JP5125222B2 - Liquid crystal device and electronic device - Google Patents
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Description
本発明は、例えば、タッチパネル機能を有する液晶装置、及びそのような液晶装置を具備してなる電子機器の技術分野に関する。 The present invention relates to, for example, a technical field of a liquid crystal device having a touch panel function and an electronic apparatus including such a liquid crystal device.
この種の液晶装置では、複数の画素部毎に、或いは任意の個数の画素部を一群とする群毎に光センサを配置し、画素部を透過する透過光による画像表示、及び指示手段を介した当該液晶装置への情報の入力を可能にする、所謂タッチパネル機能を有する液晶装置が提案されている。このような液晶装置では、指或いは指示部材等の指示手段が液晶装置の表示面に触れたこと、或いは表示面上で動いたことが光センサ等の受光素子によって検出され、当該液晶装置への情報の入力が可能になっている。 In this type of liquid crystal device, an optical sensor is arranged for each of a plurality of pixel units or for a group of an arbitrary number of pixel units as a group, and image display using transmitted light that passes through the pixel units and an instruction unit are provided. A liquid crystal device having a so-called touch panel function that enables input of information to the liquid crystal device has been proposed. In such a liquid crystal device, it is detected by a light receiving element such as an optical sensor that an instruction means such as a finger or an indicator member has touched the display surface of the liquid crystal device or moved on the display surface. Information can be entered.
この種の液晶装置では、光センサ等の光検出素子の上部、即ち光検出素子から見て表示面側にマイクロレンズ等の集光手段を配置することによって、光検出素子が指示手段を検出する検出感度を高める技術(例えば、特許文献1参照。)や、光検出素子及びバックライト間に遮光膜を設けることによってバックライトから光検出素子に向かって出射された光を遮光し、光検出素子の検出感度を高める技術(例えば、特許文献2参照。)が提案されている。 In this type of liquid crystal device, the light detecting element detects the indicating means by disposing a condensing means such as a microlens on the display surface side when viewed from the light detecting element, that is, the light detecting element. A technique for increasing detection sensitivity (see, for example, Patent Document 1), and a light-shielding film provided between the light-detecting element and the backlight to shield light emitted from the backlight toward the light-detecting element, thereby detecting the light-detecting element. There has been proposed a technique for increasing the detection sensitivity (see, for example, Patent Document 2).
しかしながら、特許文献1及び2に開示された技術によれば、液晶装置の周囲の光量が低い場合、即ち外光が弱く暗い場合には、表示面を指示する指示手段を特定するための光を検出することが困難となる。また、光検出素子に集光するためのマイクロレンズ等の集光手段を液晶装置に形成した場合には、液晶装置の製造プロセスを煩雑化させてしまい、製造コストの増大を招く。
However, according to the techniques disclosed in
よって、本発明は上記問題点等に鑑みてなされたものであり、例えば、表示面を指示する指等の指示手段の検出感度が高められたタッチパネル機能を有する液晶装置、及びそのような液晶装置を具備してなる電子機器を提供することを課題とする。 Therefore, the present invention has been made in view of the above-described problems. For example, a liquid crystal device having a touch panel function in which the detection sensitivity of an instruction unit such as a finger indicating a display surface is increased, and such a liquid crystal device. It is an object to provide an electronic device including the above.
上記課題を解決するために、本発明に係る液晶装置は、第1基板と、前記第1基板に対向するように配置された第2基板と、前記第1基板及び前記第2基板間に挟持された液晶層と、前記第1基板の前記液晶層側と反対の側に配置された光源と、前記第1基板上の表示領域を構成する複数の画素部の夫々の開口領域を互いに隔てる非開口領域に形成され、入射する光量によって指示手段を検出する受光素子と、前記第1基板上において前記受光素子に重なるように前記受光素子の下層側に形成された金属膜と、を備え、前記受光素子は、前記第1基板上に形成された下地膜上に形成されており、前記金属膜は、前記下地膜を部分的に除去することによって形成された凹部の表面に沿って延びるように形成されていることを特徴とする。
また、本発明に係る液晶装置は、第1基板と、前記第1基板に対向するように配置された第2基板と、前記第1基板及び前記第2基板間に挟持された液晶層と、前記第1基板の前記液晶層側と反対の側に配置された光源と、前記第1基板上の表示領域を構成する複数の画素部の夫々の開口領域を互いに隔てる非開口領域に形成され、入射する光量によって指示手段を検出する受光素子と、前記第1基板上において前記受光素子に重なるように前記受光素子の下層側に形成された金属膜と、を備え、前記金属膜は、前記受光素子が形成される素子領域よりも広く島状に形成されていることを特徴とする。
In order to solve the above-described problem, a liquid crystal device according to the present invention includes a first substrate, a second substrate disposed so as to face the first substrate, and a sandwich between the first substrate and the second substrate. A liquid crystal layer formed on the first substrate, a light source disposed on the side opposite to the liquid crystal layer side of the first substrate, and a plurality of pixel regions constituting a display region on the first substrate. A light receiving element that is formed in the opening region and detects the indication means by the amount of incident light; and a metal film formed on the lower layer side of the light receiving element so as to overlap the light receiving element on the first substrate, The light receiving element is formed on a base film formed on the first substrate, and the metal film extends along a surface of a recess formed by partially removing the base film. It is formed .
The liquid crystal device according to the present invention includes a first substrate, a second substrate disposed so as to face the first substrate, a liquid crystal layer sandwiched between the first substrate and the second substrate, A light source disposed on the opposite side of the first substrate to the liquid crystal layer side and a non-opening region that separates opening regions of a plurality of pixel portions constituting a display region on the first substrate from each other; A light-receiving element that detects the indication means according to the amount of incident light, and a metal film formed on a lower layer side of the light-receiving element so as to overlap the light-receiving element on the first substrate, the metal film including the light-receiving element It is characterized by being formed in an island shape wider than the element region where the element is formed.
本発明に係る液晶装置によれば、当該液晶装置の動作時には、例えば、第1基板上に形成された画素電極と、第2基板に形成された対向電極との間に挟持された液晶層の配向が制御されることによって光源光が変調され、当該変調光によって表示領域に所望の画像が表示される。 According to the liquid crystal device of the present invention, during operation of the liquid crystal device, for example, the liquid crystal layer sandwiched between the pixel electrode formed on the first substrate and the counter electrode formed on the second substrate. The light source light is modulated by controlling the orientation, and a desired image is displayed in the display area by the modulated light.
受光素子は、基板上の表示領域を構成する複数の画素部の夫々の開口領域を互いに隔てる非開口領域に形成されている。ここで、「開口領域」とは、第1基板上に設けられた不透明な膜或いは配線等によって規定されており、画像表示に寄与する光が透過可能な画素内の領域、あるいは外光を利用した反射モードでの表示領域をいう。逆に、画素内に形成された不透明な膜或いは配線によって光が透過しない領域、言い換えれば、画素内において表示に寄与しない領域は、「非開口領域」と呼ばれることになる。 The light receiving element is formed in a non-opening region that separates the opening regions of the plurality of pixel portions constituting the display region on the substrate. Here, the “open area” is defined by an opaque film or wiring provided on the first substrate, and uses an area in the pixel through which light contributing to image display can be transmitted, or outside light. The display area in the reflection mode. Conversely, a region where light is not transmitted by an opaque film or wiring formed in the pixel, in other words, a region that does not contribute to display in the pixel is called a “non-opening region”.
金属膜は、第1基板上において受光素子に重なるように受光素子の下層側に形成されており、表示領域に入射する入射光を反射する。このような金属膜は、三次元的に見て受光素子及び反射膜間に入射した入射光を受光素子に向かって反射する。したがって、金属膜は、表示面から入射した入射光のうち受光素子に照射されなかった光を受光素子に照射できる。このような金属膜によれば、液晶装置の周囲の光が弱い場合、即ち外光の光量が低い場合であっても、受光素子による指示手段の検出感度を高めることが可能である。
The metal film is formed on the lower layer side of the light receiving element so as to overlap the light receiving element on the first substrate, and reflects incident light incident on the display region. Such a metal film reflects incident light incident between the light receiving element and the reflective film in a three-dimensional manner toward the light receiving element. Therefore, the metal film can irradiate the light receiving element with light that has not been irradiated to the light receiving element among incident light incident from the display surface. According to such a metal film, even when the ambient light of the liquid crystal device is weak, that is, when the amount of external light is low, it is possible to increase the detection sensitivity of the pointing means by the light receiving element.
よって、本発明に係る液晶装置によれば、表示面を指示する指示手段に遮られなかった外光、或いは指示手段によって反射された光が入射光として表示面に入射し、当該入射光を反射膜で反射することによって、受光素子に直接照射されなかった入射光を受光素子に照射することが可能であるため、例えば外光が弱い場合でも受光素子が指示手段を検出する検出感度を高めることが可能である。 Therefore, according to the liquid crystal device according to the present invention, external light that is not blocked by the instruction unit that indicates the display surface or light that is reflected by the instruction unit is incident on the display surface as incident light, and the incident light is reflected. By reflecting on the film, it is possible to irradiate the light receiving element with incident light that has not been directly irradiated to the light receiving element. For example, even when the outside light is weak, the detection sensitivity of the light receiving element to detect the indicating means is increased. Is possible.
本発明に係る液晶装置の一の態様では、前記受光素子は、前記第1基板上に形成された下地膜上に形成されており、前記反射膜は、前記下地膜を部分的に除去することによって形成された凹部の表面に沿って延びるように形成されていてもよい。 In one aspect of the liquid crystal device according to the present invention, the light receiving element is formed on a base film formed on the first substrate, and the reflective film partially removes the base film. It may be formed so as to extend along the surface of the recess formed by.
この態様によれば、下地膜が部分的に除去された凹部の形状に応じて、入射光に対する反射膜の角度を調整できる。したがって、下地膜を部分的に除去してなる凹部の形状を調節することによって入射光を受光素子に集光する金属膜の集光能力を高めることが可能である。
According to this aspect, the angle of the reflective film with respect to incident light can be adjusted according to the shape of the recess from which the base film is partially removed. Therefore, it is possible to enhance the light condensing ability of the metal film that condenses incident light on the light receiving element by adjusting the shape of the recess formed by partially removing the base film.
本発明に係る液晶装置の他の態様では、前記凹部は、前記第1基板の基板面に交わる平面で前記凹部を切った断面上において前記第1基板上に向かって幅広となるテーパ形状を有していてもよい。 In another aspect of the liquid crystal device according to the present invention, the concave portion has a tapered shape that becomes wider toward the first substrate on a cross section obtained by cutting the concave portion in a plane intersecting the substrate surface of the first substrate. You may do it.
この態様によれば、断面上においてテーパ形状を有する金属膜の表面によって受光素子に効率良く入射光を集光できる。
According to this aspect, incident light can be efficiently condensed on the light receiving element by the surface of the metal film having a tapered shape on the cross section.
本発明に係る液晶装置の他の態様では、前記金属膜は、前記光源から出射された光源光が前記下層側から前記受光素子に照射されないように前記光源光を射光する遮光膜として兼用されていてもよい。
In another aspect of the liquid crystal device according to the present invention, the metal film is also used as a light-shielding film that emits the light source light so that the light source light emitted from the light source is not irradiated on the light receiving element from the lower layer side. May be.
この態様によれば、光源光が受光素子に照射されないことから、表示面に所望の画像を表示している状態で、受光素子は指示手段を確実に検出できる。より具体的には、光源光が受光素子に照射されないため、光源光が直接受光素子に照射されることによって発生するノイズを低減できるからである。 According to this aspect, since the light source light is not irradiated onto the light receiving element, the light receiving element can reliably detect the indication means while displaying a desired image on the display surface. More specifically, since the light source light is not irradiated to the light receiving element, it is possible to reduce noise generated when the light source light is directly irradiated to the light receiving element.
本発明に係る液晶装置の他の態様では、前記反射膜は、金属膜であってもよい。 In another aspect of the liquid crystal device according to the present invention, the reflective film may be a metal film.
この態様によれば、他の材料を用いて反射膜を形成する場合に比べて、反射膜が入射光を反射する反射率を高く設定でき、反射膜による受光素子への集光能力を高めることが可能である。 According to this aspect, compared with the case where the reflective film is formed using other materials, the reflectance at which the reflective film reflects incident light can be set higher, and the light collection ability of the reflective film to the light receiving element can be increased. Is possible.
本発明に係る電子機器は上記課題を解決するために、上述した本発明の液晶装置を具備してなる。 In order to solve the above problems, an electronic device according to the present invention includes the above-described liquid crystal device of the present invention.
本発明に係る電子機器によれば、上述した本発明に係る液晶装置を具備してなるので、高品位の表示が可能な、投射型表示装置、携帯電話、電子手帳、ワードプロセッサ、ビューファインダ型又はモニタ直視型のビデオテープレコーダ、ワークステーション、テレビ電話、POS端末、タッチパネルなどの各種電子機器を実現できる。また、本発明に係る電子機器として、例えば電子ペーパなどの電気泳動装置等も実現することが可能である。 According to the electronic apparatus according to the present invention, the liquid crystal device according to the present invention described above is included, so that a projection display device, a mobile phone, an electronic notebook, a word processor, a viewfinder type capable of high-quality display, or Various electronic devices such as a monitor direct-view video tape recorder, a workstation, a videophone, a POS terminal, and a touch panel can be realized. In addition, as an electronic apparatus according to the present invention, for example, an electrophoretic device such as electronic paper can be realized.
本発明に係る液晶装置の製造方法は上記課題を解決するために、第1基板と、前記第1基板上において前記第1基板に対向するように配置された第2基板と、前記第1基板及び前記第2基板間に挟持された液晶層と、前記第1基板から見て、指示手段が指示する表示面の反対側に設けられた光源と、前記第1基板上の表示領域を構成する複数の画素部とを有する液晶装置を製造するための液晶装置の製造方法であって、前記第1基板上において互いに平面的に重ならないP型半導体領域、低抵抗領域及びN型半導体領域を有する受光素子が形成されるべき素子領域に重なるように反射膜を形成する工程と、前記反射膜の上層側に前記受光素子を形成する際に、前記表示領域における前記複数の画素部の夫々の開口領域を互いに隔てる非開口領域において、前記画素部をスイッチング制御する半導体素子を形成する工程とを備える。 In order to solve the above problems, a method of manufacturing a liquid crystal device according to the present invention includes a first substrate, a second substrate disposed on the first substrate so as to face the first substrate, and the first substrate. And a liquid crystal layer sandwiched between the second substrates, a light source provided on the opposite side of the display surface indicated by the instruction means when viewed from the first substrate, and a display area on the first substrate. A method of manufacturing a liquid crystal device for manufacturing a liquid crystal device having a plurality of pixel portions, comprising a P-type semiconductor region, a low-resistance region, and an N-type semiconductor region that do not overlap each other on the first substrate. A step of forming a reflective film so as to overlap an element region in which the light receiving element is to be formed; and when forming the light receiving element on the upper layer side of the reflective film, each opening of the plurality of pixel portions in the display region Non-open area that separates areas from each other In, and forming a semiconductor element for switching controls the pixel portion.
本発明に係る液晶装置の製造方法によれば、上述した液晶装置を製造可能であると共に、受光素子及び半導体素子を共通の工程によって形成できるため、受光素子及び半導体素子を別々の工程によって形成する場合に比べて液晶装置の製造プロセスを簡便化できる。 According to the method for manufacturing a liquid crystal device according to the present invention, the above-described liquid crystal device can be manufactured, and the light receiving element and the semiconductor element can be formed by a common process. Therefore, the light receiving element and the semiconductor element are formed by separate processes. Compared to the case, the manufacturing process of the liquid crystal device can be simplified.
本発明のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施形態から明らかにされる。 Such an operation and other advantages of the present invention will become apparent from the embodiments described below.
以下、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各実施形態を説明する。 Hereinafter, embodiments of a liquid crystal device and an electronic apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings.
<1:液晶装置>
<1−1:液晶装置の全体構成>
先ず、図1及び図2を参照しながら、本実施形態に係る液晶装置1の全体構成を説明する。図1は、TFTアレイ基板をその上に形成された各構成要素と共に対向基板の側から見た液晶装置1の平面図であり、図2は、図1のII−II´断面図である。本実施形態に係る液晶装置1は、駆動回路内蔵型のTFTアクティブマトリクス駆動方式で駆動される。
<1: Liquid crystal device>
<1-1: Overall Configuration of Liquid Crystal Device>
First, the overall configuration of the
図1及び図2において、液晶装置1では、本発明の「第1基板」の一例であるTFTアレイ基板10と、本発明の「第2基板」の一例である対向基板20とが対向配置されている。TFTアレイ基板10及び対向基板20間に液晶層50が封入されており、TFTアレイ基板10及び対向基板20は、複数の画素部が設けられる表示領域たる画像表示領域10aの周囲に位置するシール領域に設けられたシール材52により相互に接着されている。
1 and 2, in the
シール材52は、両基板を貼り合わせるための、例えば紫外線硬化樹脂、熱硬化樹脂等からなり、製造プロセスにおいてTFTアレイ基板10上に塗布された後、紫外線照射、加熱等により硬化させられたものである。シール材52中には、TFTアレイ基板10と対向基板20との間隔(基板間ギャップ)を所定値とするためのグラスファイバ或いはガラスビーズ等のギャップ材が散布されている。
The sealing
シール材52が配置されたシール領域の内側に並行して、画像表示領域10aの額縁領域を規定する遮光性の額縁遮光膜53が、対向基板20側に設けられている。但し、このような額縁遮光膜53の一部又は全部は、TFTアレイ基板10側に内蔵遮光膜として設けられてもよい。尚、画像表示領域10aの周辺に位置する周辺領域が存在する。言い換えれば、本実施形態においては特に、TFTアレイ基板10の中心から見て、この額縁遮光膜53より以遠が周辺領域として規定されている。
A light-shielding frame light-shielding
周辺領域のうち、シール材52が配置されたシール領域の外側に位置する領域には、データ線駆動回路101及び外部回路接続端子102がTFTアレイ基板10の一辺に沿って設けられている。走査線駆動回路104は、この一辺に隣接する2辺に沿い、且つ、額縁遮光膜53に覆われるようにして設けられている。更に、このように画像表示領域10aの両側に設けられた二つの走査線駆動回路104間をつなぐため、TFTアレイ基板10の残る一辺に沿い、且つ、額縁遮光膜53に覆われるようにして複数の配線105が設けられている。
A data
TFTアレイ基板10上の周辺領域には、後述する光センサを含むセンサ部を制御するためのセンサ制御回路部201が形成されている。外部回路接続端子102は、外部回路及び液晶装置1を電気的に接続する接続手段の一例であるフレキシブル基板200に設けられた接続端子に接続されている。液晶装置1が有するバックライトは、FPC200に搭載されたIC回路等から構成されるバックライト制御回路202によって制御される。尚、センサ制御回路部201及びバックライト制御回路202の夫々は、液晶装置1に内蔵されていてもよいし、液晶装置1の外部に形成されていてもよい。
In the peripheral region on the
対向基板20の4つのコーナー部には、両基板間の上下導通端子として機能する上下導通材106が配置されている。他方、TFTアレイ基板10にはこれらのコーナー部に対向する領域において上下導通端子が設けられている。これらにより、TFTアレイ基板10と対向基板20との間で電気的な導通をとることができる。
Vertical
図2において、TFTアレイ基板10上には、画素スイッチング用のTFTや走査線、データ線等の配線が形成された後の画素電極9a上に、配向膜が形成されている。他方、対向基板20上には、対向電極21の他、格子状又はストライプ状の遮光膜23、更には最上層部分に配向膜が形成されている。液晶層50は、例えば一種又は数種類のネマティック液晶を混合した液晶からなり、これら一対の配向膜間で、所定の配向状態をとる。液晶装置1によって表示される画像は、対向基板20の両面のうち液晶層50に面しない側の表示面20sに表示される。尚、本実施形態では、説明の便宜上、偏光板及びカラーフィルタの図示を省略しているが、対向基板20上に偏光板及びカラーフィルタが配置されている場合には、図中において、液晶装置1の最上面が表示面になる。
In FIG. 2, on the
液晶装置1は、図中TFTアレイ基板10の下側に配置されたバックライト206を備えている。バックライト206は、本発明の「光源」の一例であり、表示面20sの裏面側に配置されている。バックライト206は、発光ダイオードの一例である点状光源の半導体発光素子が平面的に配列されることによって構成されている。バックライト206は、有機EL素子等の発光ダイオードを含んで構成されていてもよい。また、導光体により側面に配置された光源からの光を面状に発光させるサイドライト方式のバックライトが用いられてもよい。
The
尚、図1及び図2に示したTFTアレイ基板10上には、これらのデータ線駆動回路101、走査線駆動回路104等の駆動回路に加えて、画像信号線上の画像信号をサンプリングしてデータ線に供給するサンプリング回路、複数のデータ線に所定電圧レベルのプリチャージ信号を画像信号に先行して各々供給するプリチャージ回路、製造途中や出荷時の当該電気光学装置の品質、欠陥等を検査するための検査回路等を形成してもよい。
1 and 2, on the
<1−2:液晶装置の回路構成>
次に、図3及び図4を参照しながら、液晶装置1の回路構成を説明する。図3は、液晶装置1の主要な回路構成を示したブロック図であり、図4は、センサ制御回路部201の詳細な回路構成を示したブロック図である。
<1-2: Circuit Configuration of Liquid Crystal Device>
Next, the circuit configuration of the
図3において、液晶装置1は、センサ制御回路部201、バックライト制御回路部202、表示制御回路部203、センサ部204、表示部205、及びバックライト206を備えて構成されている。
In FIG. 3, the
表示部205は、TFTアレイ基板10上の画像表示領域10aに形成された複数の画素部から構成されている。表示制御回路部203は、走査線駆動回路104及びデータ線駆動回路101を備えて構成されており、外部回路部207から供給される画像信号を含む各種信号に応じた画像を表示部205が表示可能なように表示部205の動作を制御する。センサ部204は、表示部205と共に、TFTアレイ基板10上の画像表示領域10aに形成されている。
The
センサ制御回路部201は、センサ部204の動作を制御すると共に、バックライト206から出射される光源光の光強度を変更するための信号をバックライト制御回路部202に供給する。
The sensor
ここで、図4を参照しながら、センサ制御回路部201の詳細な構成を説明する。図4に示すように、センサ制御回路部201は、画像処理回路部201a、及びメモリ201bを備えて構成されている。画像処理回路部201aは、表示面20sを指示する指等の指示手段が検出される際に、当該指示手段が撮像された画像のデータを処理する。メモリ201bは、画像処理回路部201aから供給されたデータを記憶する。画像処理回路部201aは、メモリ201bに記憶されたデータを適時読み出し、指示手段の位置を特定する際に利用する。
Here, a detailed configuration of the sensor
再び、図3において、バックライト制御回路部202は、外部回路部207及びセンサ制御回路部201の夫々から供給された信号に基づいてバックライト206の動作を制御する。バックライト206は、外部回路部207からバックライト制御回路部202を介して供給される画像信号に応じた画像を表示面に表示するための表示光を出射する。尚、このような表示光が指示手段によって反射された反射光は、指示手段によって遮られなかった外光と共に、センサ部204によって検出され、指示手段を検出する際に利用される。
In FIG. 3 again, the backlight
<1−3:画素部の構成>
次に、図5乃至図9を参照しながら、液晶装置1の画素部の構成を詳細に説明する。図5は、液晶装置1の画像表示領域10aを構成するマトリクス状に形成された複数の画素における各種素子、配線等の等価回路であり、図6は、画素部と共にセンサ部204の等価回路を示した等価回路である。図7は、TFTアレイ基板上に形成された画素部の平面図である。図8は、図7のVIII−VIII´断面図である。図9は、図7のIX−IX´断面図である。尚、図7乃至図9においては、各層・各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層・各部材ごとに縮尺を異ならしめてある。また、図8及び図9では、画素電極9aより下層側の構造を詳細に図示している。
<1-3: Configuration of Pixel Unit>
Next, the configuration of the pixel portion of the
図5において、液晶装置1の画像表示領域10aを構成するマトリクス状に形成された複数の画素部72の夫々は、赤色を表示するサブ画素部72R、緑色を表示するサブ画素部72G、及び青色を表示するサブ画素部72Bを含んで構成されている。したがって、液晶装置1は、カラー画像を表示可能な表示装置である。
In FIG. 5, each of a plurality of
サブ画素部72R、72G及び72Bの夫々は、画素電極9a、TFT30、及び液晶素子50aを備えている。TFT30は、画素電極9aに電気的に接続されており、液晶装置1の動作時に画素電極9aをスイッチング制御する。画像信号が供給されるデータ線6aは、TFT30のソースに電気的に接続されている。データ線6aに書き込む画像信号S1、S2、・・・、Snは、この順に線順次に供給しても構わないし、相隣接する複数のデータ線6a同士に対して、グループ毎に供給するようにしてもよい。
Each of the
TFT30のゲートに走査線3aが電気的に接続されており、液晶装置1は、所定のタイミングで、走査線3aにパルス的に走査信号G1、G2、・・・、Gmを、この順に線順次で印加するように構成されている。画素電極9aは、TFT30のドレインに電気的に接続されており、スイッチング素子であるTFT30を一定期間だけそのスイッチを閉じることにより、データ線6aから供給される画像信号S1、S2、・・・、Snが所定のタイミングで書き込まれる。画素電極9aを介して液晶に書き込まれた所定レベルの画像信号S1、S2、・・・、Snは、対向基板に形成された対向電極との間で一定期間保持される。
The
液晶層50に含まれる液晶は、印加される電圧レベルにより分子集合の配向や秩序が変化することにより、光を変調し、階調表示を可能とする。ノーマリーホワイトモードであれば、各サブ画素部の単位で印加された電圧に応じて入射光に対する透過率が減少し、ノーマリーブラックモードであれば、各サブ画素部の単位で印加された電圧に応じて入射光に対する透過率が増加され、全体として液晶装置1からは画像信号に応じたコントラストをもつ光が出射される。蓄積容量70は、画像信号がリークすることを防ぐために、画素電極9aと対向電極との間に形成される液晶素子50aと並列に付加されている。
The liquid crystal contained in the
図6において、センサ部204は、TFTアレイ基板10上の画像表示領域10aにおいて画素部72毎に形成されており、TFT220及びフォトダイオード212を備えて構成されている。
In FIG. 6, the
TFT220のゲートは、プリチャージ線301に電気的に接続されており、そのソース及びドレインの夫々は、センサ出力線304、及び接地された配線305の夫々に電気的に接続されている。
The gate of the
TFT220は、センサ制御回路部201からセンサプリチャージ線301を介して供給されたプリチャージ制御信号に応じてオンオフが切り換えられる。TFT220がオフ状態からオン状態に切り換えられた際に、フォトダイオード212に生じた光電流に応じた出力信号がセンサ出力線304に出力される。
The
次に、図7乃至図9を参照しながら、画素部の具体的な構成を説明する。尚、図7では、一の画素部を構成する3つのサブ画素部の一つと、該一の画素部に設けられたフォトダイオードとを図示してある。 Next, a specific configuration of the pixel portion will be described with reference to FIGS. Note that FIG. 7 illustrates one of the three sub-pixel portions constituting one pixel portion and a photodiode provided in the one pixel portion.
図7において、TFT30は、ポリシリコン層等の半導体層1aを含んで構成されており、そのソースはコンタクトホール81を介してデータ線6aに電気的に接続されている。走査線3aの一部は、半導体層1aに重なるように延びており、TFT30のゲート電極3a1を構成する。TFT30のドレインは、コンタクトホール82を介して中継層90に電気的に接続されている。中継層90は、不図示の中継配線を介して画素電極9aに電気的に接続されている。画素電極9aは、TFT30のオンオフに応じて供給される画像信号に応じて駆動される。容量配線300は、蓄積容量70が有する一対の電極の一方であり、蓄積容量70が有する誘電体層の一部として機能する半導体層1aの一部と重なっている。
In FIG. 7, the
フォトダイオード212は、本発明の「受光素子」の一例である。フォトダイオード212は、互いに平面的に重ならないP型半導体領域、低抵抗領域及びN型半導体領域を有する横型PINダイオード等の汎用の半導体素子であり、液晶装置1の他の構成要素と共にTFTアレイ基板10上に形成されている。配線304及び305の夫々は、コンタクトホール83及び84の夫々を介してフォトダイオード212に電気的に接続されている。フォトダイオード212に照射された光に応じてフォトダイオード212に発生する光電流は、TFT220を介してセンサ出力線304に読み出される。
The
フォトダイオード212は、画像表示領域10aを構成する複数の画素部の夫々の開口領域を互いに隔てる非開口領域に形成されている。より具体的には、フォトダイオード212は、TFTアレイ基板10上において、配線304及び305等の不透明な配線部、及び後述する反射膜91が形成されている領域、即ちバックライト206から出射された光源光が実質的に透過しない非開口領域に形成されている。このような非開口領域は、光源光を実質的に透過させることが可能な各画素部の開口領域を互いに隔てている。
The
図8及び図9において、液晶装置1は、TFTアレイ基板10上において順次形成された複数の絶縁層41、42、43、44、45及び46、反射膜91、フォトダイオード212、TFT30、並びに画素電極9aを備えている。
8 and 9, the
フォトダイオード212が有する半導体層212aは、P型半導体領域212p、低抵抗領域212i、及びN型半導体領域212nから構成されている。したがって、フォトダイオード212は、TFTアレイ基板10の基板面に沿って順次P型半導体領域212p、低抵抗領域212i、及びN型半導体領域212nが形成された横型PINダイオードである。
The
TFT30が有する半導体層1aは、ポリシリコン層に不純物がドープされたN型不純物領域1d、LDD領域1b、チャネル領域1a´、LDD領域1c、及びN型不純物領域1eから構成されている。
The
絶縁層41は、本発明の「下地膜」の一例であり、TFTアレイ基板10上に形成されている。反射膜91は、TFTアレイ基板10上に形成された絶縁層41が部分的に除去されることによって形成された凹部92に形成されている。図7乃至図9に示すように、反射膜91は、TFTアレイ基板10上においてフォトダイオード212に重なるようにフォトダイオード212の下層側に形成されている。したがって、反射膜91は、三次元的に見てフォトダイオード212及び反射膜91間に入射した入射光、即ち表示面20sに入射する外光、或いは表示面20sを指示する指示手段によって反射された反射光をフォトダイオード212に向かって反射する。
The insulating
このような反射膜91は、表示面20sから入射した入射光のうちフォトダイオード212に照射されなかった光をフォトダイオード212に照射できる。反射膜91によれば、液晶装置1の周囲の光が弱い場合、即ち外光の光量が低い場合であっても、フォトダイオード212による指示手段の検出感度を高めることが可能である。
Such a
加えて、液晶装置1においては、反射膜91は、絶縁層41を部分的に除去することによって形成された凹部92の表面に沿って延びるように形成されていてもよい。したがって、TFTアレイ基板10の基板面に交わる面で液晶装置1を切った断面において、絶縁層41が部分的に除去された凹部92の形状に応じて、入射光に対する反射膜91の表面の角度を調整できる。したがって、凹部92の形状を調節することによって入射光をフォトダイオード212に集光する反射膜91の集光能力を高めることが可能である。
In addition, in the
特に、本実施形態では、凹部92の断面形状は、TFTアレイ基板10の基板面に交わる平面で凹部92を切った断面上においてTFTアレイ基板10上に向かって幅広となるテーパ形状を有している。反射膜91の表面のうち凹部92の傾斜面に沿って延びる側面91aは、TFTアレイ基板10の基板面に対して斜めに傾斜しており、図8及び図9中の上側から反射膜91に入射する入射光をフォトダイオード212に向かって集光できる。したがって、反射膜91によれば、フォトダイオード212に効率良く入射光を集光でき、フォトダイオード212が指示手段を検出する検出感度を高めることが可能である。
In particular, in this embodiment, the cross-sectional shape of the
加えて、反射膜91は、図中、TFTアレイ基板10の下側に配置されたバックライト206から出射された光源光がフォトダイオード212に照射されないように光源光を遮光する遮光膜として兼用されている。したがって、反射膜91によれば、光源光がフォトダイオード212に照射されないことから、表示面20sに所望の画像を表示している状態で、フォトダイオード212は指示手段を確実に検出できる。より具体的には、光源光がフォトダイオード212に照射されないため、光源光が直接フォトダイオード212に照射されることによって発生するノイズを低減できるため、センサ部204が指示手段を検出する検出感度を高めることが可能である。
In addition, the
尚、反射膜91は、単層の金属膜、或いは、最上層に金属膜が形成された多層膜構造から構成されており、他の膜材料或いは他の多層構造から構成されている場合に比べて光の反射率が高められており、効果的に入射光をフォトダイオード212に集光できる。
The
よって、液晶装置1によれば、表示面20sを指示する指示手段によって遮られなかった外光、或いは指示手段によって反射された光が入射光として表示面20sに入射し、当該入射光を反射膜91で反射することによって、フォトダイオード212に直接照射されなかった入射光をフォトダイオード212に照射することが可能であり、例えば外光が弱い場合でもフォトダイオード212が指示手段を検出する検出感度を高めることが可能である。
Therefore, according to the
<2:液晶装置の製造方法>
次に、図10乃至図13を参照しながら、液晶装置1の製造方法を説明する。図10及び図11は、図8に対応する断面における主要な製造工程を順に示した工程断面図であり、図12及び図13は、図9に対応する断面において、図10及び図11に示した各工程に対応する工程を順に示した工程断面図である。
<2: Manufacturing method of liquid crystal device>
Next, a method for manufacturing the
図10(a)及び図12(a)に示すように、絶縁層41を汎用のエッチング法を用いて凹部92を形成した後、反射膜91を形成する。反射膜91は、後述する工程によって反射膜91上に形成されるべきフォトダイオード212が形成される素子領域に平面的に見て重なるように形成される。
As shown in FIGS. 10A and 12A, after forming the
尚、絶縁層41を部分的に除去する条件を便宜変更することによって、所望の傾斜面を有する凹部92を形成可能である。次に、図10(b)及び図12(b)に示すように、絶縁層42を形成した後、TFT30を形成する工程と共通の工程を利用して同時にフォトダイオード212を形成する。したがって、本実施形態に係る液晶装置の製造方法によれば、TFT30及びフォトダイオード212を別々の工程によって形成する場合に比べて、液晶装置1の製造プロセスを簡略化できる。TFT30及びフォトダイオード212上には絶縁層43及び44が順次形成される。絶縁層43は、ゲート電極3a1を形成する前に形成されており、TFT30のゲート絶縁膜となる。
Note that the
次に、図11(c)及び図13(c)に示すように、レジスト層60を形成し、半導体層1a及び212aまで貫通するように穴部81a、82a、83a及び84aを形成する。次に、図11(d)及び図13(d)に示すように、これら穴部81a、82a、83a及び84a内に導電膜を形成することによってコンタクトホール81、82、83及び84を形成する。その後、順に絶縁層45及び46、並びにTFT30に電気的に接続される画素電極9aを形成し、画素電極9aの上層部分を構成する各要素を形成し、図8及び図9に示した液晶装置1が形成される。
Next, as shown in FIGS. 11C and 13C, a resist
<3:電子機器>
次に、図14及び図15を参照しながら、上述した液晶装置を具備してなる電子機器の実施形態を説明する。
<3: Electronic equipment>
Next, an embodiment of an electronic apparatus including the above-described liquid crystal device will be described with reference to FIGS.
図14は、上述した液晶装置が適用されたモバイル型のパーソナルコンピュータの斜視図である。図14において、コンピュータ1200は、キーボード1202を備えた本体部1204と、上述した液晶装置を含んでなる液晶表示ユニット1206とから構成されている。液晶表示ユニット1206は、液晶パネル1005の背面にバックライトを付加することにより構成されており、外光の光強度が変化しても確実に情報を入力できるタッチパネル機能を有している。
FIG. 14 is a perspective view of a mobile personal computer to which the above-described liquid crystal device is applied. In FIG. 14, a
次に、上述した液晶装置を携帯電話に適用した例について説明する。図15は、本実施形態の電子機器の一例である携帯電話の斜視図である。図15において、携帯電話1300は、複数の操作ボタン1302とともに、反射型の表示形式を採用し、且つ上述した液晶装置と同様の構成を有する液晶装置1005を備えている。携帯電話1300によれば、指等の指示手段によって表示面を介して正確に情報を入力可能である。
Next, an example in which the above-described liquid crystal device is applied to a mobile phone will be described. FIG. 15 is a perspective view of a mobile phone which is an example of the electronic apparatus of the present embodiment. In FIG. 15, a
1・・・液晶装置、10・・・TFTアレイ基板、20・・・対向基板、50・・・液晶層、72・・・画素部、91・・・反射膜203・・・表示制御回路部、204・・・センサ部、206・・・バックライト、212・・・フォトダイオード
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記第1基板に対向するように配置された第2基板と、
前記第1基板及び前記第2基板間に挟持された液晶層と、
前記第1基板の前記液晶層側と反対の側に配置された光源と、
前記第1基板上の表示領域を構成する複数の画素部の夫々の開口領域を互いに隔てる非開口領域に形成され、入射する光量によって指示手段を検出する受光素子と、
前記第1基板上において前記受光素子に重なるように前記受光素子の下層側に形成された金属膜と、
を備え、前記受光素子は、前記第1基板上に形成された下地膜上に形成されており、前記金属膜は、前記下地膜を部分的に除去することによって形成された凹部の表面に沿って延びるように形成されていることを特徴とする液晶装置。 A first substrate;
A second substrate disposed to face the first substrate;
A liquid crystal layer sandwiched between the first substrate and the second substrate;
A light source disposed on a side opposite to the liquid crystal layer side of the first substrate ;
A light-receiving element that is formed in a non-opening region that separates the opening regions of the plurality of pixel units constituting the display region on the first substrate, and that detects the indication means by the amount of incident light ;
And a metal film formed on the lower layer side of the light receiving elements so as to overlap the light receiving element in the first substrate,
The light receiving element is formed on a base film formed on the first substrate, and the metal film is along a surface of a recess formed by partially removing the base film. A liquid crystal device characterized by being formed so as to extend .
前記第1基板に対向するように配置された第2基板と、A second substrate disposed to face the first substrate;
前記第1基板及び前記第2基板間に挟持された液晶層と、A liquid crystal layer sandwiched between the first substrate and the second substrate;
前記第1基板の前記液晶層側と反対の側に配置された光源と、A light source disposed on a side opposite to the liquid crystal layer side of the first substrate;
前記第1基板上の表示領域を構成する複数の画素部の夫々の開口領域を互いに隔てる非開口領域に形成され、入射する光量によって指示手段を検出する受光素子と、A light-receiving element that is formed in a non-opening region that separates the opening regions of the plurality of pixel units constituting the display region on the first substrate, and that detects the indication means by the amount of incident light;
前記第1基板上において前記受光素子に重なるように前記受光素子の下層側に形成された金属膜と、A metal film formed on a lower layer side of the light receiving element so as to overlap the light receiving element on the first substrate;
を備え、前記金属膜は、前記受光素子が形成される素子領域よりも広く島状に形成されていることを特徴とする液晶装置。The liquid crystal device is characterized in that the metal film is formed in an island shape wider than an element region in which the light receiving element is formed.
を特徴とする請求項1に記載の液晶装置。 The recess, in claim 1, characterized in that it has a tapered shape which becomes wider toward the first substrate on section cut said recess in a plane intersecting the substrate surface of the first substrate The liquid crystal device described.
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