流れるデータ電圧の極性を変えたり（ライン反転）、一つの画素行に印加されるデータ電圧の極性を異ならせることができる（ドット反転）。
このように、情報認識装置と表示装置を結合することで、情報認識表示装置を構成することができる。

また、図３に示したように、カラーフィルタ層５０００の下部に光センサを有する画素領域１０００が存在する場合、カラーフィルタ層５０００に含まれる色素によって該当する波長帯の光が光センサ９００に到達する。光センサ９００が特定波長帯に敏感に反応するように構成されている場合、上部に位置したカラーフィルタ層５０００が示す色によって光センサ９００の出力信号が変わる。
したがって、例えば、図３における符号２０００、３０００、４０００が赤色、緑色及び青色のカラーフィルタ列をそれぞれ示すとき、互いに異なる色を示す三つのカラーフィルタ列２０００、３０００、４０００の下の画素領域１０００に接続されたセンサ信号線Ｐ_１〜Ｐ_ｍを互いに接続すれば、光の波長による光センサ９００の出力信号の誤差を減らすことができる。

図４は、本発明の他の一実施形態による情報認識表示装置であって、図２に示した情報認識構造を有する表示装置のブロック図である。
図３に示した情報認識表示装置と同様に、図４に示した情報認識表示装置もまた、光センサを各々含む複数の画素領域１０００、画像走査部４００、データ駆動部５００、センサ走査部７００、センサ信号処理部８００、及びこれらを制御する信号制御部６００を含む。
しかし、図４の情報認識表示装置は、図３の情報認識表示装置とは異なって、隣接した一対のセンサ走査線Ｓ_１〜Ｓ_ｎが走査線Ｓｔ１〜Ｓｔｒを通じて接続され、同一の走査信号の印加を同時に受ける。したがって、センサ走査線Ｓ_１〜Ｓ_ｎの個数が感知走査部７００の感知走査信号出力端の個数より多い。互いに接続されているセンサ走査線Ｓ_１〜Ｓ_ｎの数は、３つ以上であってもよい。
このような情報認識表示装置の情報認識動作は、図２を参照して説明したものと同一であり、表示動作は、図３を参照して説明したものと同一である。

以下、本発明の一実施形態による画素領域の構造について、図５〜図１１を参照して詳細に説明する。
図５は、本発明の一実施形態による情報認識表示装置における画素領域の等価回路の一例を示した図面である。
図５を参照すれば、各画素領域は、画像走査線Ｇ_ｉ、画像信号線Ｄ_ｊに接続されたスイッチング素子Ｑｓ１と、これに接続された液晶キャパシタＣｌｃ及びストレージキャパシタＣｓｔを含む。ストレージキャパシタＣｓｔは、必要に応じて省略することができる。
スイッチング素子Ｑｓ１は、薄膜トランジスタ等からなる三端子素子であって、その制御端子及び入力端子はそれぞれ画像走査線Ｇ_ｉ及び画像信号線Ｄ_ｊに接続されており、出力端子は液晶キャパシタＣｌｃ及びストレージキャパシタＣｓｔに接続されている。

各画素領域は光センサを含み、該光センサは、信号線ＳＧ、ＰＤに接続されたセンサ素子Ｑｐ、信号線Ｓ_１〜Ｓ_ｎ、Ｐ_１〜Ｐ_ｍに接続されたスイッチング素子Ｑｓ２と、これに接続されたキャパシタＣｐを含む。キャパシタＣｐは必要に応じて省略することができる。
センサ素子Ｑｐは、その制御端子Ｎ１がセンサ素子ゲート線ＳＧに、出力端子Ｎ２がキャパシタＣｐ及びスイッチング素子Ｑｓ２に、入力端子Ｎ３が駆動電圧線ＰＤにそれぞれ接続されている。キャパシタＣｐはセンサ素子Ｑｐの出力端子Ｎ２と制御端子Ｎ１との間に接続されている。スイッチング素子Ｑｓ２の制御端子及び出力端子は、センサ走査線Ｓ_ｉとセンサ信号（センサ出力信号）線Ｐ_ｊにそれぞれ接続されており、入力端子は、センサ素子Ｑｐの出力端子Ｎ２に接続されている。

センサ素子Ｑｐにおいて、非晶質シリコンからなるチャネル部に光が照射されれば光電流が形成され、駆動電圧線ＰＤに印加された駆動電圧によって、光電流がキャパシタＣｐ及びスイッチング素子Ｑｓ２の方向（またはその逆方向）に流れ、キャパシタＣｐは、光電流に伴う電荷を蓄積して所定電圧を維持する。
キャパシタＣｐの他端は、センサ素子ゲート線ＳＧに接続されており、センサ素子ゲート線ＳＧは、センサ素子Ｑｐが周辺電圧によって影響を受けないように、所定電圧を維持する。

スイッチング素子Ｑｓ２もまた三端子素子であって、その制御端子及び出力端子は、センサ走査線Ｓ_ｉとセンサ信号線Ｐ_ｊにそれぞれ接続されている。スイッチング素子Ｑｓ２は、センサ走査線Ｓ_ｉにスイッチング素子Ｑｓ２を導通させる電圧が印加されれば、キャパシタＣｐに保存されている電圧または光電流による信号をセンサ信号線Ｐ_ｊに伝達する。
スイッチング素子Ｑｓ１、Ｑｓ２及びセンサ素子Ｑｐは、非晶質シリコンをチャネル層として有する薄膜トランジスタであることが好ましい。

図６は、図５に示した画素領域の配置の一例を示した図面である。
図６に示した信号線Ｇ_ｉ、Ｄ_ｊ、ＳＧ、ＰＤ、Ｓ_ｉ、Ｐ_ｊ、スイッチング素子Ｑｓ１、Ｑｓ２、液晶キャパシタＣｌｃ、ストレージキャパシタＣｓｔ、センサ素子Ｑｐ、キャパシタＣｐの機能等は、図５で説明したものと同一である。
駆動電圧線ＰＤは、センサ信号線Ｐ_ｊと画像信号線Ｄ_ｊ+１との間に位置し、所定の直流電圧が印加される。場合によって、駆動電圧線ＰＤは、光センサ及び画像走査線と電気的に接続されていてもよい。特に、センサ信号線Ｐ_ｊと画像信号線Ｄ_ｊ、Ｄ_ｊ+１が隣接した領域のうち、センサ信号が画像信号によって影響（例えば、感知信号と画像信号のカップリング問題など）を受けるいずれか１ケ所に位置することができる。

図７は、図６に示した画素領域を７〜７線に沿って切断した垂直断面図である。
第１基板１１上に、スイッチング素子Ｑｓ１、Ｑｓ２及びセンサ素子Ｑｐが存在し、スイッチング素子Ｑｓ１、Ｑｓ２の上部に、有機絶縁膜１３が存在する。有機絶縁膜１３は、スイッチング素子Ｑｓ１の電極を露出させるコンタクトホール有し、センサ素子Ｑｐのチャネル領域に光が伝達されるように、開口部を有する。有機絶縁膜１３の上部に透明電極１５と不透明電極１７が存在し、透明電極１５及び不透明電極１７は、露出されたスイッチング素子Ｑｓ１の電極と電気的に接続されている。不透明電極１７が存在する領域は反射領域Ｒａであり、透明電極１５だけが存在する領域は透過領域Ｔａである。透過領域Ｔａに存在する有機絶縁膜１３は、反射領域Ｒａに存在する有機絶縁膜１３と段差を有することもできる。透過領域Ｔａにおける液晶分子の誘電率異方性の差と透過領域Ｔａの液晶層の厚さの積は、反射領域Ｒａにおける液晶分子の誘電率異方性の差と反射領域Ｒａの液晶層の厚さの積と同一であるか、またはほぼ２倍の値を有することができる。
第２基板２５の第１基板１１と対向する面上に、カラーフィルタ層２３及び共通電極２１が存在する。
第１基板１１と第２基板２５との間に液晶層１９が介在している。

図８〜図１１は、情報認識表示装置において、画素領域の他の実施形態の等価回路を示した図面である。
図８〜図１１に示したスイッチング素子Ｑｓ１、液晶キャパシタＣｌｃ、ストレージキャパシタＣｓｔ、センサ素子Ｑｐ、スイッチング素子Ｑｓ２、及びキャパシタＣｐ（必要に応じて省略できる）は、図５に示したものと同一であるので、これらに対する詳細な説明は省略し、接続関係など差がある部分についてのみ説明する。

図８の例では、センサ素子Ｑｐは、その制御端子Ｎ１がセンサ素子ゲート線ＳＧに、出力端子Ｎ２がキャパシタＣｐ及びスイッチング素子Ｑｓ２に、入力端子Ｎ３が前段の画像走査線Ｇ_ｉ−１にそれぞれ接続されている。キャパシタＣｐは、センサ素子Ｑｐの出力端子Ｎ２と制御端子Ｎ１との間に接続されている。スイッチング素子Ｑｓ２の制御端子及び出力端子は、センサ走査線Ｓ_ｉとセンサ信号線Ｐ_ｊにそれぞれ接続されており、入力端子は、感知素子Ｑｐの出力端子Ｎ２に接続されている。

図９の例においては、センサ素子Ｑｐは、その制御端子Ｎ１が前段の画像走査線Ｇ_ｉ−１に、出力端子Ｎ２がキャパシタＣｐ及びスイッチング素子Ｑｓ２に、入力端子Ｎ３がセンサ入力電圧線ＳＤにそれぞれ接続されている。キャパシタＣｐは、センサ素子Ｑｐの出力端子Ｎ２と制御端子Ｎ１との間に接続されている。スイッチング素子Ｑｓ２の制御端子及び出力端子は、センサ走査線Ｓ_ｉとセンサ信号線Ｐ_ｊにそれぞれ接続されており、入力端子は、センサ素子Ｑｐの出力端子Ｎ２に接続されている。

図１０の例においては、センサ素子Ｑｐは、その制御端子Ｎ１と入力端子Ｎ３が接続されて前段の画像走査線Ｇ_ｉ−１に接続されており、出力端子Ｎ２がキャパシタＣｐ及びスイッチング素子Ｑｓ２に接続されている。キャパシタＣｐは、センサ素子Ｑｐの出力端子Ｎ２と制御端子Ｎ１との間に接続されている。スイッチング素子Ｑｓ２の制御端子及び出力端子はセンサ走査線Ｓ_ｉとセンサ信号線Ｐ_ｊにそれぞれ接続されており、入力端子はセンサ素子Ｑｐの出力端子Ｎ２に接続されている。

図１１の例においては、センサ素子Ｑｐは、その制御端子Ｎ１と入力端子Ｎ３が接続されて画像走査線Ｇ_ｉに接続されており、出力端子Ｎ２がキャパシタＣｐ及びスイッチング素子Ｑｓ２に接続されている。キャパシタＣｐは、センサ素子Ｑｐの出力端子Ｎ２と制御端子Ｎ１との間に接続されている。スイッチング素子Ｑｓ２の制御端子及び出力端子は、前段の画像走査線Ｇ_ｉ−１とセンサ信号線Ｐ_ｊにそれぞれ接続されており、入力端子は、センサ素子Ｑｐの出力端子Ｎ２に接続されている。
画素領域のスイッチング素子と光センサは、図８〜図１１に示したような等価回路で表される構成を有することができ、これは図６及び図７と類似した配置図及び断面図で表すことができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されるわけではなく、特許請求の範囲で定義している本発明の基本概念を利用した当業者の種々の変形及び改良形態もまた本発明の権利範囲に属するものである。

本発明の一実施形態による情報認識装置のブロック図である。 本発明の他の実施形態による情報認識装置のブロック図である。 本発明の一実施形態による情報認識表示装置のブロック図である。 本発明の他の実施形態による情報認識表示装置のブロック図である。 本発明の情報認識表示装置において、画素領域の一実施形態の等価回路を示した図である。 図５に示した等価回路の配置図である。 図６の７−７線に沿った垂直断面図である。 本発明の情報認識表示装置における、画素領域の他の実施形態の等価回路を示した図面である。 本発明の情報認識表示装置における、画素領域の他の実施形態の等価回路を示した図面である。 本発明の情報認識表示装置における、画素領域の他の実施形態の等価回路を示した図面である。 本発明の情報認識表示装置における、画素領域の他の実施形態の等価回路を示した図面である。

符号の説明

１３ 有機絶縁膜
１５ 透明電極
１７ 不透明電極
３００ 基板
４００ 画像走査部
５００ データ駆動部
６００ 信号制御部
６１０ 制御部
７００ センサ走査部
８００ センサ信号処理部
９００ 光センサ
１０００ 画素領域
２０００ 赤色カラーフィルタ列
３０００ 緑色カラーフィルタ列
４０００ 青色カラーフィルタ列
５０００ カラーフィルタ層
Ｐ_１〜Ｐ_ｍ センサ信号線
Ｓ_１〜Ｓ_ｎ センサ走査線
Ｐｔ１〜Ｐｔｑ 接続線
Ｓｔ１〜Ｓｔｒ 走査線
Ｑｐ センサ素子
Ｎ１ 制御端子
Ｎ２ 出力端子
Ｎ３ 入力端子
Ｇ_ｉ 画像走査線
Ｃｐ キャパシタ
Ｑｓ１、Ｑｓ２ スイッチング素子
Ｃｌｃ 液晶キャパシタ
Ｃｓｔ ストレージキャパシタ
ＣＯＮＴ１ 画像走査制御信号
ＣＯＮＴ２ データ制御信号
ＣＯＮＴ３ センサ走査制御信号
ＤＡＴ 画像信号
Ｇ_１〜Ｇ_ｎ、Ｄ_１〜Ｄ_ｍ、Ｓ_１〜Ｓ_ｎ、Ｐ_１〜Ｐ_ｍ 信号線

Claims (21)

1. 光量に対応して光電流を生成し、前記光電流に基づいたセンサ信号を出力する複数の光センサと、
   センサ走査部からのセンサ走査信号を前記光センサに印加して、前記光センサからのセンサ信号の出力を制御するセンサ走査線と、
   前記光センサから出力されたセンサ信号を伝達するセンサ信号線と、
   前記センサ信号線から伝達されたセンサ信号を、前記センサ信号線の個数より少ない数の入力端を通じて受け取って信号処理を行うセンサ信号処理部と、
   を含むことを特徴とする情報認識装置。
2. 前記センサ走査線のうちの特定の走査線に走査信号が印加された時、少なくとも２つの互いに異なる光センサから出力されたセンサ信号を重畳して前記センサ信号処理部に伝達するセンサ信号線を含むことを特徴とする請求項１に記載の情報認識装置。
3. 前記光センサは各々、
   光量に対応して光電流を生成するセンサ素子と、
   前記センサ走査信号によってオンされて、前記光電流に基づいたセンサ信号を出力するスイッチング素子と、
   を含むことを特徴とする請求項２に記載の情報認識装置。
4. 前記センサ素子は、非晶質シリコン層を含むことを特徴とする請求項３に記載の情報認識装置。
5. 前記センサ走査部から印加されるセンサ走査信号の出力端の個数より、前記センサ走査線の個数が多いことを特徴とする請求項１に記載の情報認識装置。
6. 少なくとも２つのセンサ走査線に同一の走査信号を同時に印加するように、隣接したセンサ走査線が互いに電気的に接続されていることを特徴とする請求項５に記載の情報認識装置。
7. 光量に対応して光電流を生成し、前記光電流に基づいたセンサ信号を出力する光センサと、
   前記光センサからのセンサ信号の出力を制御するためにセンサ走査信号を伝達するセンサ走査線と、
   前記センサ走査信号を前記センサ走査線の個数より少ない出力端を通じて前記センサ走査線に伝達するセンサ走査部と、
   前記光センサから出力されたセンサ信号を伝達するセンサ信号線と、
   前記センサ信号線からセンサ信号を受け取って信号処理を行うセンサ信号処理部と、
   を含むことを特徴とする情報認識装置。
8. 少なくとも２つのセンサ走査線に同一の走査信号を同時に印加するように、隣接したセンサ走査線が互いに電気的に接続されていることを特徴とする請求項７に記載の情報認識装置。
9. 第１基板上の画像走査線と画像信号線とによって画定された領域及び画素電極の下部に形成され、光量に対応して光電流を生成し、前記光電流に基づいたセンサ信号を出力する光センサと、
   前記第１基板上に形成され、センサ走査部からのセンサ走査信号を前記光センサに印加して、前記光センサからのセンサ信号の出力を制御するセンサ走査線と、
   前記第１基板上に形成され、前記センサ走査線のうちの特定の走査線に走査信号が印加された時、少なくとも一つの赤色の色素を有するカラーフィルタ列、少なくとも一つの緑色の色素を有するカラーフィルタ列、及び少なくとも一つの青色の色素を有するカラーフィルタ列の下部に各々位置した互いに異なる光センサから出力されたセンサ信号を重畳して、前記センサ信号処理部に伝達するセンサ信号線と、
   前記センサ信号線からセンサ信号を受け取って信号処理を行うセンサ信号処理部と、
   を含むことを特徴とする情報認識表示装置。
10. 前記センサ走査線は画像走査線であり、センサ走査部は画像走査部であることを特徴とする請求項９に記載の情報認識表示装置。
11. 前記光センサは各々、
    非晶質シリコン層を含み、光量に対応して光電流を生成するセンサ素子と、
    前記センサ走査信号によってオンされて、前記光電流に基づいたセンサ信号を出力するスイッチング素子と、
    を含むことを特徴とする請求項９に記載の情報認識表示装置。
12. 前記センサ走査部から印加されるセンサ走査信号の出力端の個数より、前記センサ走査線の個数が多いことを特徴とする請求項９に記載の情報認識表示装置。
13. 少なくとも２つのセンサ走査線に同一の走査信号を同時に印加するように、隣接した前記センサ走査線が互いに電気的に接続されていることを特徴とする請求項１２に記載の情報認識表示装置。
14. 前記画像走査線と前記画像信号線によって画定された領域で、前記画像信号線と前記画像信号線に隣接したセンサ信号線との間に、前記光センサの駆動電圧線が少なくとも一部分存在することを特徴とする請求項９に記載の情報認識表示装置。
15. 前記駆動電圧線は、前記光センサと電気的に接続されており、特定の直流電圧が印加されることを特徴とする請求項１４に記載の情報認識表示装置。
16. 前記駆動電圧線は、前記光センサ及び前記画像走査線と電気的に接続された電圧線であることを特徴とする請求項１４に記載の情報認識表示装置。
17. 前記センサ走査線は画像走査線であり、前記駆動電圧線が接続された画像走査線とは異なる画像走査線であることを特徴とする請求項１６に記載の情報認識表示装置。
18. 特定の画像信号線に沿って同一色の同一階調を表示する際に、前記特定の画像信号線に順次に印加される画像信号が、隣接した画素電極に互いに異なる電圧を伝達する場合、少なくとも前記隣接した画素電極の下部に存在する前記光センサからのセンサ信号をセンサ信号線に出力して重畳するために、少なくとも２つの前記光センサに電気的に接続された少なくとも２つのセンサ走査線が互いに電気的に接続されていることを特徴とする請求項９に記載の情報認識表示装置。
19. 前記画素電極は、透明電極及び不透明電極からなることを特徴とする請求項９に記載の情報認識表示装置。
20. 前記画素電極の不透明電極の下部に前記光センサが存在し、光が前記光センサに到達するために前記不透明電極の一部領域に開口部が存在することを特徴とする請求項１９に記載の情報認識表示装置。
21. 入射光量に対応するセンサ信号を生成し、センサ走査信号に応答して前記センサ信号を出力する複数の光センサと、
    前記光センサの出力信号のうちの少なくとも２つを合成する信号合成部と、
    前記信号合成部からの合成信号に基づいて出力信号を生成するセンサ信号処理部と、
    を含むことを特徴とする情報認識装置。

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