JP4899856B2 - 液晶装置及び電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、液晶装置及び電子機器に関するものである。

近年、表示領域における光入力を可能とするために、表示部に行列配置された画素部が光電変換機能を備える液晶装置が提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。
このような液晶装置においては、ｐｉｎダイオード等や複数のトランジスタによって、上記光電変換機能を備える画素部を構成している。
これによって、従来は、画像を表示するのみの表示部を入力装置として用いることが可能となる。
特開２００１−２９２２７６号公報 特開２００６−３８５７号公報

しかしながら、従来の光入力が可能な液晶装置では、特許文献１（特に図２）及び特許文献２（特に図３）に示すように、各画素部に５〜７個のスイッチングトランジスタと、ｐｉｎダイオードを設置する必要がある。
光入力を行えない通常の液晶装置の各画素部が、トランジスタを１つのみ備え、ｐｉｎダイオードを備えない構成であることを考えると、表示部における光入力が可能な液晶装置の各画素部に設置される素子（トランジスタ及びｐｉｎダイオード）の数は非常に多い。
このため、表示部における光入力が可能な液晶装置は、各画素部の構造が複雑となるとともに、各画素部の開口率が低下し、表示画像が暗くなったり、低コントラスト化するという画質の悪化を招いていた。

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、光入力が可能な液晶装置において、各画素部の構造を簡素化するとともに画質の向上を図ることを目的とする。

上記目的を達成するために、第１の発明の液晶装置は、複数の第１走査線と、該第１走査線と交差して配置される複数の信号線と、上記第１走査線と上記信号線との各交点に応じて配置されることによって行列状に配列される画素部と、を備え、該画素部が、上記第１走査線にゲートが接続されかつ上記信号線に一方のソース／ドレインが接続される第１トランジスタと、該第１トランジスタの他方のソース／ドレインに接続される画素電極と、該画素電極と対向配置される共通電極と、上記画素電極及び上記共通電極の相互間に配置される液晶層とを備える液晶装置であって、上記第１走査線と並列配置される第２走査線と、上記画素部の一部であり、上記第２走査線にゲートが接続され、上記第１トランジスタの他方のソース／ドレインに一方のソース／ドレインが接続され、かつ、電源線に他方のソース／ドレインが接続される第２トランジスタと、上記第１トランジスタ及び上記第２トランジスタの一方側を覆う第１遮光膜とを備えることを特徴とする。

このような特徴を有する第１の発明の液晶装置によれば、第１トランジスタに光が照射されることによって、オフ電流が生じる。そして、第１トランジスタをオフ状態とし、第２トランジスタを走査して順次オン状態とし、この状態において、オフ電流を検出することにより、オフ電流の大きな第１トランジスタの位置及びそのオフ電流の大きさを把握することができ、これらに基づいた信号を得ることができる。
したがって第１の発明の液晶装置によれば、光入力と画像表示の双方が可能となる液晶装置が実現し、しかも各画素部の構造が簡素となっている為に、画像を表示した際の画質が向上するとの効果を有する。

また、第１の発明の液晶装置においては、上記第２トランジスタの他方側が第２遮光膜によって覆われ、上記第１トランジスタの他方側に遮光物が存在しないという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、他方側から入射する光を遮光することなく第１トランジスタに入射させることができ、同時に第２トランジスタの光リークで光検出感度が落ちる事態を防ぐことが出来る。

次に、第２の発明の液晶装置は、複数の第１走査線と、該第１走査線と交差して配置される複数の信号線と、上記第１走査線と上記信号線との各交点に応じて配置されることによって行列状に配列される画素部と、を備え、該画素部が、上記第１走査線にゲートが接続されかつ上記信号線に一方のソース／ドレインが接続される第１トランジスタと、該第１トランジスタの他方のソース／ドレインに接続される画素電極と、該画素電極と対向配置される共通電極と、上記画素電極及び上記共通電極の相互間に配置される液晶層とを備える液晶装置であって、上記第１走査線と並列配置される第２走査線と、上記画素部の一部であり、上記第２走査線にゲートが接続され、上記第１トランジスタの他方のソース／ドレインに一方のソース／ドレインが接続され、かつ、電源線に他方のソース／ドレインが接続される第２トランジスタと、上記画素部の一部であり、上記信号線と上記画素電極との間において上記第１トランジスタと直列接続されるとともに、上記第１走査線にゲートが接続され、上記第１トランジスタの他方のソース／ドレインに一方のソース／ドレインが接続され、かつ、上記画素電極に他方のソース／ドレインが接続される第３トランジスタと、上記上記第１トランジスタ、上記第２トランジスタ及び上記第３トランジスタの一方側を覆う第１遮光膜とを備えることを特徴とする。

このような特徴を有する第２の発明の液晶装置によれば、第１トランジスタに光が照射されることによって、オフ電流が生じる。そして、第１トランジスタをオフ状態とし、第２トランジスタを走査して順次オン状態とし、この状態において、オフ電流を検出することにより、オフ電流の大きな第１トランジスタの位置及びそのオフ電流の大きさを把握することができ、これらに基づいた信号を得ることができる。
したがって第２の発明の液晶装置によれば、光入力と画像表示の双方が可能となる液晶装置が実現し、而も各画素部の構造が簡素となっている為に、画像を表示した際の画質が向上するとの効果を有する。
また、第２の発明の液晶装置においては、上記第２トランジスタの他方側と上記第３トランジスタの他方側とが第２遮光膜によって覆われ、上記第１トランジスタの他方側に遮光物が存在しないという構成を採用する。このような構成では、信号線と画素電極との間に第１トランジスタと直列接続される第３トランジスタを備えており、該第３トランジスタの他方側が第２遮光膜によって覆われている。このため、第１トランジスタに光が照射される際であっても、第３トランジスタには光が入射されることはなく、画像表示時に第３トランジスタにおいて完璧なスイッチングを行うことができる。従って第１トランジスタには他方側から入射する光を遮光することなく入射させることができ、此をフォトセンサとして光入力時に利用出来る。同時に第２トランジスタは第１遮光膜と第２遮光膜とで挟まれているので、第２トランジスタの光リークで光検出感度が落ちる事態を防ぐことが出来る。第２の発明の液晶装置によれば、光入力時には検出感度が高く、画像表示時には画像の乱れが生じない液晶装置が実現する。

また、第１及び第２の発明の液晶装置においては、上記第２遮光物が信号線金属であるという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、余分な遮光層を設ける必要が無くなり、而も遮光層はトランジスタの極近傍（トランジスタの直上又は直下）に形成されるので、小さな面積で確実にトランジスタを遮光するとの効果が現れる。

また、第１及び第２の発明の液晶装置においては、上記第１トランジスタのゲート電極が透明電極であるという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、第１トランジスタのゲート電極によってオフ電流を発生させるための光が遮断されることを防止することができ、より確実にかつより大きなオフ電流を得ることが可能となる。

また、第１及び第２の発明の液晶装置においては、上記第１トランジスタは半導体膜のチャネル領域とのソース／ドレイン領域との間にイントリジック領域が形成されるオフセット型のトランジスタであるという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、ゲート電極に遮られることなくイントリジック領域には光が入射される。このため、より確実にオフ電流を得ることが可能となる。

また、第１及び第２の発明の液晶装置においては、上記電源線は、行方向の画素部の第１走査線であるという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、電源線の数を削減することができ、画素部の開口率をより向上させることが可能となる。

また、第１の発明の液晶装置においては、画素部は保持容量を備え、該保持容量の一方の電極は前記第１トランジスタ他方のソース／ドレインに接続し、該保持容量の他方の電極は行方向に隣合う画素部の第１走査線に接続されるとの構成を採用する。
このような構成を採用することによって、液晶装置における表示コントラストを向上させることができる。
また、第２の発明の液晶装置においては、画素部は保持容量を備え、該保持容量の一方の電極は前記第３トランジスタ他方のソース／ドレインに接続し、該保持容量の他方の電極は行方向に隣合う画素部の第１走査線に接続されるとの構成を採用する。
このような構成を採用することによって、液晶装置における表示コントラストを向上させることができる。

また、第１及び第２の発明の液晶装置においては、上記保持容量は、上記画素電極と、保持容量電極と、当該画素電極と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とが透明であるという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、保持容量による開口率の低下を抑制することができるとともに、第１トランジスタに入射する光が保持容量によって遮光されることを防止することができる。

また、第１及び第２の発明の液晶装置においては、上記第１走査線の一端側に接続される第１走査ドライバと、上記信号線の一端側に接続される信号線ドライバと、上記第２走査線の一端側に接続される第２走査ドライバと、上記信号線と上記信号線ドライバとの間に配置され、上記信号線と上記信号線ドライバとの導通／非導通と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フォトセンサ信号読み出し回路と、を備えるという構成を採用する。
そして、切り替え回路によって信号線と信号線ドライバとが導通状態とされている場合には、第１走査ドライバによって第１走査線が選択されることによって信号線に画像信号が供給される。また、切り替え回路によって信号線と信号線ドライバとが非導通状態とされている場合には、オフ電流が信号線を介してフォトセンサ信号読み出し回路に供給される。
したがって、第１及び第２の発明の液晶装置においては、切り替え回路を備えることによって、光が照射される位置及び照射される光の照度の検出すなわちオフ電流の検出にかかる制御と、画像を形成すなわち液晶層の駆動にかかわる制御と、を比較的簡素な構成で両立させることができる。

また、第１及び第２の発明の液晶装置においては、上記第１走査ドライバ、上記第２走査ドライバ、上記信号線ドライバ、上記フォトセンサ信号読み出し回路及び上記切り替え回路を制御する制御部と、該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という構成を採用する。
このような構成を採用することによって、記憶部に格納した読み出しデータを制御部におけるその後の処理に用いることができる。

また、第１及び第２の発明の液晶装置においては、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に供給するという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、光が照射される位置及び照射される光の照度に応じた画像を表示することが可能となる。

また、第１及び第２の発明の液晶装置においては、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という構成を採用する。
このような構成を採用することによって、入力部の操作によって、画像を表示するモードと、光入力をするモードとを容易に切り替えることが可能となる。

次に、本発明の電子機器は、本発明の液晶装置を表示部として備えることを特徴とする。
本発明の液晶装置によれば、画素部の構造が簡素化されることによって画素部の開口率を向上させることができ、画質の向上を図ることが可能となる。このため、本発明の電子機器によれば、光電変換機能を有する表示部を備える電子機器を簡素な構造で実現することができる。

また、本発明の電子機器においては、上記液晶装置に光入力を行うための照射装置を備えるという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、照射装置を用いて本発明の液晶装置に光入力を行うことが可能となる。

以下、図面を参照して、本発明に係る液晶装置及び電子機器の一実施形態について説明する。なお、以下の図面において、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。

［液晶装置］
（第１実施形態）
図１は、本第１実施形態の液晶装置の構成を示すブロック図である。
図１に示す液晶装置１は、液晶走査線１０（第１走査線）、フォトセンサ走査線１２（第２走査線）、信号線１４、画素部１６、液晶走査ドライバ１８（第１走査ドライバ）、フォトセンサ走査ドライバ２０（第２走査ドライバ）、液晶信号線ドライバ２２、切り替え回路２４、フォトセンサ信号読み出し回路２６、制御部２８、記憶部３０、入力部３２、を備えている。

液晶走査線１０とフォトセンサ走査線１２とは、互いに同数であり、並列に配置される。
信号線１４は、液晶走査線１０及びフォトセンサ走査線１２の各々と交差して配置される。

画素部１６は、液晶走査線１０及びフォトセンサ走査線１２と信号線１４との各交点に応じて行列状に配置（行列配置）されている。

液晶走査ドライバ１８（第１走査ドライバ）は、各液晶走査線１０の一端側に接続されている。この液晶走査ドライバ１８は、所定の制御信号（走査信号）を供給することにより、いずれかの液晶走査線１０を選択するものである。

フォトセンサ走査ドライバ２０は、各フォトセンサ走査線１２の一端側に接続されている。このフォトセンサ走査ドライバ２０は、所定の制御信号を供給することにより、いずれかのフォトセンサ走査線１２を選択するものである。

液晶信号線ドライバ２２は、各信号線１４の一端側に接続されており、各信号線１４に画像信号を供給するものである。

切り替え回路２４は、画素部１６と液晶信号線ドライバ２２との間に位置する。この切り替え回路２４は、制御部２８から供給される制御信号に基づいて、各信号線１４と液晶信号線ドライバ２２との導通／非導通を切り替えるものである。この切り替え回路２４は、液晶信号線ドライバ２２による書き込み時に導通状態とされ、フォトセンサ信号読み出し回路２６による読み出し時に非導通状態とされる。

フォトセンサ信号読み出し回路２６は、各信号線の他端側に接続されている。このフォトセンサ信号読み出し回路２６は、いずれかの信号線を選択し、選択された信号線の電流をフォトセンサ信号として読み出すものである。またフォトセンサ信号読み出し回路２６は、例えば信号線選択回路（シフトレジスタやデコーダ）と電流計測回路（増幅回路や比較回路）とを含んで構成されており、信号線に表れた微弱な信号を増幅する。

制御部２８は、液晶走査ドライバ１８、フォトセンサ走査ドライバ２０、液晶信号線ドライバ２２、切り替え回路２４及びフォトセンサ信号読み出し回路２６の各々に制御信号を供給する。この制御部２８には記憶部３０が接続されている。本実施形態の制御部２８は、フォト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」と呼ぶ。）を取得し、これを記憶部３０に格納する。また、制御部２８は、読み出しデータに基づいて、記憶部３０に予め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液晶信号線ドライバ２２に供給する。その詳細については後述する。

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、画像データを保持するビデオメモリとしての機能や、その他、制御部２８によって生成され、或いは用いられる各種データを記憶する機能を担う。

入力部３２は、制御部２８と接続されており、利用者による種々の入力指示を制御部２８に伝える機能を担う。この入力部３２は、例えば方向指示キー（十字キー等）や押しボタン等である。

図２は、画素部の詳細構成を示す回路図である。図２ではｉ行ｊ列（ｉ，ｊはともに自然数）に位置する画素部１６を示すが、他の各画素部１６についても同一の構成である。図示のように、画素部１６は、ｉ行目の液晶走査線１０とｉ行目のフォトセンサ走査線１２と、ｊ列目の信号線１４との交点に形成されており、液晶スイッチングトランジスタ４０（第１トランジスタ）と、フォトセンサスイッチングトランジスタ４２（第２トランジスタ）と、画素電極４８と、共通電極５０と、液晶層５２と、保持容量４６と、を含んで構成されている。

液晶スイッチングトランジスタ４０は、ゲート（Ｇ）がｉ行目の液晶走査線１０に接続され、一方のソース／ドレイン（Ｄ）がｊ列目の信号線１４に接続される。液晶スイッチングトランジスタ４０は、オフセット構造であることが好ましい。
フォトセンサスイッチングトランジスタ４２は、ゲート（Ｇ）がｉ行目のフォトセンサ走査線１２に接続され、一方のソース／ドレイン（Ｄ）が液晶スイッチングトランジスタ４０の他方のソース／ドレイン（Ｓ）と接続され、他方のソース／ドレイン（Ｓ）が電源線に接続される。なお、フォトセンサスイッチングトランジスタ４２の他方のソース／ドレイン（Ｓ）が接続される電源線としては、例えば、別途形成される配線や前段であるｉ−１行目の液晶走査線１０を用いることができる。なお、本実施形態の液晶装置１のように、ｉ−１行目の液晶走査線１０を電源線として用いることが好ましい。このようにｉ−１行目の液晶走査線１０を利用することにより、画素の開口率の向上を図ることができる。

画素電極４８は液晶スイッチングトランジスタ４０の他方のソース／ドレイン（Ｓ）に接続されている。共通電極５０は、画素電極４８に対向配置されている。液晶層５２は、画素電極４８と共通電極５０との相互間に配置されている。

保持容量４６は、液晶スイッチングトランジスタ４０の他方のソース／ドレイン（Ｓ）と、ｉ−１行目の液晶走査線１０との間に接続される。保持容量４６の一方電極を前段であるｉ−１行目の液晶走査線１０に接続することにより、配線数を減らし、開口率を上げる効果が得られる。この場合、前段の液晶走査線１０の電位が基準電位として利用される。なお、別途の配線を設け、当該配線に保持容量４６の一方電極を接続してもよい。保持容量４６を設けることにより、表示のコントラスト向上を図ることができる。
なお、保持容量４６は、前段ゲート重ねが好ましく（重ねる訳ではないが、基準電位として利用）、透明導電膜−透明導電膜で作成することが好ましい。

図３は、液晶装置の画素部の断面構造を模式的に示す部分断面図である。図３に示すように、液晶装置１は、透明な第１基板６０と、この第１基板６０上に配置されるとともに画素電極４８が接触して配置される回路層６２と、第１基板６０と回路層６２との間の所定位置に配置される第１遮光膜６４と、第１基板６０と対向配置されるとともに共通電極５０が配置される透明な第２基板６８と、第１基板６０と第２基板６８との相互間に配置される液晶層５２と、第１基板６０側に設置されるバックライト１００と、を含んで構成される。
本実施形態の液晶装置１は、バックライト１００から射出された光を液晶層５２にて変調し、第２基板６８側から表示画像を見る構成を採る。したがって、第１基板６０及び第２基板６８は可視光に対して透明に構成されている。

第１基板６０は、可視光を透過させる透明な基板であり、例えばガラス基板やプラスチック基板などが用いられる。
回路層６２は、液晶走査線１０、フォトセンサ走査線１２、信号線１４、液晶スイッチングトランジスタ４０、フォトセンサスイッチングトランジスタ４２、保持容量４６を含んで構成される。図示のように、液晶スイッチングトランジスタ４０、フォトセンサスイッチングトランジスタ４２ともに薄膜トランジスタで構成されている。

第１遮光膜６４は、液晶スイッチングトランジスタ４０とフォトセンサスイッチングトランジスタ４２との下に形成されており、高さ方向（第１基板６０、回路層６２、液晶層５２、第２基板６８等が積層される方向）において液晶スイッチングトランジスタ４０及びフォトセンサスイッチングトランジスタ４２に重なるように、第１基板６０と回路層６２との間に配置される。この第１遮光膜６４は、例えばアルミニウムやクロム等の金属膜であることが好ましい。これによって、後述する液晶スイッチングトランジスタ４０の半導体膜部分及びフォトセンサスイッチングトランジスタ４２の半導体膜部分にバックライト１００からの光が入射しないように遮蔽することができる。

なお、第１遮光膜６４は、液晶スイッチングトランジスタ４０の半導体膜部分及びフォトセンサスイッチングトランジスタ４２の半導体膜部分のうち、少なくとも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、チャネル形成領域とドレイン領域との間のイントリジック領域及チャネル形成領域とソース領域との間のイントリジック領域をいう。このような第１遮光膜６４によって、バックライト１００からの光によって液晶スイッチングトランジスタ４０及びフォトセンサスイッチングトランジスタ４２からオフ電流が生じることを回避することができる。

次に、回路層６２の構造について詳述する。
下地保護膜となる絶縁膜７０は、第１遮光膜６４を覆うように第１基板６０上に形成されている。この下地保護膜となる絶縁膜７０の上面に、アイランド状の半導体膜７２が形成されている。
半導体膜７２は、高温ポリシリコン膜あるいは低温ポリシリコンから構成されており、図示のように液晶スイッチングトランジスタ４０及びフォトセンサスイッチングトランジスタ４２の両者間で共有されている。
ゲート絶縁膜７８は、半導体膜７２を覆うように絶縁膜７０上に形成されている。半導体膜を熱酸化して作成しても良い。この絶縁膜７８は、各トランジスタのゲート絶縁膜として機能する。下地保護膜となる絶縁膜７８上であって半導体膜７２の上方の所定位置には、液晶走査線１０及びフォトセンサ走査線１２が形成されている。
第一層間絶縁膜として機能する絶縁膜８０は、液晶走査線１０及びフォトセンサ走査線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と接続している。同じく、配線１１（信号線と同層に形成された同種の金属）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と接続している。なお、信号線１４及び配線１１はＡｌ等の金属で遮光性を備えている。そして、配線１１の一部は、高さ方向においてフォトセンサスイッチングトランジスタとして機能する半導体膜の活性領域に被うように形成されていることが好ましい。
第二層間絶縁膜として機能する絶縁膜８２は、配線１１、信号線１４、及び他の配線７５を覆うようにして絶縁膜８０上に形成されている。この絶縁膜８２上の所定位置、より詳細には液晶スイッチングトランジスタと高さ方向において重複しない位置に保持容量４６の一方電極７４が形成されている。
一方電極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、一方電極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。本実施形態では、バックライト１００からの光を変調して第２基板６８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、７８、８０、８２、８４は、透明性を有するものを適宜採用される。その具体例としては酸化硅素膜が挙げられる。

画素電極４８は、絶縁膜８４の所定位置に設けられたコンタクトホールを介して配線７６を接続している。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、７６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。
また、画素電極４８と上記の一方電極７４と、この両者間に介在する絶縁膜８４と、画素電極４８とによって保持容量４６が構成されている。画素電極４８と一方電極７４とは、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）などの透明導電膜を用いて構成されている。これは、本実施形態の液晶装置１がバックライト１００からの光を変調して第２基板６８側から画像を視認するという構成を採るためである。つまり、保持容量４６は、前段ゲート重ねで（重ねる訳ではないが、基準電位として利用）、絶縁膜８４上に透明導電膜−透明導電膜にて形成されている。

このような画素電極４８が形成された第１基板６０に対向して、共通電極５０を有する第２基板６８が配置されている。共通電極５０は、ＩＴＯなどの透明導電膜が用いられる。画素電極と共通電極５０との間には液晶層５２が形成されている。この液晶層５２は、液晶材料と、この液晶材料に含まれる液晶分子の配列方向を規定するための配向膜とから構成されている。

次に、図４を参照して、画素部１６の配線構造について説明する。図４は、画素部１６の配線構造について示す部分平面図である。なお、図３に示す断面図は概ね図４に示すIII−III線方向に対応し、理解を容易にするために透明導電膜や画素電極は省略してある。

この図に示すように、第１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、液晶スイッチングトランジスタ４０の半導体膜部分の活性領域及びフォトセンサスイッチングトランジスタ４２の半導体膜部分の活性領域と重なる位置に設けられている。

半導体膜７２は、液晶スイッチングトランジスタ４０とフォトセンサスイッチングトランジスタ４２とで共有されている。この半導体膜７２よりも上層側に、液晶走査線１０及びフォトセンサ走査線１２が設けられる。

なお、液晶走査線１０のうち半導体膜７２と交差する部分すなわち液晶スイッチングトランジスタ４０のゲート電極として機能する部分１０ａ、及び、フォトセンサ走査線１２のうち半導体膜７２と交差する部分１２ａすなわちフォトセンサスイッチングトランジスタ４２のゲート電極として機能する部分は、ＩＴＯ等の透明導電体によって形成されることが好ましい。

液晶走査線１０及びフォトセンサ走査線１２の更に上層側に、Ａｌ等の金属からなる信号線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（フォトセンサスイッチングトランジスタ４２に相当する部分）と接続されており、ｉ−１行目の液晶走査線１０と接続している。また、図４に示すように、配線１１の一部は、フォトセンサスイッチングトランジスタとして機能する半導体膜の活性領域に被うように形成されていることが好ましい。

また、半導体膜７２の中央部分（液晶スイッチングトランジスタ４０に相当する部分とフォトセンサスイッチングトランジスタ４２に相当する部分との境界部分）には、コンタクトホール７５，７６が形成されており、該コンタクトホール７５，７６を介して、半導体膜７２と画素電極４８とが電気的に接続されている。

これらの配線等の形成工程を示したのが図５〜９である。各図に沿って形成工程を簡単に説明する。なお、各配線等の相互間に存在する絶縁膜については説明を省略する。
まず、第１基板６０上の所定位置に第１遮光膜６４が形成される（図５）。
次に、これらの第１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６）。半導体膜７２は、例えば、高温ポリシリコン膜あるいは低温ポリシリコンが成膜され、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よりも上層に液晶スイッチングトランジスタ４０のゲート電極として機能する部分１０ａ及びフォトセンサ走査線１２のゲート電極として機能する部分１２ａが形成される（図７）。これらは、例えばＩＴＯ等の透明導電膜が成膜され、その後パターニングされることにより得られる。透明導電膜をゲート電極に利用することで、液晶スイッチングトランジスタをフォトセンサとして利用する際に光が活性層に当たり、フォトセンサの感度が向上するとの効果が得られる。液晶スイッチングトランジスタをフォトセンサとして使用する際にはトランジスタのオフ状態における光リーク電流を計測する。光リーク電流はチャンネル形成領域とドレイン領域との境界（ドレイン端と称する）で発生する。たとえゲート電極が遮光性を有する金属膜で有っても、光がゲート電極端で回折してドレイン端に当たるので光リーク電流は発生するが、透明電極の方がより効率が増すからである。
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８）。
次に、液晶走査線１０、フォトセンサ走査線１２、信号線１４及び配線１１が形成される（図９）。この際に遮光性導電膜はフォトセンサスイッチングトランジスタの上部を覆い、フォトセンサスイッチングトランジスタの活性層やドレイン端を遮光する。これらの遮光性導電膜は、通常の金属膜が使用され、例えばアルミニウムや銅、クロム、タンタル、銀、金、鉄、ニッケル、及び此等を適当に含んだ合金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。
以上の工程により、図４に示す画素部１６の配線構造が形成される。

本実施形態の液晶装置１は上記のような構成を有しており、次に、主として図１及び図２を参照しながらその動作内容について詳細に説明する。

本実施形態の液晶装置１の動作は、制御部２８によって統括されている。例えば、制御部２８は、入力部３２を介して表示モードの指示が入力されたときに、切り替え回路２４に制御信号を送って各信号線１４と液晶信号線ドライバ２２とを導通状態とする。一方、制御部２８は、入力部３２を用いて採像モードの指示が入力されたときに、切り替え回路２４に制御信号を送って各信号線１４と液晶信号線ドライバ２２とを非導通状態とし、かつフォトセンサ信号読み出し回路２６に制御信号を送って当該フォトセンサ信号読み出し回路を作動させる（アクティブ状態にする）。制御部２８は、これによって、表示モードと採像モード（詳細は後述する）を切り替える。
以下に、表示モードと、採像モードと、表示モード及び採像モードを併用する重ね書きモードについて説明する。

（１）表示モード
制御部２８の制御に基づき、液晶走査ドライバ１８は、液晶走査線１０に対し、選択時には最高電位（例えば、８Ｖ）、非選択時には最低電位（例えば、０Ｖ）の走査信号を供給する。このとき、制御部２８の制御に基づき、フォトセンサ走査ドライバ２０は、全てのフォトセンサ走査線１２に対し、最低電位（例えば、０Ｖ）のフォトセンサ走査信号を供給する。それにより、全てのフォトセンサスイッチングトランジスタ４２がオフ状態となる。
また、制御部２８の制御に基づき、液晶信号線ドライバ２２は、信号線に所定の表示信号を供給する。
このような表示モードにおいては、制御部２８の制御に基づき、切り替え回路２４は、液晶信号線ドライバ２２と各信号線１４との間を導通状態とする。この状態で液晶走査ドライバ１８は、液晶走査線１０を選択する。また液晶信号線ドライバ２２が信号線１４を選択し、選択された信号線１４に所望の表示信号を出力する。この結果、選択された液晶走査線１０と選択された信号線１４との交点の画素部１６に表示信号が供給される。そして、各画素部１６の液晶層５２が表示信号に基づいて駆動されることによって、バックライト１００からの光が変調される。これによって、利用者は、第２基板６８側から画像を視認することができる。

（２）採像モード
利用者により入力部３２を用いて「採像モード切り替え」の操作指示がなされると、その内容が入力部３２から制御部２８に入力される。このとき、制御部２８は、上記の表示モードから採像モードへ切り替える制御を行う。
本採像モードでは、制御部２８の制御に基づき、液晶走査ドライバ１８は、全ての液晶走査線１０に対し、最低電位（例えば、０Ｖ）の走査信号を供給する。それにより、全ての液晶スイッチングトランジスタ４０がオフ状態となる。このとき、制御部２８の制御に基づき、フォトセンサ走査ドライバ２０は、フォトセンサ走査線１２に対し、選択時には最高電位（例えば、８Ｖ）、非選択時には最低電位（例えば、０Ｖ）のフォトセンサ走査信号を供給する。
また、これと同時に、制御部２８は、所定の制御信号を供給することにより、切り替え回路２４によって液晶信号線ドライバ２２と信号線１４との接続を常時切断状態とするとともに、フォトセンサ信号読み出し回路２６を作動させる。
このような採像モードにおいては、制御部２８の制御に基づき、上述のように切り替え回路２４は、液晶信号線ドライバ２２と各信号線１４との間を絶縁状態とする。この状態で、フォトセンサ走査ドライバ２０が所定の画素部１６のフォトセンサ走査線１２を選択する。次いでフォトセンサ信号読み出し回路２６が所定の画素部１６の信号線１４を選択することによって、信号線１４からのフォトセンサ信号を読む。フォトセンサ読み出し回路２６は信号線選択回路（シフトレジスタやデコーダ）と電流計測回路（例えば増幅回路や比較回路）とを含む。そして、選択された信号線１４からのフォトセンサ信号は電流計計測回路にて計測され（すなわち増幅されたり、アナログ−デジタル変換されて）、外部に設けられた演算装置等に結果を出力する。
なお、採像モードの際にはバックライト１００を消すのが好ましい。バックライト１００を消すことで光センサ感度が向上する。また、後述の重ね書きモードにおいては、間欠表示により動画をスムーズに映すとともに、採像時の画像の乱れを認識しなくて済む。

そして、利用者により、例えば、ペン型光照射装置等の照明装置を用いて液晶装置１の第２基板６８の表面（図３参照）上をなぞるようにして採像（例えば字を書くこと）が行われる。なお、ペン型光照射装置とは、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。その構成の一例については後ほど詳述する。また、採像に用いる照明装置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。

このようにしてペン型光照射装置で書き込まれた情報を検出する際には、上述のように、液晶走査ドライバ１８により全ての液晶走査線１０に対して最低電位（例えば、０Ｖ）の走査信号を供給されることによって、液晶スイッチングトランジスタ４０をオフ状態にされている。そして、フォトセンサ走査ドライバ２０は、各フォトセンサ走査線１２に対して順次、最高電位（例えば、８Ｖ）のフォトセンサ走査信号を供給する。すなわち、フォトセンサ走査線１２が順次選択される。これにより、選択されたフォトセンサ走査線１２につながるフォトセンサスイッチングトランジスタ４２はオン状態となる。特定のフォトセンサ走査線１２が選択された状態で、ｊ列目の信号線１４を最高電位（例えば、８Ｖ）とし、液晶スイッチングトランジスタ４０に電位差を設ける。

この状態において、ペン型光照射装置による書き込み場所に応じた位置の液晶スイッチングトランジスタ４０の半導体膜７２に、第２基板６８を介して光が当たると、光が当たった液晶スイッチングトランジスタ４０では、光リークが生じ、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、フォトセンサ信号読み出し回路２６が順次読み出す。このフォトセンサ信号読み出し回路２６による読み出しデータは制御部２８に入力され、記憶部３０に格納される。制御部２８は、この読み出しデータに基づいて、利用者が第２基板６８上のいずれの位置をペン型光照射装置でなぞったか（すなわち、ペン先の位置）を定めることができる。なお、上述のように配線１１が、フォトセンサスイッチングトランジスタ４２として機能する半導体膜の所定部分に重なるように延在して形成されているため、照明装置からの光（第２基板６８を介する光）がフォトセンサスイッチングトランジスタ４２の半導体膜部分に照射されることはなく、フォトセンサスイッチングトランジスタ４２におけるオフ電流の発生は抑制される。

制御部２８は、このペン先の位置検出結果を示す採像結果をその後の処理に反映させることができる。例えば、所定の画像を表示した状態にてペン先の位置に基づいて表示画像を加工する重ね書き処理を行うことができる。また、この液晶装置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こともできる。それにより、利用者の指示内容を上位の制御部によるその後の処理に反映させることができる。

（３）重ね書きモード
次に、所定の画像を表示した状態にてペン先の位置に基づいて表示画像を加工する重ね書き処理を行う場合について簡単に説明する。

利用者により入力部３２を用いて「重ね書きモード切り替え」の操作指示がなされると、その内容が入力部３２から制御部２８に入力される。このとき、制御部２８は、上記の表示モードあるいは採像モードから重ね書きモードへ切り替える制御を行う。
本重ね書きモードにおいては、上記表示モードと上記採像モードとが交互に所定間隔で切り替わる。この所定間隔は、例えば、表示画像の所定の１コマが保持される時間である１フレーム間隔の半分とされる。
より詳細には、表示モードと採像モードとを高速で繰り返して１画像（１フレーム）とする。例えば、フレーム周波数ｆ_ＲＨｚとすると、フレーム基板は１／ｆ_Ｒ秒となるので、この期間内に表示モードと採像モードとを１回ずつ設ける。表示モードも採像モードも共に１／（２ｆ_Ｒ）秒とすれば、クロック信号等の制御が容易になる。

このような場合には、制御部２８の制御に基づき、１フレーム間において、表示モードと採像モードとが交互に切り替わる。採像モード時には光リークが生ずるために表示モード時に表示していた画像が乱れる事がある。これは利用者に不快感を抱かせるので、採像モード時にはバックライトを消し、黒表示とするのが好ましい。表示画像と次の表示画像との間に短期間の黒表示（採像モード）が入り込むこととなる。これは応答が数ミリ秒と遅い液晶で動画を表示する際に残像感をなくし、結果として、動画の輪郭ぼけや尾鰭の発生を防ぐ事になる。また、バックライトを消すと光ペンでの入力感度がより向上するとの効果も現れる。

このような重ね書きモードにおいて、利用者により、ペン型光照射装置を用いて液晶装置１の第２基板６８の表面（図３参照）上をなぞるようにして採像（例えば、画像の輪郭をなぞる）が行われると、制御部２８は、１フレームの半分の時間だけ与えられた採像モードにおいてフォトセンサ信号読み出し回路２６から読み出しデータとして取得し、記憶部３０に格納した読み出しデータに基づき、画面上でのペン先の位置を特定する。
そして、制御部２８は、記憶部３０に格納されている現在表示対象の画像データに対し、読み出しデータに基づいて特定した位置に対応する画素部の画像データを後のフレームにおいて書き換える処理を行う。
それにより、新たにペン型光照射装置によって書き込みされた位置に応じた加工が成された画像が表示される。

このように本実施形態の液晶装置１によれば、液晶表示装置として使用する事も光電変換装置（採像装置）として用いることも出来るし、液晶装置の表示面に直接情報を入力する事も可能となる。

上述の本実施形態の液晶装置１によれば、以下のような利点を有する。
（１）液晶走査線１０と並列配置されるフォトセンサ走査線１２と、画素部１６の一部であり、フォトセンサ走査線１２にゲートが接続され、液晶スイッチングトランジスタ４０のソース／ドレイン（Ｓ）に一方のソース／ドレイン（Ｄ）が接続され、かつ、電源線である液晶走査線１０に他方のソース／ドレイン（Ｓ）が接続されるフォトセンサスイッチングトランジスタ４２と、液晶スイッチングトランジスタ４０及びフォトセンサスイッチングトランジスタ４２のバックライト１００側を覆う第１遮光膜６４とを備えている。
このような液晶装置１においては、液晶スイッチングトランジスタ４０に光が照射されることによって、オフ電流が生じる。そして、液晶スイッチングトランジスタ４０をオフ状態とし、フォトセンサスイッチングトランジスタ４２を走査して順次オン状態とし、この状態において、信号線１４を介して当該オフ電流を検出することにより、オフ電流の大きな液晶スイッチングトランジスタ４０の位置及びそのオフ電流の大きさを把握でき、これらに基づいた信号を得ることができる。
つまり、本実施形態の液晶装置１は、トランジスタが２つしか配置されない画素部１６を行列方向に配列して備えることによって、光電変換機能を備える液晶装置とされている。
したがって、本実施形態の液晶装置１によれば、光電変換機能を備える液晶装置において、各画素部の構造を簡素化することができる。また、画素部１６の構造が簡素化されることによって、画素部の開口率を向上させることができ、画質の向上を図ることが可能となる。

（２）本実施形態の液晶装置１においては、液晶スイッチングトランジスタ４０の上方に遮光物が存在しない。
したがって、液晶スイッチングトランジスタ４０が遮光されることがなく、確実にオフ電流を得ることができる。

（３）本実施形態の液晶装置１においては、フォトセンサスイッチングトランジスタ４２が配線１１（信号線金属）によって覆われている。
したがって、フォトセンサスイッチングトランジスタ４２にてオフ電流が発生することを防止することができる。

（４）本実施形態の液晶装置１においては、液晶スイッチングトランジスタ４０のゲート電極すなわち液晶走査線１０のうち半導体膜７２と交差する部分１０ａが透明とされている。
したがって、本実施形態の液晶装置１によれば、液晶スイッチングトランジスタ４０のゲート電極によって、オフ電流を発生させるための光が遮断されることを防止することができ、より確実にかつより大きなオフ電流を得ることが可能となる。

（５）本実施形態の液晶装置１においては、液晶スイッチングトランジスタ４０がオフセット型のトランジスタとして構成されている。
したがって、本実施形態の液晶装置１によれば、ゲート電極（液晶走査線１０）に遮られることなく、光が半導体膜７２のイントリジック領域に入射することができ、より確実にオフ電流を得ることが可能となる。

（６）本実施形態の液晶装置１においては、フォトセンサスイッチングトランジスタ４２に接続する電源線として、行方向の画素部１６の液晶走査線１０が用いられている。
したがって、フォトセンサスイッチングトランジスタ４２に接続する電源線を別途設置する必要がなく、電源線の数を削減することができる。よって、画素部１６の開口率をより向上させることが可能となる。

（７）本実施形態の液晶装置１においては、画素部１６が保持容量４６を備えている。このため、液晶装置１における表示コントラストを向上させることができる。
また、保持容量４６は、透明な画素電極４８と、透明な絶縁膜８４（保持容量誘電体膜）と、透明な一方電極７４（保持容量電極）とによって構成されている。
このため、保持容量４６によって光を遮断することがなく、保持容量４６による開口率の低下を抑制することができるとともに、液晶スイッチングトランジスタ４０に入射する光が保持容量４６によって遮光されることを防止することができる。

（８）本実施形態の液晶装置１においては、液晶走査線１０の一端側に接続される液晶走査ドライバ１８と、信号線１４の一端側に接続される液晶信号線ドライバ２２と、フォトセンサ走査線１２の一端側に接続されるフォトセンサ走査ドライバ２０と、信号線１４と液晶信号線ドライバ２２との間に配置され、信号線１４と液晶信号線ドライバ２２との導通／非導通とを切り替える切り替え回路２４と、信号線１４の他端側に接続されるフォトセンサ信号線読み出し回路２６と、を備えている。
そして、切り替え回路２４によって信号線１４と液晶信号線ドライバ２２とが導通状態とされている場合には、液晶走査ドライバ１８によって液晶走査線１０が選択されることによって信号線１４に画像信号が供給される。また、切り替え回路２４によって信号線１４と液晶信号線ドライバ２２とが非導通状態とされている場合には、オフ電流が信号線１４を介してフォトセンサ信号読み出し回路２６に供給される。
このように、本実施形態の液晶装置１によれば、切り替え回路２４を備えることによって、光が照射される位置及び照射される光の照度の検出すなわちオフ電流の検出にかかる制御と、画像を形成すなわち液晶層５２の制御と、を比較的簡素な構成で両立させることが可能となる。

（９）本実施形態の液晶装置１においては、液晶走査ドライバ１８、フォトセンサ走査ドライバ２０、液晶信号線ドライバ２２、フォトセンサ信号読み出し回路２６及び切り替え回路２４を制御する制御部２８と、制御部２８に接続される記憶部３０とを備えている。そして、制御部２８は、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記憶部３０に格納する。
したがって、本実施形態の液晶装置１によれば、記憶部３０に格納した読み出しデータを制御部におけるその後の処理に用いることができる。

（１０）本実施形態の液晶装置１においては、制御部２８は、読み出しデータに基づいて予め記憶部３０に記憶された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液晶信号線ドライバ２２に供給する。
したがって、本実施形態の液晶装置１によれば、フォトセンサ信号読み出し回路２６によって取得された読み出しデータに応じた画像を表示することが可能となる。

（１１）本実施形態の液晶装置１においては、制御部２８と接続された入力部３２を更に備え、制御部２８は、入力部３２を用いて所定の操作指示が入力されたときに、切り替え回路２４を制御して信号線１４と液晶信号線ドライバ２２とを非導通状態とし、フォトセンサ信号読み出し回路２６を作動させる。
したがって、本実施形態の液晶装置１によれば、入力部３２の操作によって、画像を表示するモードと、光入力をするモードとを容易に切り替えることが可能となる。

（第２実施形態）
次に、液晶装置の第２実施形態について説明する。なお、本実施形態の説明において、上記第１実施形態と同様の部分については、その説明を省略あるいは簡略化する。

図１０は、本実施形態の液晶装置が備える画素部の詳細構成を示す回路図である。この図に示すように、本実施形態の液晶装置が備える画素部１６は、信号線１４と画素電極４８との間において、液晶スイッチングトランジスタ４０（第１トランジスタ）と直列接続される第２液晶スイッチングトランジスタ４３（第３トランジスタ）を備えている。この第２液晶スイッチングトランジスタ４３は、ゲート（Ｇ）がｉ行目の液晶走査線１０に接続され、一方のソース／ドレイン（Ｄ）が液晶スイッチングトランジスタ４０の他方のソース／ドレイン（Ｄ）と接続され、他方のソース／ドレイン（Ｓ）が画素電極４８と接続されている。

図１１は、本実施形態の液晶装置の画素部の断面構造を模式的に示す部分断面図である。なお、図１１においては、作図の便宜上、液晶スイッチングトランジスタ４０と第２液晶スイッチングトランジスタ４３とが離れて描かれているが、実際は、図１０に示すように、液晶スイッチングトランジスタ４０の他方のソース／ドレイン（Ｓ）と、第２液晶スイッチングトランジスタ４３の一方のソース／ドレイン（Ｄ）とは電気的に接続している。

図１１に示すように、本実施形態においては、第１遮光膜６４が液晶スイッチングトランジスタ４０とフォトセンサスイッチングトランジスタ４２との下、及び、第２液晶スイッチングトランジスタ４３の下に形成されている。これによって、液晶スイッチングトランジスタ４０の半導体膜部分、フォトセンサスイッチングトランジスタ４２の半導体膜部分、及び第２液晶スイッチングトランジスタ４３の半導体部分にバックライト１００からの光が入射しないように遮蔽することができる。

なお、上記実施形態と同様に、第１遮光膜６４は、液晶スイッチングトランジスタ４０の半導体膜部分、フォトセンサスイッチングトランジスタ４２の半導体膜部分、及び第２液晶スイッチングトランジスタ４３のうち、少なくともの活性領域と重なる位置に設けられることが好ましい。これによって、バックライト１００からの光によって液晶スイッチングトランジスタ４０、フォトセンサスイッチングトランジスタ４２、及び第２液晶スイッチングトランジスタ４３からオフ電流が生じることを回避することができる。

回路層６２においては、半導体膜７２は、液晶スイッチングトランジスタ４０、フォトセンサスイッチングトランジスタ４２、及び第２液晶スイッチングトランジスタ４３の間で共有されている。なお、図１１においては、液晶スイッチングトランジスタ４０及びフォトセンサスイッチングトランジスタ４２の半導体膜７２と、第２液晶スイッチングトランジスタ４３の半導体膜７２とが離れて描かれているが、これらの半導体膜７２は、図１１の奥行き方向において接続されている。
また、配線１１及びその一部１１ａは第２遮光膜として機能しており、高さ方向においてフォトセンサスイッチングトランジスタ４２と第２液晶スイッチングトランジスタ４３の半導体膜７２活性領域に被うように形成されている。

次に、図１２を参照して、本実施形態の液晶装置が備える画素部１６の配線構造について説明する。図１２は、本実施形態の液晶装置が備える画素部１６の配線構造について示す部分平面図である。なお、図１１に示す断面図は概ね図１２に示すＩＶ−ＩＶ線方向に対応し、理解を容易にするために透明導電膜や画素電極は省略してある。

この図に示すように、第１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、液晶スイッチングトランジスタ４０の半導体膜部分の活性領域、フォトセンサスイッチングトランジスタ４２の半導体膜部分の活性領域、及び第２液晶スイッチングトランジスタ４３の半導体膜部分の活性領域と重なる位置に設けられている。

半導体膜７２は、液晶スイッチングトランジスタ４０とフォトセンサスイッチングトランジスタ４２と第２液晶スイッチングトランジスタ４３とで共有されている。この半導体膜７２よりも上層側に、液晶走査線１０及びフォトセンサ走査線１２が設けられる。

なお、液晶走査線１０のうち半導体膜７２と交差する部分すなわち液晶スイッチングトランジスタ４０のゲート電極として機能する部分１０ａ及び第２液晶スイッチントランジスタ４３のゲート電極として機能する部分１０ｂと、フォトセンサ走査線１２のうち半導体膜７２と交差する部分１２ａすなわちフォトセンサスイッチングトランジスタ４２のゲート電極として機能する部分とは、ＩＴＯ等の透明導電体によって形成されることが好ましい。

そして、配線１１及びその一部１１ａはフォトセンサスイッチングトランジスタ４２と第２液晶スイッチングトランジスタ４３の半導体膜７２活性領域に被うように形成されている。
なお、本実施形態においては、半導体膜７２と画素電極４８とを電気的に接続するためのコンタクトホール７５，７６が、第２液晶スイッチングトランジスタ４３として機能する半導体体膜の他方側のソース／ドレイン（Ｓ）と接続されている。

これらの配線等の形成工程を示したのが図１３〜１７である。各図に沿って形成工程を簡単に説明する。なお、各配線等の相互間に存在する絶縁膜については説明を省略する。
まず、第１基板６０上の所定位置に第１遮光膜６４が形成される（図１３）。
次に、これらの第１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１４）。
次に、半導体膜７２よりも上層に液晶スイッチングトランジスタ４０のゲート電極として機能する部分１０ａ、第２液晶スイッチングトランジスタ４３のゲート電極と機能する部分１０ｂ、及びフォトセンサ走査線１２のゲート電極として機能する部分１２ａが形成される（図１５）。
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１６）。
次に、液晶走査線１０、フォトセンサ走査線１２、信号線１４及び配線１１が形成される（図１７）。
以上の工程により、図１２に示す画素部１６の配線構造が形成される。

このような構成を有する本実施形態の液晶装置によれば、上記第１実施形態と同様に、光が当たった液晶スイッチングトランジスタ４０では、光リークが生じ、光照度に応じて異なる大きさのオフ電流が発生する。一方、第２液晶スイッチングトランジスタ４３が第１遮光膜６４と配線１１の一部１１ａとによって挟まれているため、液晶スイッチングトランジスタ４０に光が照射される場合であっても、第２液晶スイッチングトランジスタ４３には光が照射されず、第２液晶スイッチングにおいて光リークが生じず、オフ電流は発生しない。
このため、液晶スイッチングトランジスタ４０がフォトセンサとして機能する場合に、第２液晶スイッチングトランジスタ４３によって完璧なスイッチングを行うことができる。
よって、本実施形態の液晶装置によれば、上記第１実施形態と同様の効果を奏するとともに、さらに光入力が可能な状況（採像モード）における画像の乱れを無くすことができるという利点を有する。

［電子機器］
次に、上述の液晶装置を備える電子機器について説明する。
図１８は、電子機器の１つであるＰＤＡ（Personal Digital Assistants）１０００の斜視図である。このＰＤＡ１０００は、表示部１００１として本実施形態の液晶装置を備えている。また、ＰＤＡ１０００は、表示部１００１に光入力を行うためのペン型光照射装置（照射装置）を備えている。

図１９は、ペン型光照射装置の構成例を説明する概略図である。図１９では、一構成例のペン型光照射装置が平面図で示され、かつ一端（ペン先）が部分的に断面図で示されている。この図に示すペン型光照射装置２０００は、本体２００１の一端側に、反射鏡２００２、ＬＥＤ光源２００３及びレンズ２００４が内蔵されている。ＬＥＤ光源２００３から放射される光が直接的、および反射鏡２００２による反射光となってレンズ２００４に入射する。この入射した光がレンズ２００４によって焦点２００５に集光される。焦点２００５において集光した光はその後発散する。なお、ＬＥＤ光源２００３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装置２０００によれば、焦点２００５における照度の高い光を液晶装置の液晶スイッチングトランジスタ４０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、ペン型光照射装置２０００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２００４によってビーム径を１ｍｍに絞ると焦点２００５における照度は１０００万ルクスくらいとなる。すなわち、焦点２００５にお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２００４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装置２０００による書き込みが可能である。

ここで、図２０を用いて、ペン型光照射装置２０００のペン先から焦点２００５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２００５までの距離をＬ、液晶装置の第２基板６８及び液晶層５２の厚みをｄとすると、図示のように、ペン先から液晶スイッチングトランジスタ４０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２００４を用いることが望ましい。

なお、液晶装置は、ＰＤＡに限らず、携帯電話、電子ブック、パーソナルコンピュータ、ディジタルスチルカメラ、液晶テレビ、ビューファインダ型あるいはモニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた機器等々、種々の電子機器に適用することができる。

上述のような電子機器によれば、以下のような利点を有する。
（１）本実施形態の液晶装置を表示部として備えるため、簡素な構造で光電変換機能を有する表示部を備えることとなる。
（２）上述の電子機器は、ペン型光照射装置２０００を備えている。このため、液晶装置に対して確実に光入力を行うことが可能となる。

以上、添付図面を参照しながら本発明に係る液晶装置及び電子機器の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組合せ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

例えば、上記第１実施形態においては、配線１１上に一方電極７４（図３参照）を形成し、当該一方電極７４を保持容量４６の保持容量電極として用いる構成について説明した。このような構成を採用することによって、容量の大きな保持容量とすることができ、液晶装置１の階調数を向上させるという効果を得ることができる。
しかしながら、液晶装置では、保持容量が小さくても済むため、図２１に示すように、一方電極７４を形成せずに、画素電極４８（透明電極）と配線１１（保持容量電極）とを電極とし、これらの間に第二層間絶縁膜を保持容量誘電体膜として挟む構造をでも良い。
このような構成を採用することによって、配線層及び絶縁層が各一層削減されるため、製造工程を簡略化することができる。また、配線層及び絶縁層が各一層削減されるため、光の透過率が上がり、明るい表示を行うことができる。
また、上記第２実施形態においても、図２２に示すように、一方電極７４を形成せずに、画素電極４８（透明電極）と配線１１（保持容量電極）とを電極とし、これらの間に第二層間絶縁膜を保持容量誘電体膜として挟む構造をでも良い。
このような構成を採用することによって、第２実施形態の液晶装置においても、配線層及び絶縁層が各一層削減されるため、製造工程を簡略化することができる。また、配線層及び絶縁層が各一層削減されるため、光の透過率が上がり、明るい表示を行うことができる。

また、例えば、フォトセンサ信号読み出し回路２６に複数の電流計を設置し、複数の電流計において異なる信号線１４の電流を同時に計測することによって、複数の画素部１６からの電流を同時に計測しても良い。

本発明の第１実施形態である液晶装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第１実施形態である液晶装置が備える画素部の構成を示す回路図である。 本発明の第１実施形態である液晶装置が備える画素部の断面構造を模式的に示す部分断面図である。 本発明の第１実施形態である液晶装置が備える画素部の配線構造について示す部分平面図である。 本発明の第１実施形態である液晶装置が備える画素部の配線構造の形成工程を説明するための説明図である。 本発明の第１実施形態である液晶装置が備える画素部の配線構造の形成工程を説明するための説明図である。 本発明の第１実施形態である液晶装置が備える画素部の配線構造の形成工程を説明するための説明図である。 本発明の第１実施形態である液晶装置が備える画素部の配線構造の形成工程を説明するための説明図である。 本発明の第１実施形態である液晶装置が備える画素部の配線構造の形成工程を説明するための説明図である。 本発明の第２実施形態である液晶装置が備える画素部の構成を示す回路図である。 本発明の第２実施形態である液晶装置が備える画素部の断面構造を模式的に示す部分断面図である。 本発明の第２実施形態である液晶装置が備える画素部の配線構造について示す部分平面図である。 本発明の第２実施形態である液晶装置が備える画素部の配線構造の形成工程を説明するための説明図である。 本発明の第２実施形態である液晶装置が備える画素部の配線構造の形成工程を説明するための説明図である。 本発明の第２実施形態である液晶装置が備える画素部の配線構造の形成工程を説明するための説明図である。 本発明の第２実施形態である液晶装置が備える画素部の配線構造の形成工程を説明するための説明図である。 本発明の第２実施形態である液晶装置が備える画素部の配線構造の形成工程を説明するための説明図である。 本発明の一実施形態である液晶装置を表示部として備える電子機器の斜視図である。 ペン型光照射装置の構成例を説明する概略図である。 ペン型光照射装置におけるペン先から焦点までの距離を説明するための説明図である。 本発明の第１実施形態である液晶装置の変形例の断面構造を模式的に示す部分断面図である。 本発明の第２実施形態である液晶装置の変形例の断面構造を模式的に示す部分断面図である。

符号の説明

１……液晶装置、１０……液晶走査線（第１走査線）、１０ａ……部分（ゲート電極）、１１……配線、１１ａ……部分（第２遮光膜）、１２……フォトセンサ走査線（第２走査線）、１４……信号線、１６……画素部、１８……液晶走査ドライバ（第１走査ドライバ）、２０……フォトセンサ走査ドライバ（第２走査ドライバ）、２２……信号線ドライバ、２４……切り替え回路、２６……フォトセンサ信号読み出し回路、２８……制御部、３０……記憶部、３２……入力部、４０……液晶スイッチングトランジスタ（第１トランジスタ）、４２……フォトセンサスイッチングトランジスタ（第２トランジスタ）、４３……第２液晶スイッチングトランジスタ（第３トランジスタ）、４６……保持容量、４８……画素電極、５０……共通電極、５２……液晶層、６４……第１遮光膜、７２……半導体膜、７４……一方電極（保持容量電極）、８４……絶縁膜（保持容量誘電体膜）、１００……バックライト、１０００……ＰＤＡ（電子機器）、２０００……ペン型光照射装置（照射装置）

Claims (18)

1. 複数の第１走査線と、
   該第１走査線と交差して配置される複数の信号線と、
   前記第１走査線と前記信号線との各交点に応じて配置されることによって行列状に配列され、バックライトから射出される光を変調すると共に光入力を可能とする光電変換機能を有する画素部と、を備え、
   該画素部が、前記第１走査線にゲートが接続されかつ前記信号線に一方のソース／ドレインが接続される第１トランジスタと、該第１トランジスタの他方のソース／ドレインに接続される画素電極と、該画素電極と対向配置される共通電極と、前記画素電極及び前記共通電極の相互間に配置される液晶層とを備える液晶装置であって、
   前記第１走査線と並列配置される第２走査線と、
   前記画素部の一部であり、前記第２走査線にゲートが接続され、前記第１トランジスタの他方のソース／ドレインに一方のソース／ドレインが接続され、かつ、電源線に他方のソース／ドレインが接続される第２トランジスタと、
   前記第１トランジスタ及び前記第２トランジスタの前記バックライト側である一方側を覆う第１遮光膜と
   を備えることを特徴とする液晶装置。
2. 前記第２トランジスタの他方側が第２遮光膜によって覆われ、前記第１トランジスタの他方側に遮光物が存在しないことを特徴とする請求項１記載の液晶装置。
3. 複数の第１走査線と、
   該第１走査線と交差して配置される複数の信号線と、
   前記第１走査線と前記信号線との各交点に応じて配置されることによって行列状に配列され、バックライトから射出される光を変調すると共に光入力を可能とする光電変換機能を有する画素部と、を備え、
   該画素部が、前記第１走査線にゲートが接続されかつ前記信号線に一方のソース／ドレインが接続される第１トランジスタと、画素電極と、該画素電極と対向配置される共通電極と、前記画素電極及び前記共通電極の相互間に配置される液晶層とを備える液晶装置であって、
   前記第１走査線と並列配置される第２走査線と、
   前記画素部の一部であり、前記第２走査線にゲートが接続され、前記第１トランジスタの他方のソース／ドレインに一方のソース／ドレインが接続され、かつ、電源線に他方のソース／ドレインが接続される第２トランジスタと、
   前記画素部の一部であり、前記第１トランジスタの他方のソース／ドレインと前記画素電極との間に接続されるとともに、前記第１走査線にゲートが接続され、前記第１トランジスタの他方のソース／ドレインに一方のソース／ドレインが接続され、かつ、前記画素電極に他方のソース／ドレインが接続される第３トランジスタと、
   前記前記第１トランジスタ、前記第２トランジスタ及び前記第３トランジスタの前記バックライト側である一方側を覆う第１遮光膜と
   を備えることを特徴とする液晶装置。
4. 前記第２トランジスタの他方側と前記第３トランジスタの他方側とが第２遮光膜によって覆われ、前記第１トランジスタの他方側に遮光物が存在しないことを特徴とする請求項３記載の液晶装置。
5. 前記第２遮光物が信号線金属であることを特徴とする請求項２または４記載の液晶装置。
6. 前記第１トランジスタのゲート電極が透明電極であることを特徴とする請求項１〜５いずれかに記載の液晶装置。
7. 前記第１トランジスタは半導体膜のチャネル領域とのソース／ドレイン領域との間にイントリジック領域が形成されるオフセット型のトランジスタであることを特徴とする請求項１〜６いずれかに記載の液晶装置。
8. 前記電源線は、第１走査線であることを特徴とする請求項１〜７いずれかに記載の液晶装置。
9. 前記画素部は保持容量を備え、該保持容量の一方の電極は前記第１トランジスタ他方のソース／ドレインに接続し、該保持容量の他方の電極は行方向に隣合う画素部の第１走査線に接続されることを特徴とする請求項１または２記載の液晶装置。
10. 前記画素部は保持容量を備え、該保持容量の一方の電極は前記第３トランジスタ他方のソース／ドレインに接続し、該保持容量の他方の電極は行方向に隣合う画素部の第１走査線に接続されることを特徴とする請求項３または４記載の液晶装置。
11. 前記保持容量は、前記画素電極と、保持容量電極と、当該画素電極と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、
    前記画素電極と前記保持容量電極と前記保持容量誘電体膜とが透明であることを特徴とする請求項９または１０記載の液晶装置。
12. 前記第１走査線の一端側に接続される第１走査ドライバと、
    前記信号線の一端側に接続される信号線ドライバと、
    前記第２走査線の一端側に接続される第２走査ドライバと、
    前記信号線と前記信号線ドライバとの間に配置され、前記信号線と前記信号線ドライバとの導通／非導通とを切り替える切り替え回路と、
    前記信号線の他端側に接続されるフォトセンサ信号読み出し回路と、
    を備えることを特徴とする請求項１〜１１いずれかに記載の液晶装置。
13. 前記第１走査ドライバ、前記第２走査ドライバ、前記信号線ドライバ、前記フォトセンサ信号読み出し回路及び前記切り替え回路を制御する制御部と、
    該制御部と接続される記憶部と、
    を更に備え、
    前記制御部は、前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前記記憶部に格納する
    ことを特徴とする請求項１２記載の液晶装置。
14. 前記制御部は、前記読み出しデータに基づいて前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前記信号線ドライバに供給することを特徴とする請求項１３記載の液晶装置。
15. 前記制御部と接続された入力部を更に備え、前記制御部は、前記入力部を用いて所定の操作指示が入力されたときに、前記切り替え回路を制御して前記信号線と前記信号線ドライバとを非導通状態とし、前記フォトセンサ信号読み出し回路を作動させることを特徴とする請求項１３または１４記載の液晶装置。
16. 前記制御部と接続された入力部を更に備え、前記制御部は、前記入力部を用いて所定の操作指示が入力されたときに、前記切り替え回路を制御して前記信号線と前記信号線ドライバとの導通状態及び非導通状態を所定時間ごとに繰り返し、前記信号線と前記信号線ドライバとを非導通状態とされた場合に前記フォトセンサ信号読み出し回路を作動させることを特徴とする請求項１３または１４記載の液晶装置。
17. 請求項１〜１６いずれかに記載の液晶装置を表示部として備えることを特徴とする電子機器。
18. 前記液晶装置に光入力を行うための照射装置を備えることを特徴とする請求項１７記載の電子機器。

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