JP5106784B2 - 電気光学装置および電子機器 - Google Patents
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Description
液晶パネルは、後述するスイッチング素子としての薄膜トランジスタ(以降、TFTと呼ぶ)がマトリクス状に配置された素子基板と、この素子基板に対向配置された対向基板と、素子基板および対向基板の間に設けられた電気光学物質としての液晶と、を備える。
各走査線と各データ線との交差部分には、画素が設けられている。画素は、上述のTFTと、画素電極と、を備える。この画素は、マトリクス状に複数配列されて表示領域を形成する。TFTのゲート電極には、走査線が接続され、TFTのソース電極には、データ線が接続され、TFTのドレイン電極には、画素電極が接続されている。
対向基板は、画素電極に対向して設けられた共通電極を備える。
この特許文献1のタッチパネルでは、液晶パネル上にエリアセンサが設けられている。このエリアセンサは、光を電気信号に変換する光電変換素子を所定間隔おきに有する。
この液晶パネルの表示画面上を入力用ペンで操作すると、バックライトからの光が入力用ペンの先端で反射されて、この反射された光は光電変換素子で電気信号に変換される。この電気信号を検出することで、エリアセンサ上での入力用ペンの位置を特定する。
この問題を解決するため、環境光の強度を測定して、表示領域の明るさと周囲の明るさとのコントラストを調整することが考えられるが、上述の特許文献1の電気光学装置では、環境光の強度を測定できず、表示の視認性を向上することは困難であった。
この技術によれば、上述した効果と同様の効果がある。
<第1実施形態>
図1は、本技術の第1実施形態に係る電気光学装置1の構成を示すブロック図である。
電気光学装置1は、液晶パネルAAと、この液晶パネルAAを駆動する外部駆動回路90と、液晶パネルAAに光を照射する光源としてのバックライト98と、を備える。この電気光学装置1は、バックライト98からの光を利用して透過型の表示を行うとともに、後述する表示領域Aで入力用ペン100(図5参照)が操作されることで、タッチパネルとして操作に応じた表示を行う。
画素50は、表示を行う画素表示部501と、光強度を検出する光センサ部502と、を備える。
画素トランジスタ51のゲート電極には、走査線10が接続され、画素トランジスタ51のソース電極には、データ線20が接続され、画素トランジスタ51のドレイン電極には、画素電極55が接続されている。画素電極55と共通電極56との間には、液晶が挟持される。したがって、この画素トランジスタ51は、走査線10から選択電圧が印加されると、データ線20と画素電極55とを導通状態とする。
フォトダイオード58のアノード電極には、走査線10に沿って延びる第1センス線30が接続され、フォトダイオード58のカソード電極には、データ線20に沿って延びる第2センス線40が接続されている。このフォトダイオード58は、第2センス線40から逆バイアス電圧が印加されると、受光した光の強度に応じた電流を出力する。具体的には、フォトダイオード58は、受光した光の強度が高い場合には、受光した光の強度が低い場合よりも大きな電流をカソード電極からアノード電極に向かって出力する。このフォトダイオード58から出力される電流は、第2センス線40からカソード電極に供給され、アノード電極から第1センス線30に出力される。
また、各第2センス線40に流れる電流は、各フォトダイオード58のうちデータ線20が延在する方向に隣接するものにそれぞれ入力される電流の総和に等しい。よって、受光する光の強度が各フォトダイオード58で異なると、各第2センス線40に流れる電流は異なる。
データ線駆動回路21は、画像信号を各データ線20に供給し、オン状態の画素トランジスタ51を介して、画素50の画素電極55に画像データを順次書き込む。
第1検出回路31は、各第1センス線30につき1つ設けられ各第1センス線30に流れる電流をそれぞれ電圧に変換する複数の電流電圧変換回路311と、これら電流電圧変換回路311から出力された電圧をシリアル形式の電圧信号に変換するシフトレジスタ回路312と、を備える。この第1検出回路31は、各第1センス線30に流れる電流をシリアル形式の電圧信号に変換して出力する。
第2検出回路41は、各第2センス線40につき1つ設けられ各第2センス線40に流れる電流をそれぞれ電圧に変換する複数の電流電圧変換回路411と、これら電流電圧変換回路411から出力された電圧をシリアル形式の電圧信号に変換するシフトレジスタ回路412と、を備える。この第2検出回路41は、各第2センス線40に流れる電流をシリアル形式の電圧信号に変換して出力する。
図5に示すように、液晶パネルAAは、画素トランジスタ51が配置された素子基板60と、この素子基板60に対向配置された対向基板70と、素子基板60および対向基板70の間に挟持された電気光学物質としての液晶と、から構成される。この液晶パネルAAには、対向基板70から素子基板60に向かって環境光が入射される。
また、ガラス基板68のうち画素トランジスタ51が形成される面と反対側の面上には、偏向板69が設けられる。
このフォトダイオード58上には、遮光膜71Aおよび着色層71Bからなるカラーフィルタ層71が形成される。具体的には、遮光膜71Aは、ブラックマトリクスを成し、ガラス基板74上のうちフォトダイオード58が形成される領域、すなわち、画素電極55に対向する領域を除いた領域に形成される。着色層71Bは、遮光膜71Aおよびフォトダイオード58上に形成される。
カラーフィルタ層71上には、画素電極55に対向するITO(Indium Tin Oxide)やIZO(Indium Zinc Oxide)などの透明導電膜からなる共通電極56が形成される。
また、ガラス基板74のうちカラーフィルタ層71が形成される面と反対側の面上には、偏向板76が設けられる。
遮光領域A1では、入力用ペン100により環境光が遮断されるので、環境光は、フォトダイオード58にほとんど供給されない。
一方、非遮光領域A2では、環境光が遮断されないので、環境光は、液晶パネルAAのガラス基板74を透過し、フォトダイオード58に供給される。
図6は、電気光学装置1のタイミングチャートである。
まず、時刻t1からt2までの期間、モード選択回路94により通常表示モードが選択され、電気光学装置1は、液晶表示のみを行う。
次に、時刻t2からt3までの期間、モード選択回路94によりタッチパネルモードが選択され、電気光学装置1は、液晶表示を行うとともにタッチパネルとして動作する。
次に、時刻t3からt4までの期間、モード選択回路94により通常表示モードが選択され、電気光学装置1は、液晶表示のみを行う。
すなわち、電気光学装置1では、モード選択回路94により、通常表示モードおよびタッチパネルモードが交互に選択される。この電気光学装置1は、上述のように、通常表示モードでは、制御部としての操作位置認識回路95および環境光測定回路96のうち環境光測定回路96が選択的に動作し、タッチパネルモードでは、制御部としての操作位置認識回路95および環境光測定回路96のうち操作位置認識回路95が選択的に動作する。
電気光学装置1の液晶パネルAAには、対向基板70から素子基板60に向かって環境光が入射される。この環境光は、液晶パネルAAのガラス基板74を透過し、フォトダイオード58に供給される。
第1センス線30に流れる電流は、第1検出回路31によりシリアル形式の電圧信号に変換され、操作位置認識回路95および環境光測定回路96に出力される。また、第2センス線40に流れる電流は、第2検出回路41によりシリアル形式の電圧信号に変換され、操作位置認識回路95および環境光測定回路96に出力される。
操作者が電気光学装置1の表示領域Aで入力用ペン100を操作すると、図7に示すように、遮光領域A1および非遮光領域A2が形成される。
非遮光領域A2に位置するフォトダイオード58Bには、環境光が供給され、遮光領域A1に位置するフォトダイオード58Aは、環境光がほとんど供給されない。このため、遮光領域A1に位置するフォトダイオード58Aは、非遮光領域A2に位置するフォトダイオード58Bと比べて、小さい電流を出力する。これら電流は、各フォトダイオード58に接続された第1センス線30および第2センス線40に流れる。
すなわち、まず、上述の電圧信号から所定の電圧より電圧レベルの低いものが抽出される。次に、抽出された電圧に対応する電流を出力したフォトダイオード58が特定される。次に、判定されたフォトダイオード58の位置が表示領域Aでの入力用ペン100の位置として認識され、入力用ペン100の位置情報が画像処理回路92に出力される。
(1)対向基板70を画素50ごとに分割し、これら画素50ごとに配置された複数のフォトダイオード58と、複数のフォトダイオード58で検出された光強度に基づいて表示領域Aでの入力用ペン100の位置を認識する操作位置認識回路95と、複数のフォトダイオード58で検出された光強度に基づいて環境光の強度を測定する環境光測定回路96と、を設けた。このため、各フォトダイオード58を、表示領域Aでの入力用ペン100の位置を認識するデバイスとして利用することもできるし、環境光の強度を測定するデバイスとして利用することもできる。よって、この電気光学装置1は、タッチパネルとして利用できかつ環境光の強度を測定できる。
図8は、本技術の第2実施形態に係る液晶パネルAAAの部分断面図である。
本実施形態では、フォトダイオード58の形成される位置およびカラーフィルタ層71の構成が、第1実施形態と異なる。その他の構成は、第1実施形態と同様である。
これにより、ガラス基板74上のうち画素電極55に対向する領域には、カラーフィルタ層71のみが形成される。
(6)カラーフィルタ層71に、着色層71Bからなる着色領域と、遮光膜71Aからなる遮光領域とを設け、この遮光領域にフォトダイオード58を設けた。よって、フォトダイオード58を遮光性の材料で形成しても、開口率の低下を防止できる。
図9は、本技術の第3実施形態に係る液晶パネルAABの部分断面図である。
液晶パネルAABは、フォトダイオード58の形成される位置が、第2実施形態の液晶パネルAAAと異なり、その他の構成は、第2実施形態と同様である。
これにより、偏向板76は、ガラス基板74のうちカラーフィルタ層71が形成される面と反対側の面およびフォトダイオード58上に設けられる。
(7)ガラス基板74のうちカラーフィルタ層71が形成される面と反対側の面、すなわち、ガラス基板74のうち環境光が入射する側の面上に、フォトダイオード58を設けた。よって、ガラス基板74により環境光の強度が低下するのを防止して、フォトダイオード58により環境光の強度をさらに確実に測定できる。
なお、本技術は前記実施形態に限定されるものではなく、本技術の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本技術に含まれるものである。
例えば、上述の各実施形態では、電気光学装置1は、バックライト98からの光を利用する透過型の表示を行う構成としたが、これに限らず、上述の透過型の表示と、入射する環境光を利用する反射型の表示と、を併用する半透過反射型の表示を行う構成としてもよい。
また、上述の各実施形態では、入力用ペン100を用いて電気光学装置1に入力したが、これに限らず、例えば、操作者の指を用いて入力してもよい。
次に、上述した実施形態に係る電気光学装置1を適用した電子機器について説明する。
図10は、電気光学装置1を適用した携帯電話機の構成を示す斜視図である。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、ならびに電気光学装置1を備える。スクロールボタン3002を操作することによって、電気光学装置1に表示される画面がスクロールされる。
Claims (5)
- 複数の画素に対応して設けられた複数のスイッチング素子を有する第1の基板と、前記第1の基板に対向し、光強度を検出する複数の光センサを、前記複数の画素に対応して設けた第2の基板と、
第1の検出期間に前記光センサが検出した光強度に基づく前記複数の画素が配列された表示部での操作位置の認識をおこない、前記第1の検出期間と異なる第2の検出期間に前記光センサが検出した光強度に基づく環境光の強度の測定をおこなう制御部と、
を備え、
前記第2の基板は、
前記第1の基板と対向する側にカラーフィルタ層を備え、
前記環境光が入射する側に前記光センサを備える、
電気光学装置。 - 前記カラーフィルタ層は、複数の着色領域と、これら着色領域の隙間に形成された遮光領域と、を有し、
前記光センサは、前記遮光領域に対向する領域に形成される請求項1記載の電気光学装置。 - 前記光センサは、前記スイッチング素子に対向する領域を除いた領域に形成される請求項1または請求項2記載の電気光学装置。
- 前記画素に光を供給する光源と、
前記環境光の強度に基づいて、前記光源の光強度を制御する光源制御部と、
を備える請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の電気光学装置。 - 請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の電気光学装置を備えた電子機器。
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