JP2010257671A - 照明装置、画像表示装置および電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】照明装置において、装置サイズを大きくすることなく、照らす対象物へ入射する光量を正確に検出する。
【解決手段】透明な封止基板２１４と、封止基板２１４に対向する透明な照明基板２１０と、封止基板２１４と照明基板２１０との間に設けられ、照明基板２１０へ向けて発光する発光素子２１１と、封止基板２１４と照明基板２１０との間に設けられ、照明基板２１０から入射する光量に応じた大きさの検出信号を出力する光検出素子と、照明基板２１０に形成され、照明基板２１０から光検出素子に向けて入射する光を遮光する遮光層２１３とを備えた照明装置を提供する。
【選択図】図２

Description

本発明は、照明装置、画像表示装置および電子機器に関する。

特許文献１及び２には、外光を反射して画像を表示する反射型の液晶表示装置と、この装置を前面（表示面）から照らすフロントライトとを備えた画像表示装置が記載されている。この画像表示装置には、十分な量の外光が液晶表示装置に入射しない場合でも表示品質が低下しないという利点がある。この画像表示装置のフロントライトは、光源として有機ＥＬ（Electro Luminescent）素子を備える。有機ＥＬ素子は、液晶表示装置の表示面を漏れなく照らすように、例えば格子状に配置される。

特許３７９７００７号公報（図５） 特開２００６−１５４４０２号公報（図１）

特許文献１および２には記載されていないが、フロントライト付きの反射型表示装置では、表示面に入射する光量に基づいてフロントライトの明るさ（発光量）を調整するのが望ましい。例えば、省電力の観点では、表示面に入射する外光の光量が十分に多ければフロントライトをオフにするのが望ましい。また例えば、表示面に入射する光量が減ればフロントライトの発光量が増え、表示面に入射する光量が増えればフロントライトの発光量が減るようにすれば、表示品質を低下させることなく消費電力を低減することができる。

上記の調整を可能とする方法としては、反射型表示装置の外部に、表示面からの反射光の光量を検出する光センサーを設け、この光センサーの検出結果に基づいてフロントライトの発光量を調整する方法が考えられる。しかし、この方法では、光センサーが反射型表示装置の外部に位置するから、画像表示装置のサイズが大きくなってしまうとともに、光センサーに入射する光に占める表示面からの反射光の割合が小さくなってしまう。後者は、表示面に入射する光量の正確な検出を困難とする一因となる。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、装置サイズを大きくすることなく、入射光量の正確な検出を可能とする照明装置、画像表示装置および電子機器を提供することを解決課題としている。

この課題を解決するために、本発明は、透明な第１基板と、前記第１基板に対向する透明な第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に設けられ、前記第２基板へ向けて発光する発光素子と、前記第１基板と前記第２基板との間に設けられ、前記第２基板から入射する光量に応じた大きさの検出信号を出力する光検出素子と、前記第１基板に形成され、前記第１基板から前記光検出素子に向けて入射する光を遮光する遮光層とを備えた照明装置を提供する。
この照明装置で対象物を照らす場合、第２基板側に照らす物（対象物）を配置することになる。発光素子の発光のうちの対象物へ向かう光と、第１基板を透過して対象物へ向かう外光は、第２基板を透過し、対象物に入射する。そして、対象物により反射されて光検出素子へ向かう光は、第２基板を透過し、光検出素子に入射する。
この照明装置によれば、光検出素子が発光素子とともに第１基板と第２基板との間に設けられるから、装置サイズを大きくせずに済むとともに、光検出素子と発光素子とを互いに近接して配置することができる。通常、対象物は発光素子の近くに配置されるから、光検出素子を発光素子に近接して設けることにより、光検出素子に入射する光に占める第２基板からの光の割合が大きくなる。また、この照明装置によれば、遮光層が第１基板から光検出素子に向けて入射する光を遮光する。よって、この照明装置によれば、入射光量の正確な検出が可能となる。

この照明装置において、前記発光素子は陰極と陽極とを備え、前記光検出素子は陰極と陽極とを備え、前記発光素子及び前記光検出素子は前記第２基板の上に形成され、前記発光素子の陰極と前記光検出素子の陰極とは同一の材料で形成されるようにしてもよいし、前記発光素子は有機ＥＬ素子で構成され、前記有機ＥＬ素子は、正孔注入層を備え、前記光検出素子は、Ｐ型の半導体層と、Ｎ型の半導体層とを備え、前記正孔注入層と前記Ｐ型の半導体層とは同一の材料で形成されるようにしてもよいし、両者を組み合わせてもよい。これらの照明装置の各々には、発光素子を構成する層（電極）と光検出素子を構成する層（電極）とを同種のプロセス（例えば、同一の材料を用いた蒸着）で形成可能という利点がある。さらに、両層の厚さを互いに等しくして、両層を同一のプロセス（同一の材料を用いた一回の蒸着）で一斉に形成可能としてもよい

上記の各照明装置において、前記光検出素子は、複数のフォトダイオードで構成され、前記複数のフォトダイオードは直列に接続され、前記検出信号は電圧として与えられ、直列に接続された複数の前記フォトダイオードから出力される電圧の総和を、当該照明装置に入射する光量に応じた大きさを示す光量信号として外部に出力するようにしてもよいし、前記光検出素子は、複数のフォトダイオードで構成され、前記複数のフォトダイオードは並列に接続され、前記検出信号は電流として与えられ、並列に接続された複数の前記フォトダイオードから出力される電流の総和を、当該照明装置に入射する光量に応じた大きさを示す光量信号として外部に出力するようにしてもよいし、複数の第１検出線と、複数の第２検出線とを備え、前記光検出素子は、複数のフォトダイオードで構成され、前記複数のフォトダイオードは、前記複数の第１検出線と前記複数の第２検出線の交差に対応して各々配置される、ようにしてもよい。

また、上記の課題を解決するために、本発明は、上記の各照明装置と、当該照明装置の前記第２基板に表示面が接する表示装置とを備えたことを特徴とする画像表示装置を提供する。この画像表示装置において、前記表示装置を反射型液晶装置としてもよいし、前記照明装置の前記光検出素子によって検出された前記検出信号に基づいて、前記発光素子の発光量を調整する調整手段を備えるようにしてもよいし、両者を組み合わせてもよい。

また、上記の課題を解決するために、本発明は、上記の第１検出線と第２検出線とを備える照明装置と、前記複数の第１検出線を順次選択する第１選択回路と、前記複数の第２検出線を順次選択する第２選択回路と、前記第１選択回路によって選択された第１検出線と、前記第２選択回路によって選択された第２検出線との交差に対応した前記フォトダイオードから出力される前記検出信号に基づいて、前記照明装置の前記第１基板に物体が触れた位置を特定する特定手段と、当該照明装置の前記第２基板に表示面が接する表示装置とを、備えた画像表示装置を提供する。

また、上記の課題を解決するために、本発明は、上記の第１検出線と第２検出線とを備える照明装置を有する各画像表示装置を備えた電子機器を提供する。

本発明の第１実施形態に係る画像表示装置１の構成を示す図である。 図１のＡ−Ａ´断面図である。 図２の一部を拡大して示す断面図である。 画像表示装置１における発光素子２１１およびフォトダイオード２１２の配置を示す平面図である。 発光素子２１１およびフォトダイオード２１２の電気的な接続関係を示す回路図である。 第１実施形態の変形例に係るフォトダイオードの配置を示す平面図である。 本発明の第２実施形態に係る画像表示装置７の構成を示す図である。 画像表示装置７の動作を説明するためのタイミングチャートである。 本発明に係る電子機器の具体例を示す斜視図である。 本発明に係る電子機器の別の具体例を示す斜視図である。 本発明に係る電子機器のさらに別の具体例を示す斜視図である。

図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。ただし、各図面においては、各部の寸法の比率が実際のものとは適宜に相違している。また、本発明は、以下に述べる各実施形態に限定されるものではなく、各実施形態を変形して得られる各種の変形例や、各実施形態またはその変形例を応用して得られる形態をも技術的範囲に含みうる。なお、各図において共通する部分には同一の符号が付されている。

＜第１実施形態＞
図１は本発明の第１実施形態に係る画像表示装置１の構成を示す図であり、そのＡ−Ａ´断面図が図２である。これらの図に示すように、画像表示装置１は、マトリクス状に配置された複数の液晶素子ＬＣを有する反射型液晶パネル１０１を備える。各液晶素子ＬＣは、液晶と当該液晶に電圧を印加する二つの電極とを有し、液晶の光透過率を制御して階調を表示するものであり、反射型液晶パネル１０１は、その前面（表示面ＦＳ）内に、これらの階調で表される画像を表示する表示領域１０２を有する。また反射型液晶パネル１０１は、図示を略すが、行方向に延在する複数の走査線と、列方向に延在する複数のデータ線とを備える。液晶素子ＬＣは、走査線とデータ線との各交差に対応する位置に一つずつ設けられている。

また画像表示装置１は、総ての走査線を駆動する走査線駆動回路１０３と、総てのデータ線を駆動するデータ線駆動回路１０４と、両回路を制御する制御回路１０５とを備える。制御回路１０５による両回路の制御は、クロック信号を含む制御信号Ｃ１を走査線駆動回路１０３へ供給し、表示すべき画像に応じたデータ信号を含む制御信号Ｃ２をデータ線駆動回路１０４へ供給することにより行われる。走査線駆動回路１０３は、制御信号Ｃ１に基づいて走査線を一つずつ巡回的に選択し、データ線駆動回路１０４は、制御信号Ｃ２に基づいて、選択中の走査線に対応する１行分の液晶素子ＬＣの各々に、液晶の光透過率を設定するための信号を、対応するデータ線経由で供給する。この走査により、表示すべき画像が表示領域１０２に表示される。

以上の説明から明らかなように、反射型液晶パネル１０１、走査線駆動回路１０３、データ線駆動回路１０４および制御回路１０５は、光反射率を制御して画像を表示する反射型表示装置を構成している。なお、走査線駆動回路１０３、データ線駆動回路１０４および制御回路１０５の少なくとも一つを、反射型液晶パネル１０１と一体化させてもよい。

また画像表示装置１は、反射型液晶パネル１０１の表示面ＦＳに接着されたフロントライト１０６を有する。フロントライト１０６は、供給される電源信号Ｃ４に応じた光量（輝度）で発光する複数の発光素子２１１を有し、表示領域１０２の全域を照らす。また、フロントライト１０６は、入射する光量に応じた大きさの検出信号を出力する複数のフォトダイオード２１２を有し、総てのフォトダイオード２１２の検出信号を合成した光量信号ＤＡを制御回路１０５へ供給する。

また画像表示装置１は調光回路１０７を備える。制御回路１０５は、フロントライト１０６の光検出素子からの光量信号ＤＡに基づいて、総ての発光素子２１１の発光量を制御するための制御信号Ｃ３を生成し、調光回路１０７へ供給し、調光回路１０７は、制御信号Ｃ３に基づいて、総ての発光素子２１１の発光量を一律に調整する。調光回路１０７には電源が供給されており、調光回路１０７は、この電源を用いて、制御信号Ｃ３に応じた電位の電源信号Ｃ４を生成し、各発光素子２１１へ供給する。この調光により、発光素子２１１の発光量はフォトダイオード２１２に入射する光量に応じた量となる。

以上の説明から明らかなように、制御回路１０５および調光回路１０７は、発光素子２１１の発光量を調整する調整手段を構成している。また、フロントライト１０６、制御回路１０５および調光回路１０７は、表示領域１０２の全域を照らす照明装置を構成している。なお、制御回路１０５および調光回路１０７の一方または両方を、フロントライト１０６と一体化させてもよい。

図２は、図１のＡ−Ａ´断面図である。この図に示すように、表示領域１０２に重なる領域では、反射型液晶パネル１０１上にフロントライト１０６が重なっている。反射型液晶パネル１０１は、表示基板２０１と、表示基板２０１上に形成された複数のＴＦＴ（薄膜トランジスタ）２０２と、ＴＦＴ２０２を覆って表示基板２０１上に形成された絶縁層２０３と、その上に形成された光反射性の複数の画素電極２０４とを有する。画素電極２０４は、絶縁層２０３に形成されたコンタクトホールを介して、対応するＴＦＴ２０２と電気的に接続されている。

また反射型液晶パネル１０１は、画素電極２０４を覆うように絶縁層２０３上に形成された液晶２０５と、液晶２０５上に形成された共通電極２０６と、共通電極２０６上に設けられた対向基板２０７と、対向基板２０７上に形成された偏光板２０８と、偏光板２０８上に形成された接着層２０９とを有する。一つの画素電極２０４と、この画素電極２０４に重なる共通電極２０６と、両電極間に挟持された液晶２０５とは、一つの液晶素子ＬＣを構成しており、液晶２０５の光透過率は、両電極間の電位差に応じて変化する。

フロントライト１０６は、接着層２０９上に設けられた透明な照明基板（第２基板）２１０と、照明基板２１０上に形成された複数の発光素子２１１と、照明基板２１０上に形成された複数のフォトダイオード２１２と、外気や水分等から発光素子２１１およびフォトダイオード２１２を保護するために照明基板２１０と対向して設けられた透明な封止基板（第１基板）２１４と、封止基板２１４と各発光素子２１１との間、および封止基板２１４と各フォトダイオード２１２との間に介在する遮光層２１３とを有する。

照明基板２１０および封止基板２１４は、例えばガラスで形成され、両者の間に、総ての発光素子２１１および総てのフォトダイオード２１２が設けられている。発光素子２１１の発光には、各液晶素子ＬＣへ向かう光が含まれており、これらの光は、照明基板２１０を透過し、各液晶素子ＬＣへ入射する。また、液晶素子ＬＣには、封止基板２１４を透過して当該液晶素子ＬＣへ向かう外光が入射する。液晶素子ＬＣ（画素電極２０４）の反射光には、この外光の反射光と、各発光素子２１１から発して当該液晶素子ＬＣへ入射した光の反射光とが含まれる。液晶素子ＬＣの反射光には、各フォトダイオード２１２へ向かう光が含まれており、これらの光は、照明基板２１０を透過し、各フォトダイオード２１２へ入射する。フォトダイオード２１２には、各液晶素子ＬＣの反射光の一部が入射するが、入射光の大部分を占めるのは近傍の液晶素子ＬＣの反射光である。したがって、フォトダイオード２１２の検出信号は、近傍の液晶素子ＬＣへの入射光の光量に応じた信号となる。

遮光層２１３は、発光素子２１１から封止基板２１４へ向かう光の遮断と、封止基板２１４からフォトダイオード２１２へ向かう外光（直接光）の遮断とを目的として設けられ、図２の上下方向において、総ての発光素子２１１および総てのフォトダイオード２１２を覆っている。したがって、発光素子２１１は照明基板２１０へ向けて発光することになり、フォトダイオード２１２に入射する光の大部分は照明基板２１０から入射する光（反射光）となる。よって、フォトダイオード２１２は、照明基板２１０から入射する光の光量に応じた大きさの検出信号を出力することになる。

遮光層２１３としては、封止基板２１４から入射した外光（直接光）を反射しないものが好ましい。遮光層２１３は、この事情と上記の目的とに応じた材料を用いて形成されている。好適には、クロム・酸化クロム・クロムと酸化クロムとの積層膜などの光反射率の低い金属薄膜、もしくは光透過率の低い樹脂材料である。なお、発光素子２１１に重なる遮光層２１３とフォトダイオード２１２に重なる遮光層２１３とで形成材料を相違させてもよい。

図３は、図２の一部を拡大して示す断面図である。発光素子２１１は、有機ＥＬ素子であり、この図に示すように、照明基板２１０上にＩＴＯで形成された陽極３０１と、その上に形成された正孔注入層３０２と、その上に形成された正孔輸送層３０３と、その上に形成された発光層３０４と、その上に形成された電子輸送層３０５と、その上に形成された電子注入層３０６と、その上に形成された陰極３０７とを有する。陽極３０１には電源信号Ｃ４が供給される。

正孔注入層３０２は、銅フタロシアニン薄膜であり、その膜厚は約３０ｎｍである。正孔輸送層３０３は、例えばＮＰＤ薄膜であり、その膜厚は約２０ｎｍである。発光層３０４は、例えば低分子白色発光材料の薄膜であり、その膜厚は約２０ｎｍである。電子輸送層３０５は、例えばアルミキノリノール錯体（tris（8-hydroxyquinoline）aluminum）の薄膜であり、その膜厚は約３０ｎｍである。電子注入層３０６は、例えばフッ化リチウム薄膜であり、その膜厚は約１ｎｍである。陰極３０７は、アルミニウム薄膜であり、その膜厚は約１５０ｎｍである。

フォトダイオード２１２は、有機フォトダイオードであり、この図に示すように、照明基板２１０上にＩＴＯで形成された陽極３０８と、その上に形成されたＰ型半導体層３０９と、その上に形成されたＮ型半導体層３１０と、その上に形成された陰極３１１とを有する。Ｐ型半導体層３０９は、銅フタロシアニン薄膜であり、その膜厚は約３０ｎｍである。Ｎ型半導体層３１０は、ＰＴＣＤＩ（3,4,9,10-perylene-tetracarboxylic-diimide）薄膜であり、その膜厚は約５０ｎｍである。陰極３１１は、アルミニウム薄膜であり、その膜厚は約１５０ｎｍである。

上述したことから明らかなように、正孔注入層３０２とＰ型半導体層３０９は、同一の材料（銅フタロシアニン）を用いたマスク蒸着、すなわち同種のプロセスによって形成可能である。これは、製造工程の簡素化に寄与する利点であり、陰極３０７と陰極３１１にもあてはまるし、陽極３０１と陽極３０８にもあてはまる。さらに、正孔注入層３０２の膜厚とＰ型半導体層３０９の膜厚とは等しいから、正孔注入層３０２とＰ型半導体層３０９を同一のプロセス（同一の材料を用いた一回の蒸着）によって一斉に形成可能である。これは、陰極３０７と陰極３１１にもあてはまる。

もちろん、上述した形成材料および膜厚は一例に過ぎない。例えば、陰極３１１の形成材料を金としてもよいし、Ｐ型半導体層３０９の形成材料をルブレンとしてもよいし、Ｐ型半導体層３０９やＮ型半導体層３１０の膜厚を変更してもよい。また例えば、発光素子２１２から、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層および電子注入層のうち、少なくとも一つの層を削除してもよい。いずれの場合でも、同一の材料で形成された層が発光素子２１１とフォトダイオード２１２とに含まれていれば、発光素子２１１に含まれる当該層とフォトダイオード２１２に含まれる当該層とを同種のプロセスで形成可能となり、さらに両層の膜厚が等しければ、同一のプロセスで一斉に形成可能となる。

図４は、画像表示装置１における発光素子２１１およびフォトダイオード２１２の配置を示す平面図である。この図には、照明基板２１０と封止基板２１４との間に設けられた４本の電源配線（陽極配線４０１および４０３と陰極配線４０２および４０４）を封止基板２１４側から眺めて示してある。

陽極配線４０１は、総ての発光素子２１１の陽極３０１を含む櫛状の配線であり、調光回路１０７からの電源信号Ｃ４（高電位）を各陽極３０１へ供給する。陰極配線４０２は、総ての発光素子２１１の陰極３０７と接する櫛状の配線であり、接地電位（低電位）を各陰極３０７へ供給する。陽極配線４０１と陰極配線４０２は、櫛の歯が交互に噛み合うように照明基板２１０上に配置されており、各歯には複数の発光素子２１１が対応している。

陽極配線４０３は、総てのフォトダイオード２１２の陽極３０８を含む櫛状の配線であり、各陽極３０８と制御回路１０５とを接続している。陰極配線４０４は、総てのフォトダイオード２１２の陰極３１１と接する櫛状の配線であり、接地電位（低電位）を各陰極３１１へ供給する。陽極配線４０３と陰極配線４０４は、櫛の歯が交互に噛み合うように照明基板２１０上に配置されており、各歯には複数のフォトダイオード２１２が対応している。また、図４から明らかなように、陽極配線４０１は陰極配線４０２にも陰極配線４０４にも重ならず、陽極配線４０３は陰極配線４０２にも陰極配線４０４にも重ならない。つまり、陽極配線および陰極配線は互いに重ならない。これは、製造工程の簡素化に寄与する利点である。

図５は、発光素子２１１およびフォトダイオード２１２の電気的な接続関係を示す回路図である。この図を参照して両者の電気的な接続関係を説明するが、ここでは、理解を容易とするために、電極と配線とを別体として取り扱う。図に示すように、総ての陽極３０１は陽極配線４０１と、総ての陰極３０７は陰極配線４０２と、総ての陽極３０８は陽極配線４０３と、総ての陰極３１１は陰極配線４０４と電気的に接続されている。つまり、総ての発光素子２１１は陽極配線４０１と陰極配線４０２との間で並列接続されて一つの発光素子として機能し、総てのフォトダイオード２１２は陽極配線４０３と陰極配線４０４との間で並列接続されて一つの光検出素子として機能する。

この光検出素子の出力電流が光量信号ＤＡとして制御回路１０５へ供給される。制御回路１０５は、光量信号ＤＡに基づいて制御信号Ｃ３を生成する。この生成方法は任意である。例えば、光量信号ＤＡが示す値とフロントライト１０６の照明光の光量に応じた値との差分に基づいて制御信号Ｃ３を生成するようにしてもよいし、光量信号ＤＡのみに基づいて制御信号Ｃ３を生成するようにしてもよい。

図６は、本実施形態の変形例に係るフォトダイオードの配置を示す平面図である。この図に係る画像表示装置は、陰極配線４０４に代えて陰極配線６０１を備える。陰極配線６０１は櫛状の配線であり、陰極配線６０１と陽極配線４０３は、櫛の歯が交互に噛み合うように照明基板２１０上に配置されている。また、陰極配線６０１の歯の先端は、陽極配線４０３の歯の根元に沿って折れ曲がっている。この画像表示装置が備えるフォトダイオード、すなわち光検出素子を構成するフォトダイオードは、一つのフォトダイオード６０２のみである。フォトダイオード６０２は、陽極配線４０３上の櫛状の領域に形成されており、この領域は、陰極配線６０１に接する陰極６０３に覆われている。この画像表示装置では、フォトダイオード６０２を流れる電流が光量信号ＤＡとして制御回路１０５へ供給される。なお、図６から明らかなように、陽極配線４０３と陰極配線６０１は互いに重ならない。これは、製造工程の簡素化に寄与する利点である。

以上説明したように、画像表示装置１は、透明な照明基板２１０と、照明基板２１０に対向する透明な封止基板２１４と、照明基板２１０と封止基板２１４との間に設けられ、照明基板２１０へ向けて発光する発光素子２１１と、照明基板２１０と封止基板２１４との間に設けられ、照明基板２１０から入射する光量に応じた大きさの検出信号を出力する光検出素子と、封止基板２１４に形成され、封止基板２１４から光検出素子に向けて入射する光を遮光する遮光層２１３とを備える。また、画像表示装置１では、フォトダイオード２１２が発光素子２１１とともに照明基板２１０と封止基板２１４との間に互いに近接して設けられている。こうした構成を採ることにより、装置サイズを大きくせずに済んでおり、フォトダイオード２１２に入射する光に占める近傍の液晶素子ＬＣからの反射光の割合が大きくなるという利点も得られる。加えて、画像表示装置１では、遮光層２１３が封止基板２１４からフォトダイオード２１２に向けて入射する光を遮光する。よって、画像表示装置１によれば、対象物へ入射する光量を正確に検出することができる。

なお、上述した実施形態では、光検出素子を構成する複数のフォトダイオード２１２が並列に接続されており、検出信号が電流として与えられ、これらのフォトダイオード２１２から出力される電流の総和が光量信号ＤＡとしてフロントライト１０６の外部に出力されるが、これを変形し、光検出素子を構成する複数のフォトダイオード２１２が直列に接続されており、検出信号が電圧として与えられ、これらのフォトダイオード２１２から出力される電圧の総和が光量信号ＤＡとしてフロントライト１０６の外部に出力されるようにしてもよい。

また、上述した実施形態を変形し、フロントライト１０６が、複数の第１検出線と、複数の第２検出線とを備え、光検出素子を構成する複数のフォトダイオード２１２が、複数の第１検出線と複数の第２検出線の交差に対応して各々配置されるようにしてもよい。この場合、制御回路１０５は、光量信号ＤＡが示すｍ×ｎ個のフォトダイオード２１２の検出値に基づいて制御信号Ｃ３を生成することになる。この生成の好ましい方法としては、これらの検出値の平均値や中央値を算出し、この算出結果に基づいて制御信号Ｃ３を生成する方法が挙げられる。

＜第２実施形態＞
図７は本発明の第２実施形態に係る画像表示装置７の構成を示す図であり、図８はその動作を説明するためのタイミングチャートである。画像表示装置７は、指やペン等の物体Ｚが触れた位置を特定可能な装置であり、制御回路１０５に代えて制御回路７０１を、フロントライト１０６に代えてフロントライト７０２を備える。

制御回路７０１が制御回路１０５と大きく異なる点は、光量信号ＤＡに代えて信号ＤＢが供給される点と、各フォトダイオードに検出信号を出力させるための制御信号Ｃ５およびＣ６を生成して出力する点である。フロントライト７０２は、ｍ×ｎ個のフォトダイオード２１２を有する。これらのフォトダイオード２１２は、ｍ本の第１検出線７０３とｎ本の第２検出線７０４の交差に対応して、各々配置されている。各フォトダイオード２１２の陽極３０８は対応する第２検出線７０４と電気的に接続されており、陰極３１１は対応する第１検出線７０３と電気的に接続されている。なお、第１検出線７０３と第２検出線７０４とが交差している部分では、第１検出線７０３の層と第２検出線７０４の層との間に絶縁層が介挿されている。

また画像表示装置７は、行方向に延在するｍ本の第１検出線７０３と、列方向に延在するｎ本の第２検出線７０４と、制御信号Ｃ５に基づいてｍ本の第１検出線７０３を順次選択するＹドライバ（第１選択回路）７０５と、制御信号Ｃ６に基づいてｎ本の第２検出線７０４を順次選択するＸドライバ（第２選択回路）７０６とを備える。制御信号Ｃ５は、周期が１Ｙのクロック信号と、ｍ本の第１検出線７０３を順次選択するための行選択パルスとを含む。このクロック信号のｍ周期が行選択パルスの一周期となり、このｍ周期のうちの一周期において行選択パルスがアクティブレベルとなる。制御信号Ｃ６は、周期が１Ｘのクロック信号と、ｎ本の第２検出線７０４を順次選択するための列選択パルスとを含む。１Ｘ＝１Ｙ／ｎである。このクロック信号のｎ周期が行選択パルスの一周期となり、このｎ周期のうちの一周期において列選択パルスがアクティブレベルとなる。

Ｙドライバ７０５は、制御信号Ｃ５が供給されるｍ段のシフトレジスタ７０７と、ｍ本の第１検出線７０３にそれぞれ対応して設けられ、各々が対応する第１検出線７０３と接地電位（陰極配線４０２）とを繋ぐｍ個のスイッチ７０８とを有する。シフトレジスタ７０７は、クロック信号に基づいて行選択期間（１Ｙ）毎にシフトを行うものであり、その初段には行選択パルスが入力される。シフトレジスタ７０７の各段は、各第１検出線７０３と１対１で対応しており、各スイッチ７０８は、対応する段からの行選択信号Ｙ１〜Ｙｍに基づいてオン／オフする。

行選択信号Ｙ１〜Ｙｍは、ｍ本の第１検出線７０３を順次選択するための信号であり、図８に示すように、１番目の行選択期間（１Ｙ）では行選択信号Ｙ１のみがアクティブレベルとなり、２番目の行選択期間では行選択信号Ｙ２のみがアクティブレベルとなり、…、ｍ番目の行選択期間では行選択信号Ｙｍのみがアクティブレベルとなり、ｍ＋１番目の行選択期間では行選択信号Ｙ１のみがアクティブレベルとなる。したがって、図７のｍ本の第１検出線７０３は、ｍ個のスイッチ７０８のオン／オフによって択一的かつ巡回的に選択されることになる。

Ｘドライバ７０６は、制御信号Ｃ６が供給されるｎ段のシフトレジスタ７０９と、入力信号を増幅して出力する増幅器７１１と、ｎ本の第２検出線７０４にそれぞれ対応して設けられ、各々が対応する第２検出線７０４と増幅器７１１の入力端とを繋ぐｎ個のスイッチ７１０と、クロック信号に基づいて動作するサンプルホールド回路７１２とを有する。シフトレジスタ７０９は、クロック信号に基づいて列選択期間（１Ｘ）毎にシフトを行うものであり、その初段には列選択パルスが入力される。シフトレジスタ７０９の各段は、各第２検出線７０４と１対１で対応しており、各スイッチ７１０は、対応する段からの列選択信号Ｘ１〜Ｘｍに基づいてオン／オフする。

列選択信号Ｘ１〜Ｘｎは、ｎ本の第２検出線７０４を順次選択するための信号であり、図８に示すように、１番目の列選択期間（１Ｘ）では列選択信号Ｘ１のみがアクティブレベルとなり、２番目の列選択期間では列選択信号Ｘ２のみがアクティブレベルとなり、…、ｎ番目の列選択期間では列選択信号Ｘｎのみがアクティブレベルとなり、ｎ＋１番目の列選択期間では列選択信号Ｘ１のみがアクティブレベルとなる。したがって、図７のｎ本の第２検出線７０４は、ｎ個のスイッチ７１０のオン／オフによって択一的かつ巡回的に選択されることになる。また、前述したように、１Ｘ＝１Ｙ／ｎである。よって、ｎ本の第２検出線７０４は、各行選択期間（１Ｙ）において、ｎ個のスイッチ７１０のオン／オフによって順次選択されることになる。

こうして、ｍ×ｎ個のフォトダイオード２１２が順次選択される。選択中のフォトダイオード２１２は、その陰極３１１には接地電位が供給され、その陽極３０８は増幅器７１１の入力端と電気的に接続されるから、入射する光量に応じた大きさの電流を増幅器７１１へ供給する。ｍ本の各第２検出線７０４を流れる電流をそれぞれ検出信号ｄ１〜ｄｎとしたとき、増幅器７１１の入力端と電気的に接続される第２検出線７０４は列選択期間毎に切り換わるから、図８に示すように、増幅器７１１には、検出信号ｄ１〜ｄｎを列選択期間毎に並べた信号ｄが供給される。

信号ｄは増幅器７１１で増幅されてサンプルホールド回路７１２へ供給される。サンプルホールド回路７１２は、容量素子を有し、この容量素子に、信号ｄに応じた電荷を蓄積し、この容量素子に保持されている電圧をサンプリング期間（Ｔ）毎にサンプリングし、最後にサンプリングした電圧を示す信号ＤＢを出力し続ける。Ｔ＝１Ｘであるが、容量素子の保持電圧が安定してからサンプリングが行われるようにするために、サンプリングが行われる時点ｔ１，ｔ２，…は、いずれも、列選択期間の終了直前となるように定められている。なお、Ｘドライバ７０６にＡ／Ｄ変換器を持たせ、サンプルホールド回路７１２の出力信号をＡ／Ｄ変換したものを信号ＤＢとしてもよい。

制御回路７０１は、封止基板２１４に物体Ｚが触れた位置を信号ＤＢに基づいて特定する特定手段として機能する。この特定の方法は任意である。例えば、予め定められた閾値と比較して信号ＤＢを二値化（ビット化）し、ｍ行ｎ列のマトリクスにわたるビットパターンに基づいて、一または複数の位置を物体の接触位置として特定するようにしてもよいし、信号ＤＢが示す値とフロントライト７０２の照明光の光量に応じた値との差分を閾値と比較して二値化してもよい。なお、本実施の形態を変形し、制御回路７０１が、物体の接触位置ではなく、物体との接触の有無を検出するようにしてもよい。

なお、制御回路７０１は、制御回路１０５と同様に、総ての発光素子２１１の発光量を制御するための制御信号Ｃ３を生成する。ただし、本実施形態では、信号ＤＢが示すｍ×ｎ個のフォトダイオード２１２の検出値の平均値を算出し、この算出結果に基づいて制御信号Ｃ３が生成される。もちろん、これを変形し、信号ＤＢが示すｍ×ｎ個のフォトダイオード２１２の検出値の中央値を算出し、この算出結果に基づいて制御信号Ｃ３を生成するようにしてもよい。また、各発光素子２１１の発光量を制御しないようにしてもよい。この場合には、制御信号Ｃ３の生成が不要となり、調光回路１０７に代えて固定電源を用いることができる。

＜他の変形例＞
上述した各実施形態では、発光素子２１１の陽極３０１とフォトダイオード２１２の陽極３０８とが同一材料で形成されているが、両者を互いに異なる材料で形成してもよい。このことは、発光素子２１１の正孔注入層３０２とフォトダイオード２１２のＰ型半導体層３０９との間にもあてはまり、発光素子２１１の陰極３０７とフォトダイオード２１２の陰極３１１との間にもあてはまる。

また、上述した各実施形態では、照明装置が照らす対象が反射型液晶装置に限定されているが、これを変形し、照明装置が他の対象物を照らすようにしてもよい。他の対象物としては、反射型液晶表示装置以外の反射型の表示装置や、数値を針で指し示すアナログメーター等の計器、紙のポスター等の掲示物を例示可能である。また、液晶素子として、液晶の厚み方向に電圧が印加される液晶素子以外の液晶素子（当該方向とは異なる方向に電圧が印加される液晶素子）を採用してもよい。また、発光素子として、有機ＥＬ素子以外の発光素子（例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode）やＬＤ（Laser Diode））を採用してもよい。

＜応用例＞
次に、本発明に係る表示装置を利用した電子機器について説明する。この説明では、本発明の実施形態またはその変形例に係る画像表示装置を「画像表示装置８」と記す。図９は、画像表示装置８を表示部として採用したモバイル型のパーソナルコンピューターの構成を示す斜視図である。パーソナルコンピューター２０００は、表示部としての画像表示装置８と本体部２０１０とを備える。本体部２０１０には、電源スイッチ２００１およびキーボード２００２が設けられている。
図１０に、画像表示装置８を適用した携帯電話機の構成を示す。携帯電話機３０００は、複数の操作ボタン３００１およびスクロールボタン３００２、ならびに表示部としての画像表示装置８を備える。スクロールボタン３００２を操作することによって、画像表示装置８に表示される画面がスクロールされる。
図１１に、画像表示装置８を適用した携帯情報端末（ＰＤＡ：Personal Digital Assistants）の構成を示す。携帯情報端末４０００は、複数の操作ボタン４００１および電源スイッチ４００２、ならびに表示部としての画像表示装置８を備える。
なお、本発明に係る画像表示装置が適用される電子機器としては、図９から図１１に示したもののほか、テレビ、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ、カーナビゲーション装置、電子手帳、電子ペーパー、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、複写機、ビデオプレーヤーなどが挙げられる。

１，７……画像表示装置、１０１……反射型液晶パネル、１０５，７０１……制御回路、１０６，７０２……フロントライト、１０７……調光回路、２１０……照明基板（第２基板）、２１１……発光素子、２１２，６０２……フォトダイオード、２１３……遮光層、２１４……封止基板（第１基板）、３０１，３０８……陽極、３０２……正孔注入層、３０７，３１１，６０３……陰極、３０９……Ｐ型半導体層、７０３……第１検出線、７０４……第２検出線、７０５……Ｙドライバ、７０６……Ｘドライバ、２０００……パーソナルコンピューター（電子機器）、３０００……携帯電話機（電子機器）、４０００……携帯情報端末（電子機器）、ｄ１〜ｄｎ……検出信号、ＤＡ……光量信号、ＦＳ……表示面。

Claims (11)

1. 透明な第１基板と、
   前記第１基板に対向する透明な第２基板と、
   前記第１基板と前記第２基板との間に設けられ、前記第２基板へ向けて発光する発光素子と、
   前記第１基板と前記第２基板との間に設けられ、前記第２基板から入射する光量に応じた大きさの検出信号を出力する光検出素子と、
   前記第１基板に形成され、前記第１基板から前記光検出素子に向けて入射する光を遮光する遮光層と、
   を備えた照明装置。
2. 前記発光素子は陰極と陽極とを備え、
   前記光検出素子は陰極と陽極とを備え、
   前記発光素子及び前記光検出素子は前記第２基板の上に形成され、
   前記発光素子の陰極と前記光検出素子の陰極とは同一の材料で形成される、
   ことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
3. 前記発光素子は有機ＥＬ素子で構成され、
   前記有機ＥＬ素子は、正孔注入層を備え、
   前記光検出素子は、Ｐ型の半導体層と、Ｎ型の半導体層とを備え、
   前記正孔注入層と前記Ｐ型の半導体層とは同一の材料で形成される、
   ことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
4. 前記光検出素子は、複数のフォトダイオードで構成され、
   前記複数のフォトダイオードは直列に接続され、
   前記検出信号は電圧として与えられ、
   直列に接続された複数の前記フォトダイオードから出力される電圧の総和を、当該照明装置に入射する光量に応じた大きさを示す光量信号として外部に出力する、
   ことを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか１項に記載の照明装置。
5. 前記光検出素子は、複数のフォトダイオードで構成され、
   前記複数のフォトダイオードは並列に接続され、
   前記検出信号は電流として与えられ、
   並列に接続された複数の前記フォトダイオードから出力される電流の総和を、当該照明装置に入射する光量に応じた大きさを示す光量信号として外部に出力する、
   ことを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか１項に記載の照明装置。
6. 複数の第１検出線と、
   複数の第２検出線とを備え、
   前記光検出素子は、複数のフォトダイオードで構成され、
   前記複数のフォトダイオードは、前記複数の第１検出線と前記複数の第２検出線の交差に対応して、各々配置される、
   ことを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか１項に記載の照明装置。
7. 請求項１乃至６のうちいずれか１項に記載の照明装置と、
   当該照明装置の前記第２基板に表示面が接する表示装置とを、
   備えたことを特徴とする画像表示装置。
8. 前記表示装置は反射型液晶装置であることを特徴とする請求項７に記載の画像表示装置。
9. 前記照明装置の前記光検出素子によって検出された前記検出信号に基づいて、前記発光素子の発光量を調整する調整手段を備えることを特徴とする請求項７または８に記載の画像表示装置。
10. 請求項６に記載の照明装置と、
    前記複数の第１検出線を順次選択する第１選択回路と、
    前記複数の第２検出線を順次選択する第２選択回路と、
    前記第１選択回路によって選択された第１検出線と、前記第２選択回路によって選択された第２検出線との交差に対応した前記フォトダイオードから出力される前記検出信号に基づいて、前記照明装置の前記第１基板に物体が触れた位置を特定する特定手段と、
    当該照明装置の前記第２基板に表示面が接する表示装置とを、
    備えたことを特徴とする画像表示装置。
11. 請求項７乃至１０のうちいずれか１項に記載の画像表示装置を備えたことを特徴とする電子機器。
    

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