JP4744509B2 - 表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像表示動作のみならず画像読み取り動作も行う表示装置に関する。

画像表示動作および画像読み取り動作を行う表示装置が幾つか提案されている（特許文献１〜４を参照）。

特許文献１が開示する画像入出力装置は、発光素子と受光素子とを一対とした複数の対が平面上にマトリクス状に配置された画像入出力パネルを備える。発光素子は表示素子として機能する。画像表示動作を行なう場合は、画像情報に基づいて発光素子を駆動する。画像読み取り動作を行う場合は、まず、文字等の濃淡情報が記載された用紙を、その情報記載面が画像入出力パネルに対向するように画像入出力パネルに重ねる。次に、その状態で発光素子を発光させて光を用紙に照射し、用紙からの反射光を受光素子で受光することにより画像情報を得る。

特許文献２は、各画素部中に受光素子が組み込まれた表示入力兼用液晶パネルを開示している。画像読み取り動作を行う場合は、用紙に光を照射し、用紙からの反射光または用紙を透過した透過光を表示入力兼用液晶パネルに入射し、受光素子で受光することにより画像情報を得る。

特許文献３は、単純マトリクス方式の液晶パネル中に受光素子が組み込まれた画像読み取り／表示装置を開示している。そして、上述の特許文献２が開示する表示入力兼用液晶パネルと同様の手順を用いて画像情報を得る。

上記のような液晶パネルに受光素子が組み込まれた表示装置では、画像読み取り動作を行う場合には液晶セルが発光素子として機能する。バックライト等から出力された光は、液晶セルを透過して原稿等に照射され、得られた反射光を受光素子で受光する。

以下、これら従来の表示装置の動作を説明する。

図１２に、特許文献１に開示される画像入出力装置５００を模式的に示す。画像入出力装置５００は、一枚の矩形の基板５０１と、基板５０１上にｍ×ｎのマトリクス状に配置された複数の画素部５０２とを備える。図１３に、画素部５０２をより詳細に示す。画素部５０２のそれぞれは、一対の発光素子５０２ａと受光素子５０２ｂとを備える。発光素子５０２ａは例えば発光ダイオードであり、受光素子５０２ｂは例えばフォトトランジスタである。発光素子５０２ａおよび受光素子５０２ｂは、発光素子５０２ａの発光面および受光素子５０２ｂの受光面を上向きにして互いに隣接して配置されている。

次に、図１４Ａおよび図１４Ｂを参照して、画像入出力装置５００の動作を説明する。画像表示動作を行う場合は、ドットマトリクス方式の表示装置と同様の動作を行う。図１４Ａに示すように、ドットに相当する発光素子５０２ａのそれぞれを画像情報に基づいてオン状態またはオフ状態にして、二次元の図形や文字等を表示する。また、画像読み取り動作を行う場合は、図１４Ｂに示すように、図形や文字等が描かれた原稿５０３を画像入出力装置５００上に載置する。このとき、パターンを描くインク５０４が付着した原稿５０３の面を画素部５０２に対向させる。発光素子５０２ａを順次発光させて、原稿５０３からの反射光を受光素子５０２ｂで受光する。このとき、相対的に、インク５０４が付着した低い反射率の原稿表面で反射した光は弱くなり、インク５０４が付着していない高い反射率の原稿表面で反射した光は強くなる。このような反射光の強度を２値化することによって、原稿５０３上の濃淡パターンを表す画像情報を得ることができる。

特許文献２および特許文献３に開示される表示装置では、発光素子の代わりに液晶セルを用いるが、基本的には上記と同様に動作する。

図１５に、特許文献２に開示される表示入力兼用液晶パネル６００を模式的に示す。表示入力兼用液晶パネル６００は、複数の画素部６５０と、複数のゲートライン６０６と、複数のソースライン６０７と、複数の信号ライン６０８とを備える。説明を簡単にするために、図１５には、これらの構成要素のうちの１つずつのみを示している。ゲートライン６０６、ソースライン６０７および信号ライン６０８が格子状に基板（不図示）に設けられている。ソースライン６０７と信号ライン６０８とは互いに平行に交互に配列されている。ゲートライン６０６は、ソースライン６０７および信号ライン６０８に交差する方向に配列されている。ゲートライン６０６とソースライン６０７との交点毎に、画素部６５０が配置されている。

画素部６５０は、液晶セル６６０と薄膜光センサ６０２とを備える。薄膜光センサ６０２は受光素子として機能する。液晶セル６６０は、スイッチング素子である薄膜トランジスタ６０１と、画素容量６０５とを備える。ゲートライン６０６は薄膜トランジスタ６０１のゲート電極に接続されており、ソースライン６０７は薄膜トランジスタ６０１のソース電極に接続されている。画素容量６０５は、例えば液晶容量とそれに並列に設けられた補助容量（図示せず）とによって構成されている。液晶容量は、例えば、画素電極（図示せず）と、画素電極に対向する対向電極（図示せず）と、画素電極と対向電極との間の液晶層（図示せず）とによって構成されている。薄膜トランジスタ６０１のドレイン電極は画素電極に接続されている。

薄膜光センサ６０２は、ゲートライン６０６と信号ライン６０８との交点のそれぞれの近傍に配置されている。薄膜光センサ６０２の一端にはゲートライン６０６が接続され、薄膜光センサ６０２の他端にはダイオード６０３を介して信号ライン６０８が接続されている。

ゲートライン６０６とソースライン６０７とに画像情報に応じた電圧を印加すると薄膜トランジスタ６０１がオン状態になり、画素電極に電圧が印加されることにより画像が表示される。また、ゲートライン６０６に所定の電圧を印加すると、薄膜光センサ６０２に入射した光の強度に応じた大きさの電流が、薄膜光センサ６０２およびダイオード６０３を介してゲートライン６０６から信号ライン６０８に流れる。例えば、光の強度が高くなるほど電流の値も大きくなる。その電流の値を検出することにより、薄膜光センサ６０２が受光した光の強度を検出することができる。なお、ダイオード６０３は、選択されていない（すなわち、電圧が印加されていない）ゲートライン６０６に信号ライン６０８から電流が流れ込むのを防止するために設けられている。

図１６に、薄膜トランジスタ６０１および薄膜光センサ６０２をより詳細に示す。液晶パネルの一方の基板６１１には薄膜トランジスタ６０１と薄膜光センサ６０２とが形成されている。

薄膜トランジスタ６０１は、ゲート電極６１２ａと、ゲート絶縁層６１３と、半導体層６１４と、高ドーピング層６１５と、ドレイン電極６０９とを備える。ゲート電極６１２ａにはゲートライン６０６が接続されている。ドレイン電極６０９およびソースライン６０７は高ドーピング層６１５を介して半導体層６１４に接続されている。ソースライン６０７に接続された高ドーピング層６１５は、薄膜トランジスタ６０１のソース電極として機能する。ドレイン電極６０９は、透明な画素電極に接続されている。半導体層６１４のチャネル領域の上方には遮光膜６１６が設けられている。遮光膜６１６は、外部からの光が半導体層６１４に照射されることに起因する誤動作を防止する。

薄膜光センサ６０２は、遮光膜６２５と、絶縁層６２６と、半導体層６２７と、高ドーピング層６２８と、金属層６２３および６２９と、ゲート電極６１２ｂとを備える。半導体層６２７は光導電性を有する。ゲート電極６１２ｂは、ゲートライン６０６に接続されている。

ダイオード６０３は、遮光膜６１８と、絶縁膜６１９と、半導体層６２０と、高ドーピング層６２１と、金属層６２２とを備える。半導体層６２０の上方には遮光膜６２４が設けられている。金属層６２２は信号ライン６０８に接続されており、信号ライン６０８と半導体層６２０とは金属層６２２を介して接続されている。金属層６２３と半導体層６２０とは高ドーピング層６２１を介して接続されている。金属層６２３を介してダイオード６０３と薄膜光センサ６０２とが接続されている。ゲートライン６０６と信号ライン６０８とは、薄膜光センサ６０２およびダイオード６０３を介して接続されている。

ゲートライン６０６に電圧が印加されると、薄膜トランジスタ６０１のゲート電極６１２ａに電圧が印加されて、半導体層６１４のチャネル領域にキャリアが形成される。この状態で、ソースライン６０７に電圧が印加されると、半導体層６１４を介してソースライン６０７からドレイン電極６０９に電流が流れて画素電極に電圧が印加される。電圧を印加するゲートライン６０６およびソースライン６０７を順次選択し、画像情報に応じた大きさの電圧を印加することによって、所望の液晶セル６６０が駆動されて画像が表示される。

また、ゲートライン６０６に電圧が印加されると、薄膜光センサ６０２のゲート電極６１２ｂに電圧が印加される。この状態で、薄膜光センサ６０２に外部から光が照射されると半導体層６２７が導電性を有するようになり、薄膜光センサ６０２およびダイオード６０３を通って、ゲートライン６０６から信号ライン６０８に電流が流れる。より具体的には、電流は、ゲートライン６０６から、ゲート電極６１２ｂ、金属層６２９、高ドーピング層６２８、半導体層６２７、高ドーピング層６２８、金属層６２３、高ドーピング層６２１、半導体層６２０および金属層６２２を通って信号ライン６０８に流れる。

電圧が印加されているゲートライン６０６に接続された薄膜光センサ６０２のそれぞれに照射される光の強度を、各信号ライン６０８を流れる電流の値から検出する。各ゲートライン６０６に順次電圧を印加して、各画素部６５０のオン状態とオフ状態とを順次切り替えるとともに、各信号ライン６０８を流れる電流の値を順次検出することによって、２次元的な画像情報（原稿上の濃淡パターン等）を読み取ることができる。

次に、画像入出力装置５００（図１３）の問題点について説明する。

画像入出力装置５００では、発光素子５０２ａから出力される光の指向性が低いことに起因して、画像読み取り動作を行うときに十分な解像度が得られないという問題がある。図１７に、画像入出力装置５００の画像読み取り動作を示す。発光素子５０２ａから出力された光は、原稿５０３の印刷面上の点ｄで反射され、発光素子５０２ａと対を成す受光素子５０２ｂに反射光が入射する。この場合の光は光路ａを通っている。対象の受光素子５０２ｂに入射する光が、光路ａを通った光のみであれば、点ｄにおける印刷の濃淡のみに応じた強度の反射光がその受光素子５０２ｂに入力されるので、十分な解像度が得られることになる。

しかしながら、一般に、発光素子５０２ａから出力される光の指向性は低く、発光素子５０２ａから出力される光は光路ａ以外の方向にも広がっていく。例えば、図１８に示すように、発光素子５０２ａから出力される光は、発光面の垂線に対して広範囲に広がる指向特性を有している。したがって、図１７に示すように、対象の受光素子５０２ｂへ入射する光の光路として、光路ａのみならず、光路ｂや光路ｃ等も同時に存在することになる。光路ｂや光路ｃは、対象の画素部５０２に隣接する画素部から出力される光の光路である。対象の受光素子５０２ｂには、光路ａを通り点ｄで反射された光のみならず、光路ｂや光路ｃを通り原稿５０３上の点ｅや点ｆで反射された光も同時に入射する。したがって、原稿５０３上の複数の点で反射された光が１つの受光素子５０２ｂに同時に入射することになる。

このように、原稿５０３上の複数の点で反射された光が１つの受光素子５０２ｂに同時に入射すると、原稿５０３上のある１点における濃淡情報が、近傍に位置する複数の受光素子５０２ｂによっても検出されることになる。これにより、受光動作により得られる濃淡情報は、原稿５０３上の各点の濃淡レベルがぼやけた情報となってしまう。つまり、画像読み取り動作を行うときに十分な解像度が得られないという問題が生じてしまう。

このような問題は、特許文献２および特許文献３に開示される表示装置の場合にも、同様に生ずる。図１９に、液晶セル６６０から出力される光を示す。バックライト６７２から液晶パネル６７１へ到達した光は、オン状態の液晶セル６６０を透過して出力される。バックライト６７２から出力された光の指向性が低い場合は、オン状態の液晶セル６６０から出力された光６７５は、液晶パネル６７１に垂直な方向のみならず、水平方向に近い方向にも進行する。また、液晶セル６６０がオフ状態であっても、液晶セル６６０からは、液晶パネル６７１の水平方向に近い方向に光６７６が出力されている。つまり、液晶セル６６０のオン状態およびオフ状態に拘らず、液晶セル６６０からは、液晶パネル６７１の水平方向に近い方向に光が出力されている。これにより、原稿上の複数の点で反射された光が１つの受光素子に同時に入射してしまうので、画像読み取り動作を行うときに十分な解像度が得られないという問題が生じてしまう。

上記のような問題を解決するために、特許文献４が開示する画像表示入力兼用装置は、表示入力兼用液晶パネルとバックライトとの間に設けられた指向板を備えている。この指向板は、バックライトから出力した光を入射面に受けて、その光の進行方向を入射面に垂直な方向に変更して出力する。指向性の高い光を表示入力兼用液晶パネルに供給することにより、液晶パネル６７１の水平方向に近い方向へ進む光は、オン状態およびオフ状態の両方において抑制される。各画素部からは常に指向性の高い光が出力されるので、画像読み取り動作時の画像の解像度の低下を防止することができる。
特公平５−４０９２７号公報 特開昭６３−１６３８８６号公報 特開平５−８９２３０号公報 特開平８−１５３１７９号公報

しかしながら、特許文献４が開示する画像表示入力兼用装置では、画像表示動作を行う場合も各画素部から指向性の高い光が出力されるので表示される画像の視野角が狭くなり、表示品位が損なわれるという問題がある。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、良好な表示品位を維持しつつ、解像度を劣化させることなく画像読み取り動作を行うことができる表示装置を提供することにある。

本発明の表示装置は、複数の画素部を備え、画像表示動作および画像読み取り動作を行う表示装置であって、前記複数の画素部のそれぞれは、第１の光を出力する光出力部と、前記第１の光が被写体に照射されて得られる反射光を受光する受光部とを備え、前記表示装置は、前記第１の光の指向性を調節する指向性調節部をさらに備えることを特徴とする。

ある実施形態において、前記指向性調節部は、第２の光を出力する複数の光源と、前記第２の光を伝播させて前記複数の画素部へ出力する導光部とを備え、前記導光部から出力される前記第２の光の指向性は、前記複数の光源のそれぞれのオン状態とオフ状態とを組み合わせた点灯パターンに応じて変化し、前記光出力部は、前記導光部から出力された前記第２の光の少なくとも一部を透過させることにより前記第１の光を出力し、前記指向性調節部は、前記複数の光源のそれぞれのオン状態とオフ状態とを切り替えて前記第２の光の指向性を調節することにより、前記第１の光の指向性を調節する。

ある実施形態において、第２の光を出力する光源をさらに備え、前記光出力部は、前記第２の光の少なくとも一部を透過させることにより前記第１の光を出力し、前記指向性調節部は、前記複数の画素部と前記光源との間に設けられており、前記第２の光の指向性を調節することにより、前記第１の光の指向性を調節する。

ある実施形態において、前記指向性調節部は、前記画像表示動作時の前記第１の光の指向性よりも、前記画像読み取り動作時の前記第１の光の指向性の方を高く設定する。

ある実施形態において、前記複数の画素部は複数のグループに分けられており、前記グループ毎に、前記光出力部は前記第１の光を出力し、前記受光部は前記反射光を受光する。

本発明の表示装置は、複数の画素部を備え、画像表示動作および画像読み取り動作を行う表示装置であって、前記複数の画素部のそれぞれは、第１の光を出力する光出力部と、前記第１の光が被写体に照射されて得られる反射光を受光する受光部とを備え、前記複数の画素部は複数のグループに分けられており、前記グループ毎に、前記光出力部は前記第１の光を出力し、前記受光部は前記反射光を受光することを特徴とする。

ある実施形態において、同じグループに属する複数の前記受光部のそれぞれが受光した前記反射光の強度を前記グループ毎に検出し、前記グループ毎に検出した複数の前記反射光の強度に基づいて画像情報を生成する生成部をさらに備える。

ある実施形態において、前記複数の画素部のうちの同じグループに属する画素部同士は、互いに離散して配置されている。

ある実施形態において、前記複数の画素部は、第１の方向および第２の方向に沿って配列されており、前記複数の画素部のうちの互いに隣接する画素部同士の間の前記第１の方向に沿った距離は、前記第２の方向に沿った距離よりも短く、前記同じグループに属する画素部同士の前記第１の方向に沿った離散の度合いは、前記第２の方向に沿った離散の度合いよりも大きい。

ある実施形態において、前記複数の画素部は、第１の方向および第２の方向に沿って配列されており、前記複数の画素部には、前記第１の方向に沿って所定の種類の色が順番に割り当てられており、前記複数の画素部のうちの同じ色が割り当てられた画素部同士の前記第２の方向に沿った距離は、前記第１の方向に沿った距離よりも短く、前記同じグループに属する画素部には同じ色が割り当てられており、前記同じグループに属する画素部同士の前記第２の方向に沿った距離は、前記第１の方向に沿った距離以上である。

ある実施形態において、前記複数の画素部は、第１の方向および第２の方向に沿って配列されており、前記複数の画素部のうちの同じグループに属する画素部同士は、前記第１の方向に沿ってｉ（ｉは正の整数）画素おきに配列されており、且つ前記第２の方向に沿ってｊ（ｊは正の整数）画素おきに配列されており、前記複数のグループの数は（ｉ＋１）×（ｊ＋１）であり、前記表示装置は、前記同じグループに属する複数の前記受光部のそれぞれが受光した前記反射光の強度を前記グループ毎に検出し、前記グループ毎に検出した複数の前記反射光の強度に基づいて画像情報を生成する生成部をさらに備える。

ある実施形態において、前記反射光の散乱の度合いに応じて、前記第１の光の指向性を調整する前記指向性調節部を制御する制御部をさらに備える。

ある実施形態において、前記反射光の散乱の度合いに応じて、前記同じグループに属する画素部同士の離散の度合いを調節する制御部をさらに備える。

ある実施形態において、前記制御部は、所定の指向性を有する前記第１の光を少なくとも１つの前記光出力部から前記被写体に照射した場合に複数の前記受光部のそれぞれが受光した前記反射光の強度に基づいて、前記反射光の散乱の度合いを決定する。

ある実施形態において、前記制御部は、前記反射光の散乱の度合いが高いほど前記第１の光の指向性が高くなるように前記指向性調節部を制御する。

ある実施形態において、前記制御部は、前記反射光の散乱の度合いが高いほど前記離散の度合いを大きく設定する。

本発明の表示装置は、複数の画素部と、光を出力する光源とを備え、画像表示動作および画像読み取り動作を行う表示装置であって、前記複数の画素部のそれぞれは、前記光の少なくとも一部を透過させて出力する光出力部と、前記光出力部から出力された前記光が被写体に照射されて得られる反射光を受光する受光部とを備え、前記光源から出力される前記光の明るさは、前記画像表示動作時と前記画像読み取り動作時とで異なることを特徴とする。

ある実施形態において、前記光源から出力される前記光の明るさは、前記画像表示動作時よりも前記画像読み取り動作時の方が明るい。

本発明による表示装置は、光出力部から出力される光の指向性を調節する指向性調節部を備える。このため、画像表示動作を行うときは光の指向性を低く設定し、画像読み取り動作を行うときは光の指向性を高く設定することができるので、良好な表示品位を維持しつつ、解像度を劣化させることなく画像読み取り動作を行うことができる。

また、本発明による表示装置が備える複数の画素部は、複数のグループに分けられており、グループ毎に、光出力部は第１の光を出力し、受光部は反射光を受光する。複数の画素部を同時に選択して画像読み取り動作を行うことで、画像読み取り時間を短縮することができる。また、同じグループに属する画素部同士が、互いに離散して配置されている構成を採用すれば、ある画素部の受光部が他の画素部の光出力部から出力された光に対応する反射光を受光することを抑制することができ、これにより、得られた画像の解像度の低下を防止することができる。

本発明の実施形態１による液晶表示装置を模式的に示す図である。 本発明の実施形態１による液晶表示パネルを模式的に示す図である。 本発明の実施形態１による薄膜トランジスタおよび薄膜光センサを模式的に示す図である。 本発明の実施形態１による照明装置を模式的に示す平面図である。 本発明の実施形態１による液晶表示パネルと照明装置との位置関係を示す図である。 図４Ａにおける５Ａ−５Ａ’に沿った断面図である。 図５Ａの部分拡大図である。 本発明の実施形態１による照明装置から出射される光の強度分布を示すグラフである。 本発明の実施形態１による照明装置から出射される光の強度分布を示すグラフである。 本発明の実施形態１による液晶表示装置の別の例を模式的に示す図である。 本発明の実施形態２による液晶表示パネルを模式的に示す図である。 本発明の実施形態２による液晶表示パネルの別の例を模式的に示す図である。 本発明の実施形態２による反射光の散乱の様子を模式的に示す図である。 従来の画像入出力装置を模式的に示す図である。 従来の画素部を模式的に示す図である。 従来の画像入出力装置の動作を示す図である。 従来の画像入出力装置の動作を示す図である。 従来の表示入力兼用液晶パネルを模式的に示す図である。 従来の薄膜トランジスタおよび薄膜光センサを模式的に示す図である。 従来の画像入出力装置の画像読み取り動作を示す図である。 従来の発光素子から出力される光の指向特性を示す図である。 従来の画素部から出力される光を示す図である。

符号の説明

１００ 液晶表示装置
１０１ 薄膜トランジスタ
１０２ 薄膜光センサ
１０３ ダイオード
１０５ 画素容量
１０６ ゲートライン
１０７ ソースライン
１０８、１０８ａ、１０８ｂ 信号ライン
１１０、１１０ａ 液晶表示パネル
１５０ 画素部
１６０ 液晶セル
１７１ 制御部
１７２ 生成部
１８０ 被写体
２００ 照明装置
２０１Ａ〜２０１Ｃ 光源
２０２ 導光板
２０３ 微小プリズム
２０４ 反射板
２１１、２１２ 光
２１３ 反射光

以下、図面を参照しながら本発明による表示装置の実施形態を説明する。同様の構成要素には同様の参照符号を付し、詳細な説明は省略する。

（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１による液晶表示装置１００を模式的に示す。液晶表示装置１００は、画像表示動作および画像読み取り動作を行う。液晶表示装置１００は、液晶表示パネル１１０と、照明装置２００と、制御部１７１と、生成部１７２とを備える。画像読み取り動作時には、被写体１８０（原稿、写真、名刺等）が、印刷面を液晶表示パネル１１０側に向けて、液晶表示パネル１１０上に載置される。制御部１７１は、液晶表示パネル１１０および照明装置２００の動作を制御する。生成部１７２は、画像読み取り動作時に、受光した光の強度に基づいて被写体１８０の画像情報（濃淡パターン）を生成する。

図２に、液晶表示パネル１１０を模式的に示す。液晶表示パネル１１０は、複数の画素部１５０と、複数のゲートライン１０６と、複数のソースライン１０７と、複数の信号ライン１０８とを備える。ゲートライン１０６、ソースライン１０７および信号ライン１０８が格子状に基板（不図示）に設けられている。ソースライン１０７と信号ライン１０８とは互いに平行に交互に設けられている。ゲートライン１０６は、ソースライン１０７および信号ライン１０８に交差する方向に配列されている。ゲートライン１０６とソースライン１０７との交点毎に、画素部１５０が配置されている。

各画素部１５０は、液晶セル１６０と薄膜光センサ１０２とを備える。液晶セル１６０は光２１１（図１）を出力する光出力部として機能する。液晶セル１６０は、画像表示動作時には光２１１を出力することにより画像を表示し、画像読み取り動作時には光２１１を出力することにより被写体１８０を照らす機能を有する。液晶セル１６０は、照明装置２００から出力された光２１２（図１）の少なくとも一部を透過させることにより、観察者または被写体１８０へ光２１１を出力する。薄膜光センサ１０２は、液晶セル１６０から出力された光２１１が被写体１８０に照射されて得られる反射光２１３を受光する受光部として機能する。

液晶セル１６０は、スイッチング素子である薄膜トランジスタ１０１と、画素容量１０５とを備える。ゲートライン１０６は薄膜トランジスタ１０１のゲート電極に接続されており、ソースライン１０７は薄膜トランジスタ１０１のソース電極に接続されている。画素容量１０５は、例えば液晶容量とそれに並列に設けられた補助容量（図示せず）とによって構成されている。液晶容量は、例えば、画素電極（図示せず）と、画素電極に対向する対向電極（図示せず）と、画素電極と対向電極との間の液晶層（図示せず）とによって構成されている。薄膜トランジスタ１０１のドレイン電極は画素電極に接続されている。

薄膜光センサ１０２は、ゲートライン１０６と信号ライン１０８との交点のそれぞれの近傍に配置されている。薄膜光センサ１０２の一端にはゲートライン１０６が接続され、薄膜光センサ１０２の他端にはダイオード１０３を介して信号ライン１０８が接続されている。

制御部１７１（図１）から、ゲートライン１０６とソースライン１０７とに画像情報に応じた電圧を印加すると薄膜トランジスタ１０１がオン状態になり、画素電極に電圧が印加されることにより液晶表示パネル１１０に画像が表示される。また、ゲートライン１０６に所定の電圧を印加すると、薄膜光センサ１０２に入射した光の強度に応じた大きさの電流が、薄膜光センサ１０２およびダイオード１０３を介してゲートライン１０６から信号ライン１０８に流れる。例えば、光の強度が高くなるほど電流の値も高くなる。その電流の値を検出することにより、薄膜光センサ１０２が受光した光の強度を検出することができる。なお、ダイオード１０３は、選択されていない（すなわち、電圧が印加されていない）ゲートライン１０６に信号ライン１０８から電流が流れ込むのを防止するために設けられている。

図３に、薄膜トランジスタ１０１および薄膜光センサ１０２をより詳細に示す。液晶表示パネル１１０が備える一対の基板のうちの一方の基板１１１には薄膜トランジスタ１０１と薄膜光センサ１０２とが形成されている。

薄膜トランジスタ１０１は、ゲート電極１１２ａと、ゲート絶縁層１１３と、半導体層１１４と、高ドーピング層１１５と、ドレイン電極１０９とを備える。ゲート電極１１２ａにはゲートライン１０６が接続されている。ドレイン電極１０９およびソースライン１０７は高ドーピング層１１５を介して半導体層１１４に接続されている。ソースライン１０７に接続された高ドーピング層１１５は、薄膜トランジスタ１０１のソース電極として機能する。ドレイン電極１０９は、透明な画素電極に接続されている。半導体層１１４のチャネル領域の上方には遮光膜１１６が設けられている。遮光膜１１６は、外部からの光が半導体層１１４に照射されることに起因する誤動作を防止する。

薄膜光センサ１０２は、遮光膜１２５と、絶縁層１２６と、半導体層１２７と、高ドーピング層１２８と、金属層１２３および１２９と、ゲート電極１１２ｂとを備える。半導体層１２７は光導電性を有する。ゲート電極１１２ｂは、ゲートライン１０６に接続されている。

ダイオード１０３は、遮光膜１１８と、絶縁膜１１９と、半導体層１２０と、高ドーピング層１２１と、金属層１２２とを備える。半導体層１２０の上方には遮光膜１２４が設けられている。金属層１２２は信号ライン１０８に接続されており、信号ライン１０８と半導体層１２０とは金属層１２２を介して接続されている。金属層１２３と半導体層１２０とは高ドーピング層１２１を介して接続されている。金属層１２３を介してダイオード１０３と薄膜光センサ１０２とが接続されている。ゲートライン１０６と信号ライン１０８とは、薄膜光センサ１０２およびダイオード１０３を介して接続されている。

ゲートライン１０６に電圧が印加されると、薄膜トランジスタ１０１のゲート電極１１２ａに電圧が印加されて、半導体層１１４のチャネル領域にキャリアが形成される。この状態で、ソースライン１０７に電圧が印加されると、半導体層１１４を介してソースライン１０７からドレイン電極１０９に電流が流れて画素電極に電圧が印加される。電圧を印加するゲートライン１０６およびソースライン１０７を順次選択し、画像情報に応じた大きさの電圧を印加することによって、所望の液晶セル１６０が駆動されて画像が表示される。

また、ゲートライン１０６に電圧が印加されると、薄膜光センサ１０２のゲート電極１１２ｂに電圧が印加される。この状態で、薄膜光センサ１０２に外部から光が照射されると半導体層１２７が導電性を有するようになり、薄膜光センサ１０２およびダイオード１０３を通って、ゲートライン１０６から信号ライン１０８に電流が流れる。より具体的には、電流は、ゲートライン１０６から、ゲート電極１１２ｂ、金属層１２９、高ドーピング層１２８、半導体層１２７、高ドーピング層１２８、金属層１２３、高ドーピング層１２１、半導体層１２０および金属層１２２を通って信号ライン１０８に流れる。

生成部１７２（図１）は、電圧が印加されているゲートライン１０６に接続された薄膜光センサ１０２のそれぞれに照射される光の強度を、各信号ライン１０８を流れる電流の値から検出する。制御部１７１（図１）は、各ゲートライン１０６に順次電圧を印加して、各画素部１５０のオン状態とオフ状態とを順次切り替え、同時に、生成部１７２（図１）は、各信号ライン１０８を流れる電流の値を順次検出する。生成部１７２は、薄膜光センサ１０２のそれぞれが受光した光の強度同士を、それら薄膜光センサ１０２のそれぞれの液晶表示パネル１１０上の位置に応じて組み合わせることにより、２次元的な画像情報（原稿上の濃淡パターン等）を生成する。

次に、照明装置２００を説明する。

図４Ａは、照明装置２００を模式的に示す平面図である。照明装置２００は、液晶セル１６０（図２）から出力される光の指向性を調整する指向性調整部として機能する。照明装置２００は、複数の光源２０１Ａ、２０１Ｂおよび２０１Ｃと、光源２０１Ａ、２０１Ｂおよび２０１Ｃから出射された光を伝播させ、出射面から複数の画素部１５０（図２）へ出射させる導光板（導光部）２０２とを備える。この複数の光源２０１Ａ、２０１Ｂおよび２０１Ｃは、その一部を選択的に点灯する第１モードと、第１モードにおいて点灯されない光源の内の少なくとも１個を点灯する第２モードとの切替えが可能となっている。導光板２０２に対する光源の相対位置が異なるので、点灯する光源を変える（一部の光源がいずれのモードで点灯されてもよい。）ことによって、指向性の異なる光が出射されることになる。ここでは、指向性が高いモードを第１モードと呼び、指向性が低いモードを第２モードと呼ぶことにする。

図４Ｂに、液晶表示パネル１１０と照明装置２００との位置関係を示す。照明装置２００の観察者側に液晶表示パネル１１０は配置されている。液晶表示パネル１１０は、例えば、照明装置２００側から、下側偏光板２０５、一対のガラス基板２０６、および上側偏光板２０７をこの順に備えている。図２に示した画素部１５０、ゲートライン１０６、ソースライン１０７、信号ライン１０８は、一対のガラス基板２０６のうちの下側のガラス基板に設けられている。

照明装置２００の導光板２０２は、角部に設けられた第１入射端面２０２ａと、角部に隣接する第２入射端面２０２ｂおよび２０２ｃとを備えている。３つの光源の内の光源２０１Ａは、第１入射端面２０２ａに向けて光を出射するように配置されている。他の光源２０１Ｂおよび２０１Ｃは、それぞれ第２入射端面２０２ｂおよび２０２ｃに向けて光を出射するように配置されている。光源２０１Ａ、２０１Ｂおよび２０１Ｃとしては、例えば、レフレクターを備えるＬＥＤを好適に用いることができる。

導光板２０２は、例えば、光源２０１Ａから出射され第１入射端面２０２ａから入射して放射状に伝播した光を出射面から出射させる。

ここで、図４Ａ、図５Ａおよび図５Ｂを参照しながら、導光板２０２として好適に用いられる導光板の構成を説明する。図５Ａは、図４Ａにおける５Ａ−５Ａ’に沿った断面図であり、光源２０１Ａから出射された光が導光板２０２中を伝播する様子を模式的に示す図である。図５Ｂは図５Ａの部分拡大図である。

導光板２０２は、角部（第１入射端面２０２ａ）に配置される光源２０１Ａを中心に、同心円状に配置された微小プリズム２０３を備えている。微小プリズム２０３の斜面は、図５Ｂに模式的に示すように、第１入射端面２０２ａから放射状に伝播する光２１２を出射面側に反射するように配置されており、微小プリズム２０３の稜線（長手方向）は、図４Ａに模式的に示すように、光源２０１Ａを中心とする同心円の接線方向に延びている。光源２０１Ａから導光板２０２に入射した光は、全反射を繰り返しながら導光板２０２内を伝播しつつ、一部の光は出射面から出射される。導光板２０２の裏面（出射面と反対側の面）から出射した光を導光板２０２に戻すために、図５Ａに示すように、反射板２０４を設けても良い。

微小プリズム２０３は、その稜線が光源２０１Ａを中心とする同心円の接線方向に延びるように設けられているので、導光板２０２中を光源２０１Ａから放射状に伝播する光２１２はプリズム２０３にあたっても、伝播方向に直交する方向には偏向しない。したがって、出射面から出射される光２１２は、導光板２０２中の光の伝播方向に直交する面内においては、高い指向性を有することになる。一方、光源２０１Ｂおよび２０１Ｃから出射された光２１２は、導光板２０２内を伝播しながら、その一部の光は微小プリズム２０３で反射されるが、光源２０１Ｂおよび２０１Ｃから出射された光２１２の伝播方向は、微小プリズム２０３の稜線が延びる方向に直交していないので、光の伝播方向に直交する方向において偏向され、指向性が低下することになる。

光源２０１Ａ、２０１Ｂおよび２０１Ｃのそれぞれを１つずつ選択的に点灯したときに照明装置２００から出射される光２１２の強度分布を図６に示す。また、光源２０１Ａのみを点灯したときに照明装置２００から出射される光２１２の強度分布を図７に示す。図６および図７は、光源２０１Ａから出射された光の伝播方向（光源２０１Ａを中心とする円の半径方向）に直交する面内における強度分布を示している。

図６および図７から明らかなように、光源２０１Ａを選択的に点灯したときの出射光の角度分布は狭く（半値幅角は±１０°以下）指向性が高く、且つ、出射面法線方向（出射角＝０°）における強度が最も高い。これに対し、光源２０１Ｂまたは光源２０１Ｃを選択的に点灯したときの出射光の角度分布は光源２０１Ａだけを点灯したときよりも広く（半値幅角が約２５°）指向性が低い。また、出射光強度が最大となる方向が出射面法線方向からずれている。

従って、照明装置２００において、光源２０１Ａだけを選択的に点灯すれば、指向性が高い光が出射される（第１モード）。また、このときの出射光強度分布は、出射面法線方向に最大強度を有する。第１モードにおいて照明装置２００から出射される光２１２は、指向性が高い上に、出射面法線方向に最大強度を有するので、液晶表示装置１００は第１モードにおいて、視野角特性が狭く、且つ、正面輝度が高い。従って、画像読み取り動作時には照明装置２００を第１モードに設定すれば、各液晶セル１６０からは常に指向性の高い光が出力されるので、画像読み取り動作時の画像の解像度の低下を防止することができる。

画像読み取り動作時には、制御部１７１は、画像を読み取ろうとする被写体１８０上の特定の点に対向する特定の画素部１５０の液晶セル１６０のみをオン状態にし、他の液晶セル１６０はオフ状態にする。被写体１８０上の特定の点は、オン状態の液晶セル１６０から出力された光２１１によって正面から照らされ、その特定の点からの反射光を特定の画素部１５０の薄膜光センサ１０２が受光する。図１９を参照して説明したように、光２１２の指向性を高く設定することにより、液晶表示パネル１１０の水平方向に近い方向へ進む光は、オン状態およびオフ状態の両方において抑制される。この結果、特定の点に対応する薄膜光センサ１０２に、被写体１８０上の他の点からの反射光が入射することが抑制されるので、得られた画像の解像度の低下を防止することができる。

第２モードにおいては、例えば、光源２０１Ａ〜２０１Ｃの全てを点灯させる。光源２０１Ｂおよび２０１Ｃは、導光板２０２に対して、最適位置（光源２０１Ａが設けられた位置）とは異なる位置に配置されているため、これらの光源から出射された光は導光板２０２のプリズム２０３の稜線に対して傾斜した方向から（直交する方向からずれて）入射する。このため、光源２０１Ｂおよび２０１Ｃから出射された光２１２は、光源２０１Ａから出射された光と異なる角度で出射される（図６においてピーク位置が異なることに対応する）だけでなく、指向性が低下する（図６において半値幅角が広いことに対応する）。

光源２０１Ａ〜２０１Ｃの全てを点灯した場合には、図６における３つの光源の出射光強度分布を足しあわされた強度分布を有する光が出射されることになるので、第２モードにおいては、光源２０１Ｂおよび２０１Ｃからの光により、第１モードより正面輝度をさらに高めながら、指向性を低くできる。画像表示動作時に、照明装置２００を第２モードに設定することにより、広範囲な視野角を有する画像を表示することができる。このことは、多人数で画像を観察する場合や正面から画像を観察できない場合に特に有効である。

このように、導光板２０２から出力される光２１２の指向性は、光源２０１Ａ、２０１Ｂおよび２０１Ｃのそれぞれのオン状態とオフ状態とを組み合わせた点灯パターンに応じて変化する。導光板２０２から出力される光２１２の指向性が高くなれば、液晶セル１６０から出力される光２１１の指向性も高くなり、光２１２の指向性が低くなれば、光２１１の指向性も低くなる。照明装置２００は、制御部１７１からの命令に従って、光源２０１Ａ、２０１Ｂおよび２０１Ｃのそれぞれのオン状態とオフ状態とを切り替えて光２１２の指向性を調節することにより、光２１１の指向性を調節することができる。画像表示動作時には光２１１の指向性を低く設定し、画像読み取り動作時には光２１１の指向性を高く設定することにより、視野角の広い良好な表示品位を維持しつつ、画像の解像度を低下させることなく画像読み取り動作を行うことができる。

なお、用途によっては、第２モードにおいて、光源２０１Ｂまたは２０１Ｃの一方だけ、または、光源２０１Ｂおよび２０１Ｃの一方と光源２０１Ａとだけを点灯させてもよい。あるいは、第１モードにおいて、光源２０１Ｂおよび２０１Ｃの一方と光源２０１Ａとだけを点灯させて、第２モードにおいて、光源２０１Ａ〜２０１Ｃの全てを点灯させてもよい。

図４Ａに示す照明装置２００では、光源２０１Ａに対して、光源２０１Ｂと２０１Ｃを比較的近接させて配置したが、光源２０１Ｂおよび２０１Ｃは、光源２０１Ａから離れた位置に配置してもよく、また、入射端面２０２ｂおよび２０２ｃのそれぞれに複数の光源を配置させてもよい。

次に、指向性調整部の別の例を説明する。

図８は、本発明の実施形態１による他の液晶表示装置１００ａを模式的に示す。液晶表示装置１００ａは、液晶表示パネル１１０と、照明装置２１０と、ポリマー分散型液晶パネル２２０と、制御部１７１と、生成部１７２とを備える。照明装置２１０と液晶表示パネル１１０との間に、指向性調整部として機能するポリマー分散型液晶パネル２２０が設けられている。照明装置２１０は、指向性の高い光を出力する。

ポリマー分散型液晶パネル２２０は、電気的に透過状態と散乱状態とを切り替え可能であり、制御部１７１によって制御される。ポリマー分散型液晶パネル２２０を透過状態に設定すると、照明装置２１０から出力された光は、指向性を高く保ったままポリマー分散型液晶パネル２２０を透過し液晶表示パネル１１０に到達する。これにより、液晶表示パネル１１０の液晶セル１６０（図２）からは指向性の高い光が出力される。

また、ポリマー分散型液晶パネル２２０を散乱状態に設定すると、照明装置２１０から出力された光はポリマー分散型液晶パネル２２０によって拡散され、指向性が低くなった光が液晶表示パネル１１０に到達する。これにより、液晶表示パネル１１０の液晶セル１６０からは指向性の低い光が出力される。

このように、ポリマー分散型液晶パネル２２０の透過状態と散乱状態とを切り替えて、照明装置２１０から出力された光の指向性を調整することにより、液晶セル１６０から出力される光の指向性を調整することができる。

（実施形態２）
実施形態１では、画像読み取り動作時に画素部１５０を１つずつ選択して画像を読み取っているので、画像の読み取りには時間がかかる。そこで、画像読み取り時間を短縮するために、本実施形態では、画素部１５０を複数個同時に選択して画像読み取り動作を行う。互いに隣接する画素部１５０の両方から同時に光が出力されると、一方の画素部１５０の薄膜光センサ１０２が他方の画素部１５０から出力された光に対応する反射光を受光する割合が高くなる。このため、本実施形態では、互いに離散して配置されている複数の画素部１５０を１つのグループとして、画素部１５０全体を複数のグループに分けている。例えば、行方向および／または列方向に沿って１つ毎または２つ毎に配置された複数の画素部１５０を１つのグループとする。互いに隣接する画素部１５０同士は別グループとなる。そして、同じグループに属する複数の画素部１５０を同時に選択して画像読み取り動作を行う。同時に選択される複数の画素部１５０同士は互いに離散して配置されているので、ある画素部１５０の薄膜光センサ１０２が他の画素部１５０から出力された光に対応する反射光を受光することを抑制することができ、これにより、得られた画像の解像度の低下を防止することができる。生成部１７２（図１）は、同じグループに属する複数の受光部のそれぞれが受光した反射光の強度をグループ毎に検出し、グループ毎に検出した複数の反射光の強度に基づいて画像情報を生成する。

本実施形態の画像読み取り動作を図９〜図１１を参照してより詳細に説明する。

まず、図９を参照する。図９は液晶表示パネル１１０を模式的に示す。複数の画素部１５０は、行方向および列方向に沿って配列されている。画素部１５０には、行方向に沿って記号ｘ１およびｘ２が交互に割り当てられており、また、列方向に沿って記号ｙ１、ｙ２、・・・ｙｎが順に割り当てられている。ここで、ｎは列方向に沿った画素部１５０の数である。複数の画素部１５０は、複数のグループ（ｘ１，ｙ１）、（ｘ２，ｙ１）、（ｘ１，ｙ２）、（ｘ２，ｙ２）、・・・、（ｘ１，ｙｎ）、（ｘ２，ｙｎ）に分けられている。例えば、記号ｘ１およびｙ１が割り当てられた画素部１５０はグループ（ｘ１，ｙ１）に属し、記号ｘ２およびｙ１が割り当てられた画素部１５０はグループ（ｘ２，ｙ１）に属している。同じグループ（例えばグループ（ｘ１，ｙ１））に属する画素部１５０同士は、互いに離散して配置されている。

画像読み取り動作時には、まず、グループ（ｘ１，ｙ１）に属する複数の画素部１５０を同時に選択する。そうすると、その選択された画素部１５０の光出力部１６０は光を出力し、薄膜光センサ１０２は反射光を受光し、グループ（ｘ１，ｙ１）の薄膜光センサ１０２のそれぞれが受光した反射光の強度が生成部１７２（図１）によって検出される。このとき、グループ（ｘ１，ｙ１）以外のグループに属する画素部１５０は選択せず、その画素部１５０からは光が出力されない。あるいは、グループ（ｘ１，ｙ１）以外のグループに属する画素部１５０に黒表示に対応する黒表示信号を供給することでその画素部１５０からは光が出力されないようにしてもよい。生成部１７２は、グループ（ｘ１，ｙ１）の薄膜光センサ１０２のそれぞれが受光した反射光の強度と、それら薄膜光センサ１０２のそれぞれの液晶表示パネル１１０上の位置との対応関係を示す受光情報を生成する。

次に、グループ（ｘ２，ｙ１）に属する複数の画素部１５０を同時に選択すると、その選択された画素部１５０の光出力部１６０は光を出力し、薄膜光センサ１０２は反射光を受光し、グループ（ｘ２，ｙ１）の薄膜光センサ１０２のそれぞれが受光した反射光の強度が生成部１７２によって検出される。生成部１７２は、グループ（ｘ２，ｙ１）の受光情報を生成する。続いて、グループ（ｘ１，ｙ２）、（ｘ２，ｙ２）、・・・、（ｘ２，ｙｎ）のそれぞれに属する画素部１５０をグループ毎に順次選択することにより、グループ毎の受光情報が得られる。同じグループに属する画素部１５０同士は互いに離散して配置されているので、グループ毎の受光情報は、断片的な画像を示す情報となる。生成部１７２（図１）は、これらグループ毎の受光情報を、グループ毎の画素部１５０の液晶表示パネル１１０上の位置に応じて組み合わせることにより合成し、１枚の画像を示す画像情報を生成する。

このように、互いに離散して配置された複数の画素部１５０を同時に選択して画像読み取り動作を行うことで、画像読み取り時間を短縮するとともに、得られた画像の解像度の低下を防止することができる。

次に、図１０を参照して、画像読み取り時間をさらに短縮することができる画像読み取り動作の手順を説明する。図１０は、液晶表示パネル１１０の別の例である液晶表示パネル１１０ａを模式的に示す。液晶表示パネル１１０ａは、液晶表示パネル１１０（図９）が備える複数の信号ライン１０８の代わりに、複数の信号ライン１０８ａおよび１０８ｂを備える。画素部１５０のそれぞれは、信号ライン１０８ａおよび１０８ｂのうちの対応する１つに接続されている。

複数の画素部１５０には、行方向に沿って記号ｘ１およびｘ２が交互に割り当てられており、また、列方向に沿って記号ｙ１、ｙ２、ｙ１、ｙ２、ｙ３、ｙ４、ｙ３、ｙ４、・・・ｙｐ−１、ｙｐ（ｐ＝ｎ／２）が順に割り当てられている。複数の画素部１５０は、複数のグループ（ｘ１，ｙ１）、（ｘ２，ｙ１）、（ｘ１，ｙ２）、（ｘ２，ｙ２）、（ｘ１，ｙ３）、（ｘ２，ｙ３）、（ｘ１，ｙ４）、（ｘ２，ｙ４）、・・・、（ｘ１，ｙｐ）、（ｘ２，ｙｐ）に分けられている。同じグループ（例えばグループ（ｘ１，ｙ１））に属する画素部１５０同士は、互いに離散して配置されている。

液晶表示パネル１１０ａでは、同じグループに属し、且つ同じ列に属する２つの画素部１５０のうちの一方は信号ライン１０８ａに接続され、他方は信号ライン１０８ｂに接続されている。これにより、１本の信号ラインに同時に複数の画素部から信号が出力されることを防止することができる。

画像読み取り動作時には、まず、グループ（ｘ１，ｙ１）に属する複数の画素部１５０を同時に選択する。そうすると、その選択された画素部１５０の光出力部１６０は光を出力し、薄膜光センサ１０２は反射光を受光し、グループ（ｘ１，ｙ１）の薄膜光センサ１０２のそれぞれが受光した反射光の強度が生成部１７２（図１）によって検出される。このとき、グループ（ｘ１，ｙ１）に属し、且つ同じ列に属する２つの画素部１５０のうちの一方が受光した反射光の強度に応じた電流は信号ライン１０８ａを流れて生成部１７２（図１）に出力され、他方が受光した反射光の強度に応じた電流は信号ライン１０８ｂを流れて生成部１７２に出力される。生成部１７２は、グループ（ｘ１，ｙ１）の薄膜光センサ１０２のそれぞれが受光した反射光の強度と、それら薄膜光センサ１０２のそれぞれの液晶表示パネル１１０上の位置との対応関係を示す受光情報を生成する。続いて、残りのグループのそれぞれに属する画素部１５０を、グループ毎に順次選択することにより、グループ毎の受光情報が得られる。生成部１７２は、これらグループ毎の受光情報を、グループ毎の画素部１５０の液晶表示パネル１１０上の位置に応じて組み合わせることにより合成し、１枚の画像を示す画像情報を生成する。

このように、行方向のみならず列方向に配列された画素部同士も同じグループに含めることで、同時に駆動できる画素部の数をさらに増やすことができるので、画像読み取り時間をさらに短縮することができる。また、同じグループに属する画素部１５０は互いに離散して配置されているので、得られた画像の解像度の低下を防止することができる。

なお、上記の説明では、同じグループに属する画素部１５０は、行方向および列方向ともに１画素おきに配置されていたが、同じグループに属する画素部１５０の配置の離散の度合いは、行方向と列方向とで異なってもよい。ここで、離散の度合いとは、同じグループに属する画素部１５０同士が互いにどれくらい離れているかの程度を示す。

例えば、互いに隣接する画素部１５０同士の間の距離（すなわち互いに隣接する開口部同士の間の距離）が行方向と列方向とで異なっている場合、離散の度合いを行方向と列方向とで異ならせてもよい。例えば、図１０を参照すると、列方向に互いに隣接する画素部１５０同士の間には１本のゲートライン１０６が配置されている。また、行方向に互いに隣接する画素部１５０同士の間にはソースライン１０７および信号ライン１０８ａおよび１０８ｂの３本のラインが配置されている。この場合、列方向に互いに隣接する画素部１５０同士の間の距離は、行方向に互いに隣接する画素部１５０同士の間の距離よりも短くなる。互いに隣接する画素部１５０同士の間の距離が短いと、ある画素部の受光部が他の画素部から出力された光に対応する反射光を受光する割合が高くなる。従って、この場合は、列方向の離散の度合いを行方向の離散の度合いよりも大きくすることで、同じグループに属し且つ列方向に配列された画素部同士の距離を長くすることができる。これにより、ある画素部の受光部が他の画素部から出力された光に対応する反射光を受光することをさらに抑制することができる。

また、行方向に互いに隣接する画素部１５０同士の間のラインの配置領域幅が長くなる分、画素部１５０の開口部の行方向の長さは列方向の長さよりも短くなる。これにより、光のスポットも行方向は小さくなり、列方向では大きくなる。光のスポットが大きいと、ある画素部の受光部が他の画素部から出力された光に対応する反射光を受光する割合が高くなる。このような理由からも、図１０に示すような画素部１５０の配列状態では、列方向の離散の度合いを行方向の離散の度合いよりも大きくすることが望ましい。

また、複数の画素部１５０には、行方向に沿ってＲ（レッド）、Ｇ（グリーン）、Ｂ（ブルー）のカラーフィルターが順番に割り当てられている。同じグループに属する画素部１５０を同じ色が割り当てられた画素部にすることにより、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色別に画像読み取り動作を行うことができる。また、同じ列に属する画素部１５０に同じ色が割り当てられている場合には、同じ色が割り当てられた画素部１５０同士の列方向に沿った距離は、行方向に沿った距離よりも短くなる。この場合には、同じグループに属する画素部１５０同士の列方向に沿った距離が、行方向に沿った距離以上となるように、列方向の離散の度合いを設定すればよい。

なお、グループ数は次のように求められる。同じグループに属する画素部同士は、行方向に沿ってｉ（ｉは正の整数）画素おきに配列されており、列方向に沿ってｊ（ｊは正の整数）画素おきに配列されているとする。ｎは列方向に沿った画素部１５０の数である。１つの列に設けられる信号ラインの数をｋとする。この場合、グループの数は、ｉ×ｎ／ｋと表される。また、列方向に沿ってｊ個毎に配置される画素部を同じグループとすれば、グループの数は単純に（ｉ＋１）×（ｊ＋１）と表される。この場合は、１本の信号ラインに複数の画素部から同時に信号が出力されないように、同じグループに属し、且つ同じ信号ラインに接続される画素部は順番に駆動される。生成部１７２（図１）は、これらグループ毎の受光情報を、グループ毎の画素部１５０の液晶表示パネル１１０上の位置に応じて組み合わせることにより合成し、１枚の画像を示す画像情報を生成する。

また、同じグループに属する画素部１５０の配置の離散の度合いは、被写体から反射された光の散乱度に応じて変更してもよい。図１１は、反射光２１３の散乱の様子を模式的に示している。反射光２１３の散乱の度合いは、被写体１８０の材質に応じて変化する。反射光２１３の散乱の度合いが大きい場合は、ある画素部の受光部が他の画素部から出力された光に対応する反射光を受光する割合が大きくなる。このような、ある画素部の受光部が他の画素部から出力された光に対応する反射光を受光する割合は、画素部同士が離れるほど小さくなる。したがって、高い解像度の画像を得たいときは、同じグループに属する画素部１５０同士の離散の度合いを大きくすればよい。また、光２１１の指向性を高くしても高い解像度の画像を得ることができる。このような離散の度合いおよび指向性は制御部１７１（図１）によって調整される。制御部１７１は、所定の指向性を有する光２１１を少なくとも１つの液晶セル１６０から被写体１８０に照射し、光２１１を出力した液晶セル１６０の周辺の複数の薄膜光センサ１０２のそれぞれが受光した反射光の強度に応じて、反射光２１３の散乱の度合いを決定する。制御部１７１は、反射光２１３の散乱の度合いが高いほど離散の度合いを大きく設定する。また、制御部１７１は、反射光２１３の散乱の度合いが高いほど指向性が高くなるように指向性調整部を制御する。このように、反射光２１３の散乱の度合いに応じて、離散の度合いおよび指向性を調節することにより、所望の解像度の画像を得ることができる。

なお、照明装置２００（図１）から出力される光２１２の明るさは、画像表示動作時と画像読み取り動作時とで異ならせてもよい。例えば、光２１２の明るさを画像表示動作時よりも画像読み取り動作時の方が明るくなるように設定することにより、より鮮明な画像を得ることができる。また、画像表示動作時に光２１２の明るさを抑えた場合には消費電力を少なくすることができる。

なお、本発明の表示装置の実施形態として液晶表示装置について説明したが、本発明の表示装置は液晶表示装置に限定されず、例えば、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）表示装置等の自発光型表示装置であってもよい。この場合、指向性調整部は、例えば、表示パネルの観察者（または被写体）側に着脱可能に設けられる。指向性調整部は、特許文献４が開示する指向板のように、入射面に受けた光の指向性を高めて出射面から出力する特性を有する。画像読み取り動作時には、表示パネルの被写体側に指向性調整部を配置することで、被写体に指向性の高い光を照射することができる。また、画像表示動作時には、指向性調整部を取り外すことにより、広範囲な視野角を有する画像を表示することができる。

本発明によると、良好な表示品位を維持しつつ、解像度を劣化させることなく画像読み取り動作を行うことができる表示装置が提供される。本発明は、画像表示技術および画像読み取り技術分野において特に好適に用いられる。

Claims (15)

1. 複数の画素部を備え、画像表示動作および画像読み取り動作を行う表示装置であって、
   前記複数の画素部のそれぞれは、第１の光を出力する光出力部と、前記第１の光が被写体に照射されて得られる反射光を受光する受光部とを備え、
   前記表示装置は、前記第１の光の指向性を調節する指向性調節部をさらに備え、
   前記指向性調節部は、前記画像表示動作時の前記第１の光の指向性よりも、前記画像読み取り動作時の前記第１の光の指向性の方を高く設定する、表示装置。
2. 前記指向性調節部は、第２の光を出力する複数の光源と、前記第２の光を伝播させて前記複数の画素部へ出力する導光部とを備え、
   前記導光部から出力される前記第２の光の指向性は、前記複数の光源のそれぞれのオン状態とオフ状態とを組み合わせた点灯パターンに応じて変化し、
   前記光出力部は、前記導光部から出力された前記第２の光の少なくとも一部を透過させることにより前記第１の光を出力し、
   前記指向性調節部は、前記複数の光源のそれぞれのオン状態とオフ状態とを切り替えて前記第２の光の指向性を調節することにより、前記第１の光の指向性を調節する、請求項１に記載の表示装置。
3. 第２の光を出力する光源をさらに備え、
   前記光出力部は、前記第２の光の少なくとも一部を透過させることにより前記第１の光を出力し、
   前記指向性調節部は、前記複数の画素部と前記光源との間に設けられており、前記第２の光の指向性を調節することにより、前記第１の光の指向性を調節する、請求項１に記載の表示装置。
4. 前記複数の画素部は複数のグループに分けられており、
   前記グループ毎に、前記光出力部は前記第１の光を出力し、前記受光部は前記反射光を受光する、請求項１から３のいずれかに記載の表示装置。
5. 複数の画素部を備え、画像表示動作および画像読み取り動作を行う表示装置であって、
   前記複数の画素部のそれぞれは、第１の光を出力する光出力部と、前記第１の光が被写体に照射されて得られる反射光を受光する受光部とを備え、
   前記複数の画素部は複数のグループに分けられており、
   前記グループ毎に、前記光出力部は前記第１の光を出力し、前記受光部は前記反射光を受光し、
   前記複数の画素部のうちの同じグループに属する画素部同士は、互いに離散して配置されており、
   前記複数の画素部は、第１の方向および第２の方向に沿って配列されており、
   前記複数の画素部のうちの互いに隣接する画素部同士の間の前記第１の方向に沿った距離は、前記第２の方向に沿った距離よりも短く、
   前記同じグループに属する画素部同士の前記第１の方向に沿った離散の度合いは、前記第２の方向に沿った離散の度合いよりも大きい、表示装置。
6. 同じグループに属する複数の前記受光部のそれぞれが受光した前記反射光の強度を前記グループ毎に検出し、前記グループ毎に検出した複数の前記反射光の強度に基づいて画像情報を生成する生成部をさらに備える、請求項４または５に記載の表示装置。
7. 複数の画素部を備え、画像表示動作および画像読み取り動作を行う表示装置であって、
   前記複数の画素部のそれぞれは、第１の光を出力する光出力部と、前記第１の光が被写体に照射されて得られる反射光を受光する受光部とを備え、
   前記複数の画素部は複数のグループに分けられており、
   前記グループ毎に、前記光出力部は前記第１の光を出力し、前記受光部は前記反射光を受光し、
   前記複数の画素部のうちの同じグループに属する画素部同士は、互いに離散して配置されており、
   前記複数の画素部は、第１の方向および第２の方向に沿って配列されており、
   前記複数の画素部には、前記第１の方向に沿って所定の種類の色が順番に割り当てられており、
   前記複数の画素部のうちの同じ色が割り当てられた画素部同士の前記第２の方向に沿った距離は、前記第１の方向に沿った距離よりも短く、
   前記同じグループに属する画素部には同じ色が割り当てられており、
   前記同じグループに属する画素部同士の前記第２の方向に沿った距離は、前記第１の方向に沿った距離以上である、表示装置。
8. 前記複数の画素部は、第１の方向および第２の方向に沿って配列されており、
   前記複数の画素部のうちの同じグループに属する画素部同士は、前記第１の方向に沿ってｉ（ｉは正の整数）画素おきに配列されており、且つ前記第２の方向に沿ってｊ（ｊは正の整数）画素おきに配列されており、
   前記複数のグループの数は（ｉ＋１）×（ｊ＋１）であり、
   前記表示装置は、
   前記同じグループに属する複数の前記受光部のそれぞれが受光した前記反射光の強度を前記グループ毎に検出し、前記グループ毎に検出した複数の前記反射光の強度に基づいて画像情報を生成する生成部をさらに備える、請求項４または５に記載の表示装置。
9. 前記反射光の散乱の度合いに応じて、前記第１の光の指向性を調整する前記指向性調節部を制御する制御部をさらに備える、請求項１から４のいずれかに記載の表示装置。
10. 複数の画素部を備え、画像表示動作および画像読み取り動作を行う表示装置であって、
    前記複数の画素部のそれぞれは、第１の光を出力する光出力部と、前記第１の光が被写体に照射されて得られる反射光を受光する受光部とを備え、
    前記複数の画素部は複数のグループに分けられており、
    前記グループ毎に、前記光出力部は前記第１の光を出力し、前記受光部は前記反射光を受光し、
    前記複数の画素部のうちの同じグループに属する画素部同士は、互いに離散して配置されており、
    前記反射光の散乱の度合いに応じて、前記同じグループに属する画素部同士の離散の度合いを調節する制御部をさらに備える、表示装置。
11. 前記制御部は、所定の指向性を有する前記第１の光を少なくとも１つの前記光出力部から前記被写体に照射した場合に複数の前記受光部のそれぞれが受光した前記反射光の強度に基づいて、前記反射光の散乱の度合いを決定する、請求項９または１０に記載の表示装置。
12. 前記制御部は、前記反射光の散乱の度合いが高いほど前記第１の光の指向性が高くなるように前記指向性調節部を制御する、請求項９に記載の表示装置。
13. 前記制御部は、前記反射光の散乱の度合いが高いほど前記離散の度合いを大きく設定する、請求項１０に記載の表示装置。
14. 光を出力する光源をさらに備え、
    前記光源から出力される前記光の明るさは、前記画像表示動作時と前記画像読み取り動作時とで異なる、請求項１、５、７および１０のいずれかに記載の表示装置。
15. 前記光源から出力される前記光の明るさは、前記画像表示動作時よりも前記画像読み取り動作時の方が明るい、請求項１４に記載の表示装置。

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