JP2008134600A - 電気光学装置及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】簡素な構成で画面上の指定位置を検出可能な電気泳動装置を提供すること。
【解決手段】複数の第一走査線と、第一走査線と同数の第二走査線と、第１及び第二走査線の各々と交差して配置される複数の信号線と、第１及び第二走査線と信号線との各交点に配置される画素を複数個行列状に備えた電気光学装置であって、ｉ行ｊ列に位置する画素の各々は第１トランジスタと第２トランジスタと画素電極とを含み、第１トランジスタのゲートがｉ行目の第一走査線に接続され、ソース又はドレインの一方がｊ列目の信号線に接続され、第２トランジスタのゲートがｉ行目の第二走査線に接続され、ソース又はドレインの一方が第１トランジスタのソース又はドレインの他方（第１トランジスタのソース）と接続され、第１トランジスタのソース又はドレインの他方（第１トランジスタのソース）に画素電極が接続される、電気光学装置である。
【選択図】図３

Description

本発明は電気泳動表示装置や液晶表示装置等の電気光学装置に関する。より詳しくは情報の表示及び書き込みが可能となる電気光学装置に関する。

いわゆる電子ペーパーや電子ブック等、従来の紙媒体を代替し得る電子機器の表示部には電気泳動表示装置や液晶表示装置等の電気光学装置が用いられる。斯うした従来の電気光学装置としては、例えば特開２００５−２４８６４号公報（特許文献１）や特開２００５−２８３８２０号公報（特許文献２）、特開２００５−８４３４３号公報（特許文献３）等が開示されて居る。此等従来の電気光学装置は、予めメモリに蓄えられたデータ（例えば本や写真等の画像データ）を表示して居るに過ぎない。即ち、従来の電気光学装置は表示用途として用いられるに過ぎず、表示画像内に使用者がメモやアンダーライン等を自由に書き込んだり、或いは画像内の所望位置を指定する等の処理は困難で有った。

特開２００５−２４８６４号公報 特開２００５−２８３８２０号公報 特開２００５−８４３４３号公報

そこで本発明は上述の諸課題を鑑み、表示装置であると共に情報採取装置としても機能する電気光学装置を提供する事を目的とする。具体的には簡素な構成に依って画面上の指定位置を検出し、電子ペーパー等の電気光学装置の表示画面に手書き入力が可能と成る電気光学装置を提供する事を目的とする。

本発明は、画像表示期間と情報採取期間とを有する電気光学装置に関する。本発明の電気光学装置はパネル部とデータ処理部とを少なくとも有し、パネル部は第一基板と第二基板と電気光学材料とを有し、第一基板と第二基板との間に電気光学材料が挟持される。第一基板上には、複数の第一走査線と、第一走査線に並列配置される複数の第二走査線と、第一走査線及び第二走査線と交差する複数の信号線と、第一走査線及び第二走査線と信号線との交点に配置される画素とが設けられる。画素は第一基板上で複数個が行列状に形成される。i行ｊ列（ｉ、ｊはともに自然数）に位置する画素の各々は第１トランジスタと第２トランジスタと画素電極とを含んで居る。本発明は、第１トランジスタのゲートがｉ行目の第一走査線に接続され、第１トランジスタのソース又はドレインの一方がｊ列目の信号線に接続され、第２トランジスタのゲートがｉ行目の第二走査線に接続され、第２トランジスタのソース又はドレインの一方が第１トランジスタのソース又はドレインの他方と接続され、第１トランジスタのソース又はドレインの他方と画素電極とが接続されて居る事を特徴とする。

更に本発明では、第２トランジスタのソース又はドレインの他方が基準電源に接続されて居る事をも特徴とする。基準電源としてｉ−１行目の第一走査線を利用する事も可能なので、その場合、第２トランジスタのソース又はドレインの他方がｉ−１行目の第一走査線に接続されて居ても良い。又、本発明は、第１トランジスタのソース又はドレインの他方と基準電源との間に保持容量を備える事をも特徴とする。基準電源としてｉ−１行目の第一走査線を利用する場合には、第１トランジスタのソース又はドレインの他方とｉ−１行目の第一走査線との間に保持容量を備える事を特徴とする。

上述の回路構成を為す本発明では、第一基板は透明であり、第二基板には共通電極が形成されており、画素電極は透明導電膜にて形成され、第一基板と第２トランジスタとの間に遮光膜が配置されて居る事を特徴とする。保持容量を備える場合には、前述の如く第一基板は透明であり、第二基板には共通電極が形成されており、画素電極は透明導電膜にて形成され、第一基板と第２トランジスタとの間に遮光膜が配置されて居り、保持容量は保持容量第一電極と保持容量第二電極と、此等保持容量第一電極と保持容量第二電極とに挟まれる保持容量誘電体膜とから成り、保持容量第一電極も保持容量第二電極も保持容量誘電体膜もいずれも透明である事を特徴とする。画素電極が保持容量第二電極を兼用して居ても良い。遮光膜は第２トランジスタの活性領域と重なる位置に設けられる事を特徴とする。一方で、この遮光膜は第１トランジスタの活性領域とは重ならない位置に設けられる事をも特徴とする。

上述の回路構成及び断面構造を為す本発明では、第一基板上には、第一走査線に接続して複数の第一走査線から特定の第一走査線を選択する機能を有する第一走査線選択回路と、第二走査線に接続して複数の第二走査線から特定の第二走査線を選択する機能を有する第二走査線選択回路と、信号線の一端側に接続して複数の信号線の各々に各信号線に固有な表示信号を供給する機能を有する表示信号供給回路と、信号線の他端側に接続して複数の信号線の各々から出力される各信号線に固有なセンサ信号を読み取る機能を有するセンサ信号読み出し回路と、が形成されて居る事をも特徴とする。更に本発明は、データ処理部は入力部と制御部と記憶部とを有し、入力部は外部より入力された表示画像情報を制御部乃至は記憶部に供給する機能を有し、制御部は少なくとも第一走査線選択回路と第二走査線選択回路、表示信号供給回路、センサ信号読み出し回路、記憶部を制御する機能を有し、記憶部は表示画像情報とセンサ信号に基づく記載画像情報とを記憶する機能を有する事を特徴とする。制御部は表示画像情報と記載画像情報を用いて新たな表示画像を作製し、新たな表示画像を新たな表示信号として表示信号供給回路に供給する機能を有する。更に本発明は、信号線と表示信号供給回路との間に、信号線と表示信号供給回路との導通乃至は非導通を切り替える切り替え回路が備えられて居る事をも特徴とする。この切り替え回路は画像表示期間に信号線と表示信号供給回路とを導通状態とし、情報採取期間に信号線と表示信号供給回路とを非導通状態とする。

本発明で用いられる電気光学材料は電気泳動材料、或いは液晶材料又はエレクトロクロミック材料である事をも特徴とする。

又本発明は上述のいずれか１項に記載された電気光学装置を備える電子機器をもその特徴と為す。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
本実施形態で用いられる電気光学材料は電気泳動材料や液晶材料等の電界に応じて表示を変化させる電解効果型表示材料や、エレクトロクロミック材料や有機エレクトロリュミネッサンス材料の様に電流に応じて表示を変化させる電流駆動型表示材料で有る。電解効果型表示材料を用いる際には画素電極と共通電極との間に電解効果型表示材料を挟持し、此等の電極間に所定の電界を掛ける事で各種表示を可能とする。一方、電流駆動型表示材料を用いる際には、画素電極と共通電極との間に電流駆動型表示材料（例えばエレクトロクロミック材料、以下エレクトロクロミック材料と其れを用いた表示装置をＥＣＤと略す）を挟持し、此等の電極間に所定の電流を通したり、或いは画素電極に電流源を制御する回路を接続してこの電流源と共通電極との間に電流駆動型表示材料（例えば有機エレクトロリュミネッサンス材料、以下有機エレクトロリュミネッサンス材料と其れを用いた表示装置を有機ＥＬと略す）を挟持して所定の電流を通す事で各種表示を可能とする。いずれの電気光学材料を用いようとも本実施形態は普遍的に利用可能なので、以下では電気光学材料の一例として電気泳動材料を採り上げて本発明を詳述する。従って以下の説明では電気泳動ディスプレイ（ＥＰＤ）を本発明の電気光学装置の一例として居る。

本実施形態は画像表示期間と情報採取期間とを有する電気光学装置（以下本装置と略称する）に関する。画像表示期間とは、本装置に外部より電気信号乃至は電磁波信号等の形態で入力された一画面の表示画像情報を本装置がその機能平面に表示に費やす期間を指し、画像表示フレームとも称する。この期間に本装置は表示装置の機能を果たす。画像表示フレームは通常の表示装置で１フレームに対応する。これに対して情報採取期間とは機能平面が平面センサと成って居る期間を指し、情報採取フレームとも称す。この期間に本装置は情報採取装置の機能を果たし、一画面のセンサ情報が採取される。例えば本装置の使用者が機能平面上で入力機器を空間的に移動させて情報を入力する期間の一部が情報採取期間となる。入力機器にペン型光照射機器を用いると、この期間に使用者は機能平面上の特定位置を指定する事が出来、画像表示期間と情報採取期間とを組み合わせる事で本装置に手書き入力が可能となる。本装置は斯様に通常の電気的表示装置（例えば電子book）で有ると同時に電気的書き込み装置（例えば電子notebook）でもある。

図１及び図２は本実施形態の電気光学装置の回路構成を示している。本装置はパネル部とデータ処理部とを少なくとも有し、パネル部は第一基板と第二基板と電気光学材料とを有し、第一基板と第二基板との間に電気光学材料が挟持される。図１及び図２にはパネル部の一部を為す第一基板６０とデータ処理部３４とが描かれて居る。第一基板６０上には、複数の第一走査線１０と、第一走査線１０に並列配置される複数の第二走査線１２と、第一走査線１０及び第二走査線１２と交差する複数の信号線１４と、第一走査線１０及び第二走査線１２と信号線１４との交点に配置される画素１６とが設けられる。画素は第一基板１０上で複数個が行列状に配置されて画素部を為す。図２の例では信号線１４に並列配置される複数の読み出し線１５も設けられて居る。本例では総ての画素に画像表示機能と情報入力機能とを持たせて居るので、第一走査線１０の数と第二走査線１２の数は同じとし、更に図２の例では信号線１４と読み出し線１７の数を同じにして居る。しかしながら画像表示機能を持たせる画素数と情報入力機能を持たせる画素数とを異ならせる場合には、第一走査線１０と第二走査線１２との数や、信号線１４と読み出し線１５との数を一致させなくても良い。

図３及び図４は其々図１及び図２に対応する各画素の詳細構成を示す回路で有り、i行ｊ列（ｉ、ｊはともに自然数）に位置する画素を示している。各画素１６は第１トランジスタ４０と第２トランジスタ４２と画素電極４８とを含んで居る。第１トランジスタ４０も第２トランジスタ４２も薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）である。ここでは画像表示期間に電気泳動ディスプレイ（ＥＰＤ）に画像が表示される例を用いて本発明を説明しているので、表示信号に対するパスゲートの役割を演ずる第１トランジスタ４０をＥＰＤスイッチングＴＦＴとも呼んで居る。同様に情報入力期間に手書き入力する入力機器として光照射機器を例とし、各画素が光を検知する事を想定しているので、光を検知して居る画素を特定する第２トランジスタ４２をフォトセンサスイッチングＴＦＴとも呼んで居る。又、第１トランジスタ４０のオンオフ状態を制御する第一走査線１０をＥＰＤ走査線とも呼び、第２トランジスタ４２のオンオフ状態を制御する第二走査線１２をフォトセンサ走査線とも呼んでいる。本実施形態ではi行ｊ列の画素に於いて、第１トランジスタ４０のゲート（Ｇ）がｉ行目の第一走査線１０に接続され、第１トランジスタ４０のソース（Ｓ）又はドレイン（Ｄ）の一方がｊ列目の信号線１４に接続される。科学的に厳密を言えば、トランジスタのソースとドレインとの関係は入力信号に応じて交換し得るので、二つの端子の内でどちらかをソース乃至はドレインと定めて仕舞う事は出来ない。しかしながら此処では説明の便宜を図る為に、一方をドレインと名付け、他方をソースと呼ぶ。図３及び図４では第１トランジスタ４０のドレインがｊ列目の信号線１４に接続されて居る。更に本実施形態では、第２トランジスタ４２のゲートがｉ行目の第二走査線１２に接続され、第２トランジスタ４２のソース又はドレインの一方（第２トランジスタのドレイン）が第１トランジスタ４０のソース又はドレインの他方（第１トランジスタのソース）と接続され、第１トランジスタ４０のソース又はドレインの他方（第１トランジスタのソース）と画素電極４８とが接続されて居る。第２トランジスタ４２のソース又はドレインの他方（第２トランジスタのソース）は基準電源に接続される。基準電源は高電圧源（例えば３．３Ｖや５Ｖと云った所謂正電源）で有っても、低電圧源（例えば０Ｖと云った所謂負電源）で有っても構わない。図３の例とは異なって、専用の基準電源線を各行毎乃至は二行毎に設けても良いが、図３の例が示す様に、基準電源としてｉ−１行目の第一走査線（隣の画素の第一走査線）を利用する事も可能なので、その場合、第２トランジスタ４２のソース又はドレインの他方（第２トランジスタのソース）はｉ−１行目の第一走査線１０に接続される。斯うすると基準電源は非選択状態の第一走査線電位となる。第１トランジスタ４０にＮ型トランジスタを採用すると、第２トランジスタ４２のソースは当該画素の非選択期間中に低電圧源に接続される事になる。一方、図４に示す様に各画素に固有な読み出し線１５を設ける場合には基準電源は高電圧源乃至は低電圧源となる。読み出し線１５の先には電流計が設けられ、その先に高電圧源乃至は低電圧源が存在する。電流計の先に高電圧源が接続される時には、情報採取期間中にｊ列目の信号線１４は低電圧源に接続される。反対に電流計の先に低電圧源が接続される時には、情報採取期間中にｊ列目の信号線１４は高電圧源に接続される。何れにしても第２トランジスタ４２のソースは読み出し線１５と電流計とを介して高電圧源乃至は低電圧源の基準電源に接続する。

上述の構成とする事で本装置は手書き入力可能な表示装置となるので、その原理を此処で説明する。手書き入力可能な表示装置とは、一つの画素が画像表示期間中には画像を表示する機能を有し、情報採取期間中には光を検知すると云った情報を採取する機能を有する事を意味する。まず、画像表示期間には総ての第二走査線１２を非選択状態とする。走査線の非選択状態とは、その走査線が制御すべきトランジスタ（此処では第２トランジスタ４２）を非選択として居る状態で、例えば対応するトランジスタ（第２トランジスタ４２）にＮ型ＴＦＴが採用されて居る場合には、その走査線（第二走査線１２）が低電位となる状態（第二走査線が低電圧源に接続される状態）である。第２トランジスタ４２が非選択となって居る状態（第２トランジスタ４２が高抵抗なオフ状態）に有ると、各画素は第１トランジスタ４０を用いて画素電極電位を制御できるので、従来の液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）やＥＰＤと同様に通常の表示装置として機能する。これに対して情報採取期間には、各画素は光検知器と化す。この場合、総ての第一走査線１０を非選択状態とし、総ての画素の第１トランジスタ４０をオフ状態とする。トランジスタがオフ状態に有ると、トランジスタに照射された光の強弱に応じてトランジスタは光漏れ電流を発生する。光が照射されなければトランジスタのオフ電流（オフ状態に於けるソースドレイン電流）は非常に小さいが、強力な光が照射されると光漏れ電流に依りオフ電流は著しく増大する。これはトランジスタがオフ状態に有る際にはトランジスタのドレイン端（此処でのドレイン端との言葉は物理的に正しい意味で使用しており、図３乃至は図４の説明で用いたドレインとは必ずしも一致しない）にＰＮ接合が電気的に形成され、このＰＮ接合がフォトダイオードとして働く為である。本実施形態はこの特質を積極的に利用し、画像表示期間には表示信号通過の可否を定めるトランジスタ（第１トランジスタ）を情報採取期間には強い光の照度を判定するフォトセンサとして利用するのである。具体的には総ての第一走査線１０を非選択状態にして、総ての第１トランジスタ４０をオフ状態にする。第１トランジスタ４０がフォトセンサと化した状態で順次第二走査線１２を選択して行き、選択された第二走査線１２が制御する第２トランジスタ４２をオン状態にする。斯うすると、信号線１４からフォトセンサとして機能して居る第１トランジスタ４０とオン状態とされた第２トランジスタ４２とを経由して基準電源までが繋がり、第１トランジスタ４０に照射される光の強弱に応じて信号線１４と基準電源との間に生ずる電流量が変化する。この変化を検出し、当該画素への光照射量を測定するのである。要するに第二走査線選択回路２０とセンサ信号読み出し回路２６とに依り選択された画素に強力な光が照射されて居れば、第１トランジスタ４０での光漏れ電流は大きく成るので、大電流が検出される。反対に第二走査線選択回路２０とセンサ信号読み出し回路２６とに依り選択された画素に光が照射されて居らなければ、第１トランジスタ４０での光漏れ電流は殆ど生ぜず、非常に弱い電流しか検出されない事になる。斯くして本装置では各画素が画像表示期間に画像を表示し、情報採取期間に光照射量を検知するのである。

さて、画像表示期間に表示される画像を高品質とすべく、本実施形態では、第１トランジスタ４０のソース又はドレインの他方（第１トランジスタのソース）と基準電源との間に保持容量を備えても良い。保持容量を設けることでＥＰＤのコントラスト比が増大したり、ＬＣＤの表示階調数が増したりする等の画質向上が実現する。前述の如く基準電源としてｉ−１行目の第一走査線１０を利用する場合には（図３）、第１トランジスタ４０のソース又はドレインの他方（第１トランジスタのソース）とｉ−１行目の第一走査線１０との間に保持容量４６を備える事になる。保持容量４６は、画素で表示信号を維持している期間中（画素の非選択期間）に固定電源に接続される必要があるので、図４の様に高電位乃至は低電位の基準電源が読み出し線を経由する場合には、矢張り第１トランジスタ４０のソース又はドレインの他方（第１トランジスタのソース）とｉ−１行目の第一走査線１０との間に保持容量４６を備える事が望ましい。基準電源としてｉ−１行目の第一走査線１０を利用すると、改めて基準電源線を設ける必要がないので、画素に於ける開口率（画素面積に対する表示に寄与する画素電極面積の割合）を高められる。勿論必要に応じて別途配線を設け、その配線に第２トランジスタのソース又はドレインの他方（第２トランジスタのソース）と保持容量とを接続しても良い。図３では基準電源線として隣接画素を制御する第一走査線１０が兼用されて居るので有る。

次に本装置の断面構造を、図５を用いて説明する。本実施形態では第１トランジスタを情報採取期間中にフォトセンサとして使用するので、この間に光が第１トランジスタに届く必要がある。第一基板と第二基板との間に電気光学材料を挟持し、其れを第二基板側から（図５の上方から）見る様な表示装置とすると、表示装置が黒を表示し光を遮断して居る状態では、第二基板側からは第一基板に作製された第１トランジスタに光が到達しない。又ＥＣＤやＥＰＤ等透明でない電気光学材料を用いると、表示の如何に関わりなく、第二基板側から第１トランジスタには光が到達しない。そこで本装置では第一基板側から表示装置を見る構成とする。第一基板の内側と第二基板の内側とに電気光学材料を挟む本装置では、第一基板の外側面が機能平面となり、使用者は第一基板の外側から（図５の下側から）本装置を眺めたり、或いは手書き入力を行うことになる。斯うする事で表示の内容や電気光学材料の種類に係わらず、画像表示機能と情報採取機能とが両立する様になる。具体的には、ＬＣＤの場合に光源となるバックライトは第二基板の外側に置かれ、有機ＥＬの場合に光は第一基板側に放射される事（所謂ボトムエミッション型）になる。先に詳述した回路構成を為す本実施形態では、従って第一基板は可視光に対して透明となり、透明なガラス基板や透明樹脂材料から成るプラスティックフィルム等が使用される。これに対して第二基板には特段の透明性は要求されない。第二基板は透明乃至は非透明のガラスやフィルムで有っても良いし、紙や繊維、半導体基板や金属板などであっても構わない。

図５に示す様に、本実施形態の電気光学装置は、透明な第一基板６０と、第一基板６０と対向配置される第二基板６８と、此等一対の基板間に挟まれる電気光学材料５２とから成る。第一基板６０上には回路層６２と遮光膜６４と画素電極４８とが配置される。遮光膜６４は第一基板６０と回路層６２との間の所定位置に配置される。画素電極４８は電気光学材料５２と接する様に回路層６２上に形成される。電気光学素子層６６は画素電極４８と共通電極５０及び電気光学材料５２とから成る。共通電極５０は、第一基板面に対して垂直方向に電界や電流を生じさせる電気光学装置（図５に示す垂直型ＥＰＤやＥＣＤ、インプレーンスイッチングでないＬＣＤ）では第二基板の内側表面に形成され、第一基板面に対し水平方向に電界や電流を生じさせる電気光学装置（水平型ＥＰＤやインプレーンスイッチングＬＣＤ、有機ＥＬ等）では第一基板に形成される。本実施形態では第一基板６０側から電気光学材料を眺め、しかも画素電極４８は画素内に占める面積比が大きい為に、画素電極４８は透明導電膜にて第一基板６０上に形成される。此に依り第一基板６０側から表示された画像を見る事が実現する。

回路層６２は、第一走査線１０や第二走査線１２、信号線１４、第１トランジスタ４０、第２トランジスタ４２、保持容量４６を含んで居る。図２や図４に示す構造では、回路層６２は読み出し線１５をも含む。前述の如く、第１トランジスタ４０と第２トランジスタ４２は共に電界効果型の薄膜トランジスタにて構成される。斯うした構成に加え、本実施形態では更に第一基板６０と第２トランジスタ４２との間に遮光膜６４が配置される。この遮光膜６４は可視光を遮蔽する機能を有し、具体的にはアルミニウムやクロム、タングステン等の金属膜や、厚みが１００ｎｍから５００ｎｍと云った比較的厚い半導体膜が用いられ、第一基板６０側から第２トランジスタ４２の半導体膜部分７２（活性領域）へ光が入射するのを遮る役割を演ずる。一方で、この遮光膜６４は第１トランジスタ４０の活性領域とは重ならない位置に設けられねばならない。ここで「活性領域」とは、チャンネル形成領域と、チャンネル形成領域に接するドレイン領域及びチャンネル形成領域に接するソース領域をいう。第１トランジスタ４０は情報採取期間にフォトセンサとして機能するので、第１トランジスタ４０のドレイン端に光が照射される事が必要となる。此に対して第２トランジスタ４２は情報採取期間中に所望の画素を特定する選択機能を有するので、光照射に依って誤動作が有ってはならない。其処で本実施形態では第２トランジスタ４２の下部にのみ遮光膜６４を配置し、少なくとも第２トランジスタ４２の活性領域へは光が入射されない様にする。此に依り第２トランジスタ４２の光に依る誤動作が回避され、本装置が情報採取装置として正しく動作する事になる。遮光膜６４の目的が第２トランジスタ４２の光漏れ電流に依る誤動作防止なので、その遮光性は完璧である必要はない。第２トランジスタ４２が誤動作しない程度に遮光すれば十分なのである。遮光膜６４に非晶質乃至は多結晶質のシリコン膜を用いると、回路層６２を通常のＴＦＴ製造プロセスで製造でき、便利である。その場合、遮光膜６４は厚みが１００ｎｍから５００ｎｍもあれば遮光の目的を達する。遮光膜６４が厚ければ遮光性は増すが、段差が大きくなったり、遮光膜が剥がれたりすると云った問題が生じやすい。従って遮光膜６４となる半導体膜の厚みは１５０ｎｍから３００ｎｍが理想的である。

保持容量４６を備える場合には、保持容量４６の構成要素は総て透明で有る事が望ましい。保持容量４６は保持容量第一電極と保持容量第二電極と、此等保持容量第一電極と保持容量第二電極とに挟まれる保持容量誘電体膜とから成るが、保持容量第一電極も保持容量第二電極も保持容量誘電体膜もいずれも透明である事が望ましい。前述の如く本実施形態では、第一基板６０の外側平面が機能平面となり、第一基板６０側から表示を眺める。その為に、第一基板６０は透明であり、画素電極４８も透明導電膜にて形成される。保持容量４６も比較的画素内に占める面積が大きい。取り分けＥＰＤでは画素全体の５０％以上の面積を保持容量４６が占める事もある。第一基板６０側から本装置を見て、電気光学材料が綺麗に見える為には、面積の広い保持容量６０も透明で有る事が望まれる。

次に回路層６２の構造を説明する。絶縁膜７０は下地保護膜で、遮光膜６４を覆う様に第一基板６０上に形成されている。この絶縁膜７０の上面に、島状の半導体膜７２が形成される。この半導体膜７２は、図５の様に一つの島で第１トランジスタ４０と第２トランジスタ４２とで共有されても良いし、其々のトランジスタに対して一つ一つの島を対応させても良い。絶縁膜７８は各トランジスタのゲート絶縁膜で有り、少なくとも半導体膜７２のチャンネル形成領域を覆うように、絶縁膜７０上に形成されている。絶縁膜７８上であって半導体膜７２の上方の所定位置には、第一走査線１０及び第二走査線１２が形成されている。第一走査線１０と第二走査線１２とは半導体膜７２上に迄延在して、第１トランジスタ４０と第２トランジスタ４２のゲート電極に其々なる。絶縁膜８０は第一層間絶縁膜で、第一走査線１０及び第二走査線１２を覆うように絶縁膜７８上に形成されている。信号線１４並びに読み出し線１５は絶縁膜８０上に形成されており、絶縁膜８０に適宜設けられるコンタクトホールを介して半導体膜７２等と接続している。同じく配線１１は絶縁膜８０上に形成されており、絶縁膜８０に適宜設けられるコンタクトホールを介して半導体膜７２や基準電源（ｉ−１行目の第一走査線など）と接続している。絶縁膜８２は第二層間絶縁膜であり、配線１１や信号線１４、及び他の配線７５を覆うように絶縁膜８０上に形成されている。この絶縁膜８２上に保持容量４６の一方の電極７４（保持容量第一電極）が形成されている。この保持容量第一電極７４は、絶縁膜８２に適宜設けられるコンタクトホールを介して、配線１１と接続している。絶縁膜８４は第三層間絶縁膜であると共に保持容量誘電体膜でもある。保持容量誘電体膜は保持容量第一電極７４及び配線７６を覆うようにして絶縁膜８２上に形成されている。前述の如く、本装置は第一基板６０側から視認することを前提としているので、上記の各絶縁膜７０や７８、８０、８２、８４は総て透明である。具体例には此等絶縁膜として酸化硅素膜や窒化硅素膜が使用される。第三層間絶縁膜上に形成された画素電極４８は保持容量第二電極も兼ね、前述の如く透明導電膜にて形成される。画素電極が第１トランジスタのソースと接続すべく、第三層間絶縁膜には適宜コンタクトホールが開口され、下部層の配線（此処では配線７６）との接続を取る。この配線７６は絶縁膜８２に設けられたコンタクトホールを介して配線７５を接続されている。これにより、配線７５と７６とを介して画素電極４８が半導体膜７２と電気的に接続される。画素電極４８も保持容量第一電極７４も共に透明導電膜が好ましいので、此等の電極は例えばインジウム・錫酸化物ＩＴＯ等で形成される。画素電極４８上であって絶縁膜８４上には電気光学材料５２が、必要に応じて絶縁膜などを介して、形成される。此処では、電気光学材料５２は白粒子および黒粒子を含有する電気泳動材料とし、以下の説明では白粒子がプラスに帯電し、黒粒子がマイナスに帯電している例を用いて本実施形態を説明する。この電気泳動材料５２を覆うように、本例では、共通電極５０を有する第二基板６８が配置されている。画素電極４８と共通電極５０との間に電気光学材料５２が挟まれることにより、電気光学素子４４が構成されている。共通電極５０が第二基板上に形成される場合には特段の透明性を要求されないので、アルミニウム等の非透明金属導電膜やＩＴＯ等の透明導電膜が適宜用いられる。共通電極が第一基板側に形成される場合にはＩＴＯ等の透明導電膜の使用が好ましい。

上述の回路構成及び断面構造を為す本実施形態では、第一基板６０上に第一走査線選択回路１８と第二走査線選択回路２０と、表示信号供給回路２２と、センサ信号読み出し回路２６とが形成される（図１及び図２）。此等の回路は外付けの集積回路を用いても良いが、画素部を為すＴＦＴと同じ工程にてＴＦＴで作製されるのが好ましい。第一走査線選択回路１８は、第一走査線１０に接続して複数の第一走査線１０から特定の第一走査線１０を選択する機能を有する。第二走査線選択回路２０は、第二走査線１２に接続して複数の第二走査線１２から特定の第二走査線１２を選択する機能を有する。表示信号供給回路２２は信号線１４の一端側に接続して、複数の信号線１４の各々に各信号線１４に固有な表示信号を供給する機能を有する。センサ信号読み出し回路２６は、信号線１４の他端側（図１）又は読み出し線１５の他端側（図２）に接続して、複数の信号線１４乃至は読み出し線１５の各々から出力される各信号線１４や各読み出し線１５に固有なセンサ信号を読み取る機能を有する。具体的には、センサ信号読み出し回路２６はシフトレジスタやデコーダー等から成る選択回路と作動増幅回路等から成る電流比較回路（電流計）とを含み、選択回路が選択した信号線１４乃至は読み出し線１５に表れた微弱なフォトセンサ信号を電流比較回路（電流計）が増幅して、計測する。

更に本実施形態は、データ処理部３４は入力部３２と制御部２８と記憶部３０とを有する。入力部３２は外部より電気信号として入力された表示画像情報を制御部２８乃至は記憶部３０に供給する機能を有すると共に、使用者に依る種々の入力指示を制御部２８に伝える機能をも担う。入力指示とは、例えば方向指示キー（十字キー等）や押しボタン等で表現された使用者の意図を反映する電気信号で、入力部３２は斯うした信号をも受ける。例えば、詳細は後述するが、本装置で表示モードと手書き入力モードとを切り替える信号を受けて、これを制御部２８に伝える。制御部２８は少なくとも第一走査線選択回路１８と第二走査線選択回路２０、表示信号供給回路２２、センサ信号読み出し回路２６、及び記憶部３０を制御する機能を有する。又、記憶部３０は表示画像情報と、センサ信号に基づく記載画像情報とを記憶する機能を有する。記載画像情報とは、情報採取期間に本装置が採取したセンサ信号に基づいて合成された情報で、例えば使用者がペン型光照射器を用いて本装置の機能表面に記載した手書き入力情報などに対応する。制御部２８は、センサ信号読み出し回路２６によって読み出されたデータ（以後「読み出しデータ」と称す）を取得し、これを記憶部３０に格納する。次に制御部２８は、単数乃至は複数の情報採取期間（情報採取フレーム）から得られた読み出しデータに基づいて、記載画像情報を作成する。更に制御部は記憶部３０に格納されて居る表示画像情報とこの記載画像情報とを用いて新たな表示画像を作製し、新たな表示画像を新たな表示信号として表示信号供給回路２２に供給する機能を有する。又、制御部２８は入力指示を受けて、表示信号供給回路２２やセンサ信号読み出し回路２６、第一走査線選択回路１８、第二走査線選択回路２０などから動作が必要な回路を選択し、選択された回路に必要な信号を供給したり、信号を受けたりする機能をも有する。記憶部３０は、例えばＤＲＡＭやＳＲＡＭ等の半導体メモリを用いて構成されており、表示画像情報や読み出しデータ、記載画像情報、更には制御部２８によって生成乃至は使用される各種データを記憶する機能を担う。

又、本実施形態は、専用の読み出し線１５が無く信号線１４が読み出し線をも兼用する場合（図１）に、各信号線１４と表示信号供給回路２２との間に切り替え回路２４を備える。この切り替え回路２４は、パスゲートから成り、制御部２８から供給される制御信号に基づいて、信号線１４と表示信号供給回路２２との導通乃至は非導通を切り替える。切り替え回路２４は画像表示期間に信号線１４と表示信号供給回路２２とを導通状態とし、情報採取期間に信号線１４と表示信号供給回路２２とを非導通状態とする。即ち、表示信号供給回路２２による信号線１４への表示画像信号書き込み時に切り替え回路２４は導通状態となる。反対にセンサ信号読み出し回路２６に依ってセンサ信号を読み出す時に切り替え回路２４は非導通状態となる。

本装置は上述の構成を為し、表示装置で有ると共に情報採取装置でもある。次にその駆動方法並びに使用方法を、図１乃至図２、及び図１４を参照して説明する。

本装置には、その機能平面が表示装置として働いて居る表示モードと、機能平面に使用者が手書き入力を行って居る手書き入力モードとが存在する。手書き入力モードでは機能平面が表示装置として働くと共に平面センサとしても働いている。表示モードは単数乃至は複数の画像表示期間（画像表示フレーム）のみから成り、此等画像表示フレームを用いて本装置は表示装置として働く。これに対して手書き入力モードは画像表示期間（画像表示フレーム）と情報採取期間（情報採取フレーム）とが交互に繰り返され、表示画面上に手書き入力が可能になる。以下此等の詳細を説明する。

（１）表示モード
表示モードは単数乃至は複数の画像表示フレームから成り、この間に本装置は表示装置となる。各画像表示フレームにて本装置では以下の動作が行われる。まず表示モード時に於いては、制御部２８は第二走査線選択回路２２とセンサ信号読み出し回路２６との動作を完全に停止させる。従って第二走査線選択回路２２は全ての第二走査線１２を非選択状態とする。第２トランジスタ４２がＮ型であれば、総ての第二走査線１２は最低電位（例えば０Ｖ）に維持される。此に依り全ての第２トランジスタ４２がオフ状態となる。更に本装置に専用の読み出し線が無く信号線１４が読み出し線をも兼用する場合（図１）に、制御部２８は切り替え回路２４を導通状態として、表示信号供給回路２２と信号線１４とを接続する。入力部３２より得られた表示画像情報は記憶部３０に格納されると共に、各行毎の表示データに変換され、選択される第一走査線１０に対応する表示データは制御部２８から表示信号供給回路２２に伝達される。次いで制御部２８は第一走査線選択回路１８を動作させ、複数の第一走査線１０から所望の第一走査線１０を選択する。第１トランジスタ４０がＮ型であれば、選択時に第一走査線１０に最高電位（例えば５Ｖ）が与えられ、非選択時に第一走査線１０は最低電位（例えば０Ｖ）に維持される。所望の第一走査線１０が選択された状態で表示信号供給回路２２より信号線１４を介して各画素に表示データが供給される。以下表示データが画素に供給される必要が有る画素に対して同じ動作が繰り返され、一枚の画像表示フレームが完了する（一回の画像表示期間が終了する）。動画を表示したり、前の画像表示フレームと異なった画像を次の画像表示フレームに表示させる場合、上述と同じ動作を繰り返して次の画像表示フレームを作製して行く。

白粒子が正に帯電し、黒粒子が負に帯電しているＥＰＤを例に取ると、第二走査線選択回路２０とセンサ信号読み出し回路２６との動作を完全に停止させ（従って総ての第二走査線１２は最低電位（例えば０Ｖ）に維持され）、切り替え回路２４を導通させた状態で、最初の画像表示フレームで全画面に白画像を表示させる（白リセットと称し、全画面を白く消去する事に対応する）。そして次の画像表示フレームで目的の表示画像情報を表示させる。共通電極５０は、白リセット時に最高電位（例えば５Ｖ）が付与され、表示画像情報を各画素に書き込む際には低電位（例えば０．５Ｖ）に維持される。共通電極電位が書き込み時に最低電位（例えば０Ｖ）ではなく低電位（例えば０．５Ｖ）とされるのは、情報採取期間に共通電極電位を最低電位（例えば０Ｖ）とし、共通電極と非選択の第一走査線（ＥＰＤ走査線）１０とを同電位として、表示された画像を情報採取期間中も維持する為である。目的の表示画像情報を表示させる画像表示フレームで、画素を黒表示させる（黒書き込み）時に表示信号供給回路２２は信号線１４に対して最高電位（例えば５Ｖ）を与え、画素を白表示させる（白書き込み）時に信号線１４に対して最低電位（例えば０Ｖ）の表示信号を供給する。この時、共通電極５０の電位は低電位（例えば０．５Ｖ）である。

（２）手書き入力モード
手書き入力モードでは画像表示期間と情報採取期間とが交互に繰り返す。以下図１４を用いて手書き入力モードを説明する。画像表示期間に機能平面に画像を表示させる方法は上記の表示モードと同じである。図１４―（１）はＫ次画像表示期間の表示画像情報の一例を示し、機能平面に文章が表示されている。Ｋ次画像表示期間の表示画像情報とは現在の情報採取期間が始まる直前の画像表示期間に表示された画像である。

利用者が本装置の機能平面に手書き入力を行う際には、まず表示モードから手動入力モードへの切り替え操作を指示する。入力部３２が斯うした指示を反映した信号を受理すると、その内容が入力部３２から制御部２８に伝達される。此を受けて制御部２８は表示モードから手書き入力モードへ切り替える制御を行う。具体的には、情報採取期間を開始し、以降画像表示期間と情報採取期間とを交互に繰り返す。情報採取期間に入ると制御部２８は表示信号供給回路２２と第一走査線選択回路１８の動作を停止し、画像表示期間に停止していた第二走査線選択回路２０とセンサ信号読み出し回路２６とを動作させる。併せて、切り替え回路２４が有る場合には（図１）、切り替え回路２４を非導通状態とし、表示信号供給回路２２と信号線１４とを遮断する。

白粒子が正に帯電し、黒粒子が負に帯電しているＥＰＤの場合、表示モードで表示された画像を情報採取期間中も維持する為に制御部２８は以下の画像維持操作を各回路に行う。情報採取期間に入ると共に、制御部は共通電極５０の電位を其れまでの低電位（例えば０．５から）最低電位（例えば０Ｖ）に落とす。同時に総ての第一走査線１０を最低電位とし、総ての第１トランジスタをオフ状態とする。此に依り保持容量や画素電極と信号線とは完全に遮断される。次いで総ての第二走査線１２を一旦選択状態として、最高電位（例えば５Ｖ）に上げる。此に依り画素部の総ての第２トランジスタがオン状態に成り、基準電源（この場合最低電位の０Ｖ）と画素電極とが導通して総ての画素電極電位が最低電位に落ちる。総ての画素電極電位が最低電位に落ちるが、ほぼ同時に共通電極電位も最低電位に落ちているので、画素電極と共通電極は同電位にあり、画像は維持される。共通電極を最低電位に落とす時刻と画素電極を最低電位に落とす時刻との時間差がＥＰＤ材料の応答時間の１０分の１以下で有れば、ＥＰＤ材料を構成する粒子（白粒子や黒粒子）は殆ど動かないので、画像は維持される。通常、ＥＰＤ材料の応答時間は数百ミリ秒で有るので、この時間差は数十ミリ秒以下で無ければならない。その後、制御部２８の制御に基づき、第二走査線選択回路２０は、全ての第二走査線１２を最低電位（例えば０Ｖ）に低下させ、一旦総ての第２トランジスタ４２をオフ状態とする。斯うして画像維持が為された後に、制御部２８は情報採取を開始する。即ち各画素を光検知器として機能させ、光照射の有無乃至はその照度を計測する。情報採取期間には、第一走査線選択回路１８は総ての第一走査線１０を非選択状態として、最低電位（例えば０Ｖ）の走査信号を供給し、画素部に於ける総ての第１トランジスタ４０をオフ状態にして居る。此に依り第１トランジスタ４０はフォトダイオードの役割を担う事になる。一方、第二走査線選択回路２０は、各第二走査線１２を順次選択して、選択行に接続する第２トランジスタ４２をオン状態とする。第２トランジスタ４２がＮ型である場合には、選択された第二走査線１２には最高電位（例えば５Ｖ）のフォトセンサ走査信号が供給される。特定の第二走査線１２（例えばｉ行目の第二走査線）が選択された状態で、ｊ列目の信号線１４を基準電源と反対の電位とする。例えば、基準電源が低電位に有れば信号線１４は高電位（例えば５Ｖ）とし、基準電源が高電位に有れば信号線１４は低電位（例えば５Ｖ）とされる。此に依り高電圧源は、センサ信号読み出し回路２６の一部を為す電流計と、信号線と、光検知すべく選択された画素でオフ状態に有る第１トランジスタ４０と、同じく光検知すべく選択された画素でオン状態に有る第２トランジスタ４２、とを介して低電圧源と接続される。選択された画素での光照度が高ければ、第１トランジスタ４０が光漏れ電流を生じ、光照度に応じて異なる大きさのオフ電流が発生する。このオフ電流を、センサ信号読み出し回路２６が読み出し、選択された画素（この場合ｉ行ｊ列の画素）に於ける光照度を測定する。以降センサ信号読み出し回路２６が順次列を選択して、フォトセンサ信号（読み出しデータ）を各画素から読み出す。得られた読み出しデータはセンサ信号読み出し回路２６から制御部２８に転送され、更に記憶部３０に格納される。以降センサ信号読み出し回路２６は順次列を選択して行き、選択された画素から得られる読み出しデータを次々と記憶部に格納して行く。センサ信号読み出し回路２６に依り、一行の読み出しが終了すると、次の行に移る。此の操作を繰り返し、一情報採取期間に平面センサ一枚の全体からフォトセンサ信号（読み出しデータ）を読み出す。上述の駆動方法に依って画像採取期間に本装置は光検知する情報採取装置と化す。

所で、各画素に強い光が当たって、第１トランジスタ４０のオフ電流が大きいと、画素電極電位が、画像維持操作にて設定された基準電源電位からずれて仕舞う。此を回避するには第２トランジスタ４２のオン抵抗が第１トランジスタ４０に強い光が照射された際のオフ抵抗よりも十分に小さければ良い。第１トランジスタ４０のチャンネル幅とチャンネル長、及び第２トランジスタ４２のチャンネル幅とチャンネル長、更に第二走査線１２の選択状態の電位（第２トランジスタをオン状態にするゲート電位）は、第１トランジスタ４０に強い光が照射された際のオフ抵抗が第２トランジスタ４２のオン抵抗よりも１００倍以上高くなる様に設定する。此に依り、情報採取期間に画像が乱れる事が無くなる。

さて、入力機器としてペン型光照射機器を用いると、制御部２８は読み出しデータに基づいて、利用者が機能平面（第一基板６０外側平面）上のいずれの位置をペン型光照射機器でなぞったか（即ち、ペン先の位置）を定める事が出来る。図１４−（２）ではＫ次情報採取期間に平面センサが特定したペンの位置が例として示されている。制御部２８は、斯うして得られたペン先の位置検出結果をその後の情報処理に反映させ得る。例えば、表示画像に画像を次のページへ送るページ送りボタンが含まれており、その位置がペン型光照射機器にて指定されたとすると、制御部２８は表示画像を次のページに切り替える処理を行う。又、本実施形態の電気光学装置１が種々の電子機器に組み込まれる場合には、制御部２８は、図示しない上位の制御部へ位置検出結果を引き渡す事も可能となり、利用者の指示内容を上位の制御部に依るその後の処理に反映させられる。上記の如き利用者に依る指示内容をその後の情報処理に反映させる態様の一つの具体例として、手書き入力の内容を画像中に上書きする方法を以下に簡単に説明する。

制御部２８は、Ｋ次情報採取期間にセンサ信号読み出し回路２６から取得し、記憶部３０に格納した読み出しデータに基づき、機能平面（画面）上でのペン型光照射機器の位置を特定する（図１４−（２））。次に特定したペン型光照射機器の位置情報を用いて次の（Ｋ＋１次）画像表示期間に元の（Ｋ次）表示画像情報に上書きされる記載画像情報を作成する。記載画像情報とは機能平面から入力された情報を反映する表示情報で、此は次の画像表示期間に表示される。具体的にはペン型光照射機器で書かれた内容に相当する。図１４−（３）にはＫ＋１次の画像表示期間に表示する記載画像情報が描かれており、ペン型光照射機器位置に対応する画素を黒表示として居る。次いで制御部２８は、記憶部３０に格納されているＫ＋１次表示画像情報（図１４−（５）、この例ではＫ次表示画像情報とＫ＋１次表示画像情報は同じ）に対しＫ＋１次記載画像情報を上書きしてＫ＋１次画像表示期間の表示画像を作製し（図１４−（４））、其れをＫ＋１次画像表示期間に表示する。斯うして前画面（Ｋ次画像表示期間の表示画像情報）での黒表示の画素と、新たにペン型光照射機器によって書き込みされた位置に対応する画素（Ｋ＋１次画像表示期間の記載画像情報）とが黒表示となる。即ち、前画面での表示内容に利用者が書き込みした画像が得られるのである。

Ｋ＋１次画像表示期間が終了すると、次はＫ＋１次の情報採取期間が始まる。先と同様にこの期間にもペン型光照射機器の位置が特定される（図１４−（６））。この位置情報に基づいて制御部は次のＫ＋１次画像表示期間の記載画像情報を作成する（図１４−（７））。図１４の例ではＫ次画像表示期間からＫ＋１次画像表示期間の間にペン型光照射機器が動いたので、Ｋ＋２次画像表示期間の記載画像情報は線となっている（図１４−（７））。斯うして得られたＫ＋２次記載画像情報とＫ＋２次表示画像情報（図１４−（９）、この例ではＫ＋１次表示画像情報とＫ＋２次表示画像情報は同じ）とを合成してＫ＋２次画像表示期間の表示画像を作製し（図１４−（８））、其れをＫ＋２次画像表示期間に表示する。以下同様にして画像表示期間と情報採取期間とを交互に繰り返して、機能平面への手書き入力が進んで行く。

図１５は、本実施形態の電気光学装置を用いる電子機器の具体例を説明する斜視図である。図１５（Ａ）は、いわゆる電子ブックを示す斜視図である。この電子ブック１０００は、ブック形状のフレーム１００１と、このフレーム１００１に対して回動自在に設けられた（開閉可能な）カバー１００２と、操作部１００３と、本実施形態に係る電気光学装置によって構成された表示部１００４と、を備えている。図１５（Ｂ）は、いわゆる電子ペーパーを示す斜視図である。この電子ペーパー１２００は、紙と同様の質感および柔軟性を有するリライタブルシートで構成される本体部１２０１と、本実施形態に係る電気光学装置によって構成された表示部１２０２と、を備えている。なお、電気光学装置を適用可能な電子機器の範囲はこれに限定されず、帯電粒子の移動に伴う視覚上の色調の変化を利用した装置を広く含むものである。例えば、上記のような装置の他、電気光学装置が貼り合わせられた壁面等の不動産に属するもの、車両、飛行体、船舶等の移動体に属するものも該当する。

以上のように本実施形態の電気光学装置は、第１トランジスタをオフ状態とした際に第２トランジスタを走査して順次オン状態とし、この状態で第１トランジスタに対し、ペン型光照射機器で比較的強い光を当てることによってオフ電流を生じさせ、或いは増加させる。そして、信号線を介して当該オフ電流を検出することにより、オフ電流の大きい第１トランジスタを把握できる。このオフ電流の大きい第１トランジスタの位置に基づき、画面上の指定位置を検出することが可能となる。このように、従来技術と比較して簡素な構成により、画面上の位置検出が可能な電気光学装置を実現することができる。また、かかる構成によれば、透明な第一基板側から第１トランジスタへの光照射を行うことができる。この際に、遮光膜により第２トランジスタへの光入射が遮られるので、第２トランジスタの動作制御がより容易となる。またこの際に、回路層と接する（すなわち第一基板側の）画素電極を透明導電膜とすることにより、画素電極側から電気光学素子の表示状態を視認できる。

なお、本発明は上述した実施形態の内容に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内に於いて種々に変形して実施することが可能である。例えば、上述した電気泳動粒子の帯電状態や着色状態（白、黒）は一例であり、これに限定されるものではない。また、電圧値などの数値も具体的な一例という意味であり、これに限定されるものではない。

また、上述した実施形態では、電気光学装置の一例として電気光学装置を採り上げていたが、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。上記実施形態における電気光学素子を液晶素子と置き換えることにより、本発明が具現化された一態様としての液晶装置を得ることができる。同様に、電気光学素子をエレクトロクロミック素子と置き換えることにより、本発明が具現化された一態様としてのエレクトロクロミック装置を得ることができる。

（実施例）
図６は画素の配線構造を示す平面図の一例である。なお、図５に示す断面図は概ね図６に示すIII−III線方向に対応する。図示のように、遮光膜６４は、半導体膜７２の下層側であって、この半導体膜７２のうちの第２トランジスタ４２を構成する部分、より詳細には少なくともチャネル形成領域と重畳する位置に設けられている。半導体膜７２は、第１トランジスタ４０と第２トランジスタ４２とで共有されている。この半導体膜７２よりも上層側に、第一走査線１０及び第二走査線１２が設けられる。更に上層側に、信号線１４及び他の配線１１が設けられる。配線１１は、図示のように、コンタクトホールを介して半導体膜７２（第２トランジスタ４２に相当する部分）と接続されており、ｉ−１行目の第一走査線１０と接続している。これらの配線等の形成工程を示したのが図７〜図１１である。各図に沿って形成工程を簡単に説明する。なお、透明電極と、各配線等の相互間に存在する絶縁膜とについては説明を省略する。まず、第一基板６０上の所定位置に遮光膜６４が形成される（図７）。次に、これらの遮光膜６４と一部が重畳する位置に半導体膜７２が形成される（図８）。半導体膜７２は、例えば、ポリシリコン膜が成膜され、アイランド状にパターニングされることにより得られる。次に、半導体膜７２よりも上層に第一走査線１０及び第二走査線１２が形成される（図９）。これらは、例えばアルミニウム等の導電膜が成膜され、その後パターニングされることにより得られる。次に、図示しない絶縁膜の所定位置にコンタクトホールが形成される（図１０）。次に、半導体膜７２よりも上層に、信号線１４及び配線１１が形成される（図１１）。これらは、例えばアルミニウム等の導電膜が成膜され、その後パターニングされることにより得られる。

次に、本実施形態の電気光学装置１に用いられるのに適したペン型光照射機器の構成例について説明する。ここで、ペン型光照射機器とは、一般的なペンと同様の形状を有し、かつその一端側から強い光を放射可能に構成されたものをいう。なお、本装置に手書き入力する機器はこれに限定されるものではなく、小さくて強い光を出す照明機器なら何でも良い。

図１２は、ペン型光照射機器の構成例を説明する概略図である。図１２では、一構成例のペン型光照射機器が平面図で示され、かつ一端（ペン先）が部分的に断面図で示されている。図示のペン型光照射機器３は、本体３００の一端側に、反射鏡３０２、ＬＥＤ光源３０４及びレンズ３０６が内蔵されている。ＬＥＤ光源３０４から放射される光が直接的、および反射鏡３０２による反射光となってレンズ３０６に入射する。この入射した光がレンズ３０６によって焦点３０８に集光される。焦点３０８に於いて集光した光はその後発散する。なお、ＬＥＤ光源３０４は一例であり、他の光源であってもよい。このようなペン型光照射機器３によれば、焦点３０８における照度の高い光を電気光学装置１の第一基板６０の表面に照射することができる。

ここで、雨天や晴天など、外界の天候による太陽光照度の如何によらず、ペン型光照射機器３による書き込みを可能とするために必要な条件について考察する。雨の日や暗い日の太陽光照度は概ね２０００ルクスであり、快晴の太陽光照度は概ね１０万ルクスである。一方、薄膜トランジスタのオフ電流は光照射量に比例する。０ルクスでのオフ電流は１ｐＡ（ピコアンペア）、１万ルクスでは１０ｐＡ程度であり、快晴の太陽光下（照度１０万ルクス）でオフ電流は１００ｐＡ位になる。また、現在存在する高照度ＬＥＤを用いると、ビーム径１０ｍｍにおける光照度が１０万ルクス程度である。従って、レンズ３０６によってビーム径を１ｍｍに絞ると焦点３０８における照度は１０００万ルクスくらいとなる。すなわち、焦点３０８に於いては快晴時の太陽光照度の１００倍くらいの照度が得られる。この焦点３０８における光照度に対する薄膜トランジスタのオフ電流は１００００ｐＡくらいになり、この値は光照射の有無を判定するに十分な値である。ＬＥＤ光源の発光部は通常０．２ｍｍ×０．２ｍｍ程度であるので、レンズ３０６によりこのサイズまでは集光可能である。このサイズで照度は容易に1億ルクスを超え、快晴太陽光の１０００倍以上となるので、薄膜トランジスタのオフ電流も１０００倍以上となる。従って、快晴下でもペン型光照射機器３による書き込みが可能である。

ここで、図１３を用いて、ペン型光照射機器３のペン先から焦点３０８までの距離の好適範囲について説明する。ペン先から焦点３０８までの距離をＬ、第一基板６０の厚みをｄとすると、図示のように、ペン先から薄膜トランジスタまでの距離Ｌは次式のように表される。

この計算式に、人間が自然にペンを持つ時の角度θの範囲である60°〜80°を代入すると、距離Ｌの好適範囲は、１．０１５ｄ≦Ｌ≦１．１５５ｄとなる。従って、この値が実現されるような焦点距離を有するレンズ３０６を用いることが望ましい。

（技術的思想）
いわゆる電子ペーパや電子ブック等、従来の紙媒体による機能を代替し得る電子機器の表示部は電気泳動装置を用いて構成されている場合が多い。このような従来の電子泳動装置は、例えば特開２００５−２４８６４号公報、特開２００５−２８３８２０号公報、特開２００５−８４３４３号公報等に開示されている。しかし、従来の電子ペーパ等は、予めメモリに蓄えられたデータ（例えば、本や写真等の画像データ）に基づく表示を行うものであった。すなわち、電子ペーパ等は表示用途として用いられるにすぎず、表示画像内に使用者がメモやアンダーライン等を自由に書き込んだり、あるいは画像内の所望位置を指定する等の処理を可能に電子ペーパを構成することは難しかった。一例としては電子ペーパ等の表示面上にタッチセンサを設けることが考えられるが、この場合には構成が複雑化してしまい、厚み等のサイズの縮小化や軽量化の観点からは更なる改良の余地がある。また、このような課題は、電気泳動装置に限らず、これに類する液晶装置やエレクトロクロミック装置等においても共通するものである。よって、より簡素な構成によって画面上の指定位置を検出可能な電気光学装置、電子機器が望まれる。

本発明に係る電気泳動装置は、
複数の第１走査線と、
上記第１走査線と同数であり、上記第１走査線と並列配置される複数の第２走査線と、
上記第１走査線及び上記第２走査線の各々と交差して配置される複数の信号線と、
上記第１走査線及び上記第２走査線と上記信号線との各交点に配置される画素部を複数個行列状に備えた電気光学装置であって、
i行ｊ列（ｉ、ｊはともに自然数。）に位置する上記画素部の各々は第１トランジスタと第２トランジスタと画素電極とを含み、
上記第１トランジスタのゲートがｉ行目の上記第１走査線に接続され、一方のソース／ドレインがｊ列目の上記信号線に接続され、
上記第２トランジスタのゲートがｉ行目の上記第２走査線に接続され、一方のソース／ドレインが上記第１トランジスタの他方のソースドレインと接続され、
上記第１トランジスタの他方のソース／ドレインに上記画素電極が接続される、
ことを特徴とする電気光学装置である。

かかる構成によれば、第１トランジスタをオフ状態とした際に第２トランジスタを走査して順次オン状態とし、この状態で第１トランジスタに対し、例えば一端から光照射可能なペン型器具で比較的強い光を当てることによってオフ電流を生じさせ、或いは増加させる。そして、信号線を介して当該オフ電流を検出することにより、オフ電流の大きい第１トランジスタを把握できる。このオフ電流の大きい第１トランジスタの位置に基づき、画面上の指定位置を検出することが可能となる。すなわち、本発明によれば内部に位置検出のための構成がパネル内に組み込まれた電気光学装置を実現可能であり、従来技術と比較して簡素な構成を実現することができる。

上記の電気光学装置において、好ましくは、上記第２トランジスタの他方のソース／ドレインがｉ−１行目の上記第１走査線と接続される。

これにより、信号線の数を低減できる。

上記の電気光学装置において、上記画素部は、画素電極及び共通電極と当該画素電極及び共通電極の相互間に配置される電気光学材料とを含むことが好ましい。ここで「電気光学材料」とは、外界からの電気的刺激（電圧、電流等）によって光学的な状態変化を生じる材料をいい、例えば、電気泳動材料、液晶材料、エレクトロクロミック材料が含まれる。

これにより、位置検出のための構成がパネル内に組み込まれた電気泳動装置、液晶装置又はエレクトロクロミック装置が得られる。

上記の電気泳動装置は、上記第１トランジスタの他方のソース／ドレインとｉ−１行目の上記第１走査線との間に接続される保持容量を更に備えることが好ましい。

それにより、表示のコントラストを上げることができる。また、ｉ−１行目の第１走査線と接続されることにより、画素の開口率を上げることができる。

上記の電気光学装置は、第１基板と第２基板とを含み、
上記第１基板は透明であり、
上記第１走査線、上記第２走査線、上記信号線、上記第１トランジスタ、上記第２トランジスタ、は上記第１基板上に配置されて、回路層を構成し、
上記回路層上に上記画素電極が透明導電膜にて形成され、
上記第１基板と上記第２トランジスタとの間に遮光膜が配置され、
上記共通電極は上記第２基板に形成され、
上記第１基板と上記第２基板との間に電気光学材料を挟持する、
ことが好ましい。

かかる構成によれば、透明な第１基板側から第１トランジスタへの光照射を行うことができる。この際に、遮光膜により第２トランジスタへの光入射が遮られるので、第２トランジスタの動作制御がより容易となる。またこの際に、回路層と接する（すなわち第１基板側の）画素電極を透明導電膜とすることにより、画素電極側から電気泳動素子の表示状態を視認できる。

上記の電気光学装置において、保持容量は上記回路層に含まれることが好ましい。

また、上記の保持容量は、上記画素電極及び保持容量電極と当該画素電極及び保持容量電極との相互間に挟まれる保持容量誘電体膜とを含み、
上記画素電極と上記保持容量電極と上記保持容量誘電体膜はいずれも透明であることが好ましい。

それにより、第１基板側からの表示の視認性が向上する。

上記の電気光学装置において、上記遮光膜は、上記第２トランジスタの活性領域と重なる位置に設けられることが好ましい。ここで「活性領域」とは、チャンネル形成領域と、チャンネル形成領域に接するドレイン領域及びチャンネル形成領域に接するソース領域をいう。また、この遮光膜は、上記第１トランジスタの活性領域とは重ならない位置に設けられることが好ましい。

少なくとも活性領域への光入射が遮られることにより、第２トランジスタへの悪影響を相当程度、回避することができる。

また、上記の電気光学装置は、
上記第１走査線に接続される第１走査ドライバーと、
上記第２走査線に接続される第２走査ドライバーと、
上記信号線の一端側に接続される信号線ドライバーと、
上記信号線と上記信号線ドライバーとの間に接続され、上記信号線と上記信号線ドライバーとの導通／非導通を切り替える切り替え回路と、
上記信号線の他端側に接続されるセンスアンプと、
を備えて構成されることが好ましい。

かかる構成によれば、画面上の位置検出にかかる制御と電気泳動素子による画像表示にかかる制御とを比較的簡素な構成で両立させることができる。

より好ましくは、上記の電気光学装置は、
上記第１走査ドライバー、上記第２走査ドライバー、上記信号線ドライバー、上記切り替え回路及び上記フォトセンサ信号読み出し回路の各々に制御信号を供給する制御部と、
上記制御部と接続される記憶部と、
を更に備え、
上記制御部は、上記フォトセンサ信号読み出し回路による読み出しデータを上記記憶部に格納する。

記憶部に格納した読み出しデータを用いて制御部が情報処理を行うことにより、画面上の指定位置を特定し、その後の処理に反映させることができる。また、各ドライバー、切り替え回路及びフォトセンサ信号読み出し回路の動作を制御部によって一元的に管理することができる。

上記の読み出しデータを用いた情報処理の好ましい一態様として、上記制御部は、上記読み出しデータに基づいて上記記憶部に格納されている画像データを更新し、当該画像データに応じた制御信号を上記信号線ドライバーに供給する。

それにより、画面上の位置検出結果に応じた画像を現在の画像に上書きすることが可能となる。

また、より好ましい態様としては、
上記制御部と接続された入力部を更に備え、
上記制御部は、上記入力部を用いて所定の操作指示が入力されたときに、上記切り替え回路を制御して上記信号線と上記信号線ドライバーとを非導通状態とし、上記フォトセンサ信号読み出し回路を作動させる、ことが挙げられる。

それにより、入力部を用いた操作指示に応じて、画像表示モードと手入力モード（例えば、上記のように画像書き込みを行うモード）とを切り替えることができる。

以上のような本発明に係る電気光学装置は、いわゆる電子ペーパや電子ブック等の電子機器の表示部として好適に用いられる。

それにより、電気光学装置による表示機能と画面上への指示入力機能とを兼ね備えた電子ブック等をより簡素な構成で実現できる。

一実施形態の電気光学装置の構成を示すブロック図である。 一実施形態の電気光学装置の構成を示すブロック図である。 画素の詳細構成を示す回路図である。 画素の詳細構成を示す回路図である。 電気光学装置の画素の断面構造を模式的に示す部分断面図である。 画素の配線構造について示す部分平面図である。 画素の配線等の形成工程を説明する平面図である。 画素の配線等の形成工程を説明する平面図である。 画素の配線等の形成工程を説明する平面図である。 画素の配線等の形成工程を説明する平面図である。 画素の配線等の形成工程を説明する平面図である。 ペン型光照射機器の構成例を説明する概略図である。 ペン型光照射機器のペン先から焦点までの距離の好適範囲について説明する図である。 手書き入力モードを説明する図である。 電子機器を例示する概略斜視図である。

符号の説明

１…電気光学装置、３…ペン型光照射機器、１０…第一走査線、１１…配線、１２…第二走査線、１４…信号線、１６…画素、１８…第一走査線選択回路、２０…第二走査線選択回路、２２…表示信号供給回路、２４…切り替え回路、２６…センサ信号読み出し回路、２８…制御部、３０…記憶部、３２…入力部、４０…第１トランジスタ、４２…第２トランジスタ、４４…電気光学素子、４６…保持容量、４８…画素電極、５０…共通電極、５２…電気光学材料、６０…第一基板、６２…回路層、６４…遮光膜、６６…電気光学素子層、６８…第二基板、７０…絶縁膜、７２…半導体膜、７４…保持容量第一電極、７５…配線、７６…配線、７８…絶縁膜、８０…絶縁膜、８２…絶縁膜、８４…絶縁膜、３００…本体、３０２…反射鏡、３０４…光源、３０６…レンズ、３０８…焦点、１０００…電子ブック、１００１…フレーム、１００２…カバー、１００３…操作部、１００４…機能平面、１２００…電子ペーパー、１２０１…本体部、１２０２…機能平面

Claims (19)

1. 画像表示期間と情報採取期間とを有する電気光学装置に於いて、
   該電気光学装置はパネル部とデータ処理部とを有し、
   該パネル部は第一基板と第二基板と電気光学材料とを有し、
   該第一基板と該第二基板との間に該電気光学材料が挟持され、
   該第一基板上には、複数の第一走査線と、該第一走査線に並列配置される複数の第二走査線と、該第一走査線及び該第二走査線と交差する複数の信号線と、該第一走査線及び該第二走査線と該信号線との交点に配置される画素とが設けられ、
   該画素は該第一基板上で複数個が行列状に形成され、
   i行ｊ列（ｉ、ｊはともに自然数）に位置する該画素の各々は第１トランジスタと第２トランジスタと画素電極とを含み、
   該第１トランジスタのゲートがｉ行目の該第一走査線に接続され、該第１トランジスタのソース又はドレインの一方がｊ列目の該信号線に接続され、
   該第２トランジスタのゲートがｉ行目の該第二走査線に接続され、該第２トランジスタのソース又はドレインの一方が該第１トランジスタのソース又はドレインの他方と接続され、
   該第１トランジスタのソース又はドレインの他方と該画素電極とが接続されて居る事を特徴とする電気光学装置。
2. 前記第２トランジスタのソース又はドレインの他方が基準電源に接続される事を特徴とする請求項１に記載の電気光学装置。
3. 前記第２トランジスタのソース又はドレインの他方がｉ−１行目の前記第一走査線に接続される事を特徴とする請求項１に記載の電気光学装置。
4. 前記第１トランジスタのソース又はドレインの他方と前記基準電源との間に保持容量を備える事を特徴とする請求項２に記載の電気光学装置。
5. 前記第１トランジスタのソース又はドレインの他方とｉ−１行目の前記第一走査線との間に保持容量を備える事を特徴とする請求項３に記載の電気光学装置。
6. 前記第一基板は透明であり、前記第二基板には共通電極が形成されており、前記画素電極は透明導電膜にて形成され、前記第一基板と前記第２トランジスタとの間に遮光膜が配置されて居る事を特徴とする請求項１乃至は３に記載の電気光学装置。
7. 前記第一基板は透明であり、前記第二基板には共通電極が形成されており、前記画素電極は透明導電膜にて形成され、前記第一基板と前記第２トランジスタとの間に遮光膜が配置されて居り、
   前記保持容量は保持容量第一電極と保持容量第二電極と、該保持容量第一電極と該保持容量第二電極とに挟まれる保持容量誘電体膜とから成り、該保持容量第一電極と該保持容量第二電極と該保持容量誘電体膜はいずれも透明である事を特徴とする請求項４乃至は５に記載の電気光学装置。
8. 前記画素電極が前記保持容量第二電極で有る事を特徴とする請求項７に記載の電気光学装置。
9. 前記遮光膜は前記第２トランジスタの活性領域と重なる位置に設けられる事を特徴とする請求項６乃至は８に記載の電気光学装置。
10. 前記遮光膜は前記第１トランジスタの活性領域とは重ならない位置に設けられる事を特徴とする請求項６乃至は９に記載の電気光学装置。
11. 前記第一基板上には、前記第一走査線に接続して複数の第一走査線から特定の第一走査線を選択する機能を有する第一走査線選択回路と、前記第二走査線に接続して複数の第二走査線から特定の第二走査線を選択する機能を有する第二走査線選択回路と、前記信号線の一端側に接続して複数の信号線の各々に各信号線固有な表示信号を供給する機能を有する表示信号供給回路と、前記信号線の他端側に接続して複数の信号線の各々から出力される各信号線固有なセンサ信号を読み取る機能を有するセンサ信号読み出し回路と、が形成されて居る事を特徴とする請求項１乃至１０の何れかに記載の電気光学装置。
12. 前記データ処理部は入力部と制御部と記憶部とを有し、
    該入力部は外部より入力された表示画像情報を該制御部乃至は該記憶部に供給する機能を有し、
    該制御部は少なくとも前記第一走査線選択回路と前記第二走査線選択回路、前記表示信号供給回路、前記センサ信号読み出し回路、該記憶部を制御する機能を有し、
    該記憶部は該表示画像情報と前記センサ信号に基づく記載画像情報とを記憶する機能を有する事を特徴とする請求項１１に記載の電気光学装置。
13. 前記制御部は前記表示画像情報と前記記載画像情報を用いて新たな表示画像を作製し、該新たな表示画像を新たな表示信号として前記表示信号供給回路に供給する機能を有する事を特徴とする請求項１２に記載の電気光学装置。
14. 前記信号線と前記表示信号供給回路との間には、該信号線と該表示信号供給回路との導通乃至は非導通を切り替える切り替え回路が備えられて居る事を特徴とする請求項１１乃至１３の何れかに記載の電気光学装置。
15. 前記切り替え回路は前記画像表示期間に前記信号線と前記表示信号供給回路とを導通状態とし、前記情報採取期間に前記信号線と前記表示信号供給回路とを非導通状態とする事を特徴とする請求項１４に記載の電気光学装置。
16. 前記電気光学材料は電気泳動材料である事を特徴とする請求項１乃至１５の何れかに記載の電気光学装置。
17. 前記電気光学材料は液晶材料である事を特徴とする請求項１乃至１５の何れかに記載の電気光学装置。
18. 前記電気光学材料はエレクトロクロミック材料である事を特徴とする請求項１乃至１５の何れかに記載の電気光学装置。
19. 請求項１乃至１８のいずれか１項に記載の電気光学装置を備える電子機器。

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