JP5175136B2 - 電気光学装置及び電子機器 - Google Patents

Description

本技術は、例えば、指等の指示手段が表示面を指示することによって当該表示面を介して各種情報を入力可能なタッチパネル機能を有する液晶装置等の電気光学装置、及びそのような電気光学装置を具備してなる直視型ディスプレイ等の電子機器の技術分野に関する。

この種の電気光学装置の一例である液晶装置では、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、及び指等の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によって検知され、当該液晶装置への情報の入力が可能になっている。

タッチパネル機能を備えた液晶装置では、例えば、画像が表示される表示領域のうち指等の指示手段に重なる領域に配置された光センサ、言い換えれば指示手段の影に重なる領域に配置された光センサが、指示手段の影に対応した入射光の光量を検出する。指示手段に重ならない領域に配置された光センサは、指示手段によって遮られない外光を入射光としてその光量を検出し、光量の差に応じた各画像部分の階調レベルに差が設けられた画像が取得される。したがって、この種の液晶装置では、画像を表示する表示面から入射する入射光の光量を検出し、各光センサによって検出された入射光の光量の夫々に応じて階調レベルが特定された画像部分からなる画像に基づいて指示手段の位置が検出可能になる。非特許文献１によれば、表示領域に入射する外光（可視光）の強度が高い時には、指等の指示手段の影を検出し、外光（可視光）の強度が低い時には、表示面から出射された光のうち指等の指示手段によって反射された反射光を検出することによって、指示手段の位置及び形状を検出する技術が開示されている。

また、特許文献１によれば、指等の指示手段を検出する際に、外光の強度と、表示面から出射される表示光の強度との相対的な強度の大小関係に起因して指示手段を検出することが困難となった場合、指示手段によって反射された赤外光を検出することによって当該指示手段の位置等を検出する技術が開示されている。

Touch Panel Function Integrated LCD Using LTPS Technology，N.Nakamura et al，IDW/AD'05 p.1003-1006 特開２００６−３０１８６４号公報

しかしながら、非特許文献１に開示された技術によれば、表示面から出射される表示光の強度と外光の強度と略等しくなった条件下では、表示光のうち指示手段によって反射された反射光の強度及び外光の強度が相互に略等しくなる場合がある。このような場合、反射光及び外光の夫々の強度の差に基づいて、表示領域のうち指示手段が重なる領域とその他の領域とを区別することが困難となり、指示手段の位置等を検出することが困難となる技術的な問題点が生じる。

また、特許文献１に開示された技術によれば、指示手段の検出に赤外光を用いたとしても、指等の指示手段によって反射された反射赤外光と、外光に含まれる赤外光との夫々の強度が略等しい条件下では、非特許文献１と同様の問題点が生じる。

即ち、特定の波長の光を検出することによって指等の指示手段を検出した場合、電気光学装置が使用される使用環境によっては、指示手段の位置及び形状等を特定する正確な情報を取得し、指示手段を検出する検出感度を高めることが困難になる。

よって、本技術は上記問題点等に鑑みてなされたものであり、例えば、当該電気光学装置が使用される使用環境における外光の強度に左右されることなく、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等の電気光学装置、及びそのような電気光学装置を具備してなる直視型ディスプレイ等の電子機器を提供することを課題とする。

本技術に係る電気光学装置は上記課題を解決するために、基板上の表示領域に形成され、前記基板上の一の層に形成された一の半導体層を含む画素スイッチング用素子をそれぞれ有する複数の画素部と、前記表示領域に形成されており、表示面に入射する入射可視光に対する受光感度を示し、前記一の層に前記一の半導体層と互いに共通の工程により形成された他の半導体層の一部を構成する第１受光層を有する第１受光素子と、前記表示領域に形成されており、前記第１受光素子と互いに電気的に並列に接続されて、前記表示面に入射する入射赤外光に対する受光感度を示し、前記一の層と異なる他の層の前記第１受光層と重ならない領域に形成された第２受光層を有する第２受光素子と、前記入射可視光に対する受光感度、及び前記入射赤外光に対する受光感度に基づいて、前記表示面を指示する指示手段を検出する検出手段と、を備える。

本技術に係る電気光学装置によれば、複数の画素部は、基板上の表示領域において、例えば、マトリクス状に配列されている。複数の画素部の輝度は、当該電気光学装置の動作時において、例えば、各画素部の夫々に供給された画像信号に応じて設定される。これにより、表示面の表示領域に画像信号に応じた画像が表示可能となる。

第１受光素子は、前記表示領域に形成されており、当該電気光学装置の表示面に入射する入射可視光に対する受光感度を示す。第１受光素子は、当該電気光学装置の動作時において、表示面の入射した入射可視光に対する感度を示す。ここで、入射可視光は、外光のうち指示手段に遮られなかった可視光成分、或いは指示手段によって反射された可視光成分の両方を含む。第１受光素子は、例えば、入射可視光の光強度に応じた光電流を出力可能に構成されている。

第２受光素子は、前記表示領域に形成されており、前記表示面に入射する入射赤外光に対する受光感度を示す。第２受光素子は、当該電気光学装置の動作時において、表示面の入射した入射赤外光に対する感度を示す。ここで、入射赤外光は、外光のうち指示手段に遮られなかった赤外光成分、或いは指示手段によって反射された赤外光成分の両方を含む。第２受光素子は、例えば、入射赤外光の光強度に応じた光電流、即ち、出力電流を出力可能に構成されている。

このような第１受光素子及び第２受光素子は、受光感度を示す光の波長帯域が相互に異なるように、例えば、素子構造、サイズ、或いは構成材料等の各種素子設計が相互に異なる。

検出手段は、前記入射可視光に対する受光感度、及び前記入射赤外光に対する受光感度に基づいて、前記表示面を指示する指等の指示手段を検出する。より具体的には、例えば、検出手段は、第１受光素子及び第２受光素子の夫々と電気的に接続されており、これら素子から出力された出力電流に基づいて指示手段の位置及び形状等の各種情報を取得可能に構成された回路部である。

したがって、本技術に係る電気光学装置によれば、当該電気光学装置の動作時において、指示手段の位置及び形状等に応じて表示面に各々入射する入射可視光及び入射赤外光の夫々を検出可能であるため、検出可能な光の波長帯域が一種類である一の受光素子を用いて指示手段を検出する場合に比べて、指示手段の検出感度を高めることが可能である。

より具体的には、例えば、外光が強い条件下では、表示領域のうち指示手段が重なる領域では、他の領域に比べて入射可視光の強度が低くなるため、低くなった強度分だけ第１受光素子から出力される出力電流は他の領域の第１受光素子の出力電流より低くなる。表示領域のうち指示手段が重なる領域では、指等の指示手段から表示面に向かって出射される赤外光の強度分に応じて、入射赤外光の強度は、指示手段が重ならない領域より高くなる。よって、外光が強い条件下では、表示領域のうち指示手段が重なる領域において、他の領域より強度が低くなった入射可視光の強度の低下分に応じた出力電流の低下分と、表示領域のうち指示手段が重なる領域における入射赤外光の強度に対応した出力電流の和に基づいて、指示手段をより正確に特定可能になる。

また、外光が弱い条件下では、表示領域のうち指示手段が重なる領域では、表示面から出射される表示光に含まれる可視光のうち指示手段によって反射された反射可視光が第１受光素子に検出される。加えて、第２受光素子は、表示面から出射された表示光に含まれる赤外光のうち指示手段によって反射された反射赤外光を検出する。よって、外光が弱い条件下では、指示手段によって反射された反射可視光が入射可視光として表示面に入射すると共に、指示手段によって反射された反射赤外光が入射赤外光も表示面に入射する。ここで、外光の強度が弱いことに起因して、入射可視光の強度が低く、入射可視光を検出するだけでは指示手段の位置などを正確に特定できないことが想定される。しかしながら、本技術に係る電気光学装置によれば、第２受光素子が、指示手段によって反射された反射赤外光を入射赤外光として検出することから、入射可視光に応じて第１受光素子から出力される出力電流に、入射赤外光に応じて第２受光素子から出力される出力電流を加えた総出力電流に基づいて指示手段を検出することが可能になる。

また、外光が強い条件及び弱い条件の夫々の条件下で指示手段をより正確に検出可能になる場合と同様に、外光及び表示面から出射される表示光の夫々の強度が略等しい条件下でも、入射可視光及び入射赤外光の両方が検出されることによって、各受光素子から出力される出力電流に基づいて指示手段を検出することによって、可視光のみに基づいて指示手段を検出する場合に比べて指示手段の位置及び形状等についてのより正確な情報を取得することが可能になる。

よって、本技術に係る電気光学装置によれば、例えば、外光の強度に左右されることなく確実に指示手段を検出することができ、当該電気光学装置のタッチパネル機能を高めることが可能になる。

前記一の半導体層及び前記他の半導体層は、基板上の一の層に形成されているため、互いに共通の工程によって形成することができる。より具体的には、例えば、ポリシリコン層等の半導体層を一の層に形成した後、一の半導体層及び他の半導体層の夫々を画素スイッチング用素子及び第１受光層の夫々のレイアウトに応じた平面パターンとなるように、同時に、或いは並行してパターニングすることによって、相互に共通の工程で形成可能である。

したがって、この態様によれば、別々の工程によって第１受光素子及び第２受光素子を形成する場合に比べて、電気光学装置の製造プロセスを簡便化することが可能である。

本技術に係る電気光学装置の他の態様では、前記第２受光素子から見て前記表示面の側に形成され、且つ前記第２受光素子に重っており、前記基板から前記表示面に向かう可視光を遮光し、且つ前記入射赤外光を透過する可視光フィルタを備えていてもよい。

この態様によれば、可視光フィルタは、表示領域に画像を表示する際に、基板から表示面に向かう可視光を遮光する。したがって、表示領域のうち第２受光素子が設けられた領域が白く表示される（所謂白抜き表示）ことを防止でき、電気光学装置による画像の表示品位を高めることが可能になる。

本技術に係る電気光学装置の他の態様では、前記基板から見て前記表示面の反対側に配置されており、互いに異なる複数の色光及び赤外光を含む光源光を前記表示領域に向かって出射する光源手段を更に備え、前記画素部は、前記複数の色光の夫々が透過可能な複数のカラーフィルタの夫々を有する複数のサブ画素部を有しており、前記複数のサブ画素部の夫々は、前記複数の色光を変調する光変調素子を有しており、前記複数のカラーフィルタの少なくとも一つのカラーフィルタは、前記赤外光を透過してもよい。

この態様によれば、前記複数の色光の夫々が透過可能な複数のカラーフィルタの夫々を有する複数のサブ画素部を有しているため、液晶素子等の光変調素子の駆動に応じて、例えば、赤色光、緑色光及び青色光を用いたカラー画像を表示可能である。

加えて、前記複数のカラーフィルタの少なくとも一つのカラーフィルタが、前記赤外光を透過可能であるため、指示手段を検出する際に、光源光に含まれる赤外光が指示手段に照射される。指示手段に照射された赤外光は、指示手段によって反射され、入射赤外光として表示面に入射する。したがって、外光に赤外光が殆ど含まれていない条件下、より具体的には、例えば、外光が弱い場合に外光に含まれる可視光の強度だけでなく外光に含まれる赤外光の強度が低い条件下でも、入射赤外光を用いて指示手段を検出ことが可能である。

この態様では、前記光源手段は、蛍光材料を用いて紫外線を前記光源光に変換する蛍光装置であってもよい。

この態様によれば、例えば、冷陰極管等の蛍光装置について蛍光材料を便宜選択することによって、可視光及び赤外光を容易に生成することが可能になる。

本技術に係る電気光学装置の他の態様では、前記光源手段は、入力電流に応じて前記光源光を出射する発光素子を含む発光装置であってもよい。

この態様によれば、入力電流に応じて光源光の強度を変更可能である。したがって、外光の強度に応じて、指示手段を検出可能なように光源光に含まれる可視光及び赤外光の強度を容易に変更可能である。

本技術に係る電気光学装置の他の態様では、前記発光素子は、有機ＥＬ素子であってもよい。

この態様によれば、発光層を構成する発光材料の選択及び層形成条件に応じて、発光装置の発光性能を設定することが可能である。

この態様では、前記発光素子は、半導体発光素子であってもよい。

この態様によれば、例えば、無機の半導体層を発光層とする発光ダイオードを用いて光源光を発生させることが可能である。この態様によれば、特に、無機の半導体材料を用いて構成された発光ダイオードを用いることによって、発光装置の点灯開始時から安定して赤外光を出射可能である。

本技術に係る電気光学装置の他の態様では、前記画素部は、互いに異なる複数の色光の夫々を発光する複数のサブ画素部から構成されており、前記複数のサブ画素部の少なくとも一つのサブ画素部は、前記複数の色光の一の色光と共に前記表示面の側に向かって赤外光を出射する発光素子を有していてもよい。

この態様によれば、例えば、赤色光、緑色光及び青色光等の複数の色光によってカラー画像を表示可能である。前記複数のサブ画素部の少なくとも一つのサブ画素部は、前記複数の色光の一の色光と共に前記表示面の側に向かって赤外光を出射する発光素子を有しているため、これら複数の色光とは別に赤外光を発光する素子を設けなくても、表示面から指示手段に向かって赤外光を出射することが可能である。

本技術に係る電子機器は上記課題を解決するために、上述した本技術の電気光学装置を具備してなる。

本技術に係る電子機器によれば、上述した本技術に係る電気光学装置を具備してなるので、タッチパネル機能を各々有する携帯電話、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、テレビ電話、ＰＯＳ端末等の各種電子機器を実現できる。

本技術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。

以下、図面を参照しながら本技術に係る電気光学装置及び電子機器の各実施形態を説明する。

＜第１実施形態＞
本実施形態では、本技術に係る電気光学装置の一例としてタッチパネル機能を有する液晶装置を挙げている。

＜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１０をその上に形成された各構成要素と共に対向基板２０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。

図１及び図２において、液晶装置１では、ＴＦＴアレイ基板１０と、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と対向基板２０とは、複数の画素部が設けられた表示領域である画像表示領域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。

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。

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。

液晶装置１は、データ線駆動回路１０１、走査線駆動回路１０４、及びセンサ用走査回路２０４を備えている。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おいて、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辺の一方に沿い、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。センサ用走査回路２０４は、画像表示領域１０ａを介して走査線駆動回路１０４に向かい合うように設けられている。走査線駆動回路１０４及びセンサ用走査回路２０４は、額縁遮光膜５３に覆われるように形成された複数の配線１０５によって相互に電気的に接続されている。

ＴＦＴアレイ基板１０上の周辺領域には、後述する光センサ部から出力された出力信号を処理するとともに、光量調整部による光量の絞り量を制御する回路部を含む制御回路部２０１が形成されている。制御回路部２０１または後述するその機能の一部である受光信号処理回路部２１５は画像表示領域１０ａとの接続を簡単にするためにデータ線駆動回路１０１と一体に形成することが好ましい。

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（ＦＰＣ）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。

対向基板２０の４つのコーナー部には、ＴＦＴアレイ基板１０及び対向基板２０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及び対向基板２０間で電気的な導通をとることができる。

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は、第１偏光板３０１、第２偏光板３０２、及び、本技術の「光源手段」の一例であるバックライト２０６を備えている。第１偏光板３０１は、対向基板２０上に配置されている。第２偏光板３０２は、ＴＦＴアレイ基板１０の図中下側においてバックライト２０６及びＴＦＴアレイ基板１０間に配置されている。液晶装置１は、その動作時に、第１偏光板３０１の両面のうち対向基板２０に臨まない側に位置する表示面３０１ｓに画像を表示する。

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等の回路部に加えて、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が形成されていてもよい。

＜１−２：液晶装置の回路構成＞
次に、図３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る。

図３において、液晶装置１は、データ線駆動回路部１０１、走査線駆動回路部１０４、センサ感度調整回路部２０５、センサ用走査回路部２０４、受光信号処理回路２１５、画像処理回路部２１６、及び表示部１１０を備えている。図１に示した制御回路部２０１は、センサ感度調整回路部２０５、受光信号処理回路部２１５及び画像処理回路部２１６を備えて構成されている。

表示部１１０は、後述するようにマトリクス状に配列された複数の画素部７２から構成されている。データ線駆動回路１０１及び走査線駆動回路１０４は、走査信号及び画像信号を所定のタイミングで表示部１１０に供給し、各画素部を駆動する。センサ用走査回路部２０４は、液晶装置１の動作時に、後述する光センサ部を動作させるための信号を各光センサ部に供給する。

受光信号処理回路部２１５は、画像処理回路部２１６と共に、本技術の「検出手段」の一例を構成している。受光信号処理回路部２１５は、ＴＦＴアレイ基板１０上の画像表示領域１０ａに設けられた光センサ部から出力された受光信号を処理する。画像処理回路部２１６は、受光信号処理回路部２１５から供給された処理済信号に基づいて構成される画像データを処理する。画像処理回路部２１６は、表示部１１０が有する複数の光センサ部の夫々の受光信号に基づいて特定された画像から、表示面３０１ｓを指示する指等の指示手段を識別できた場合に、画像表示領域１０ａにおいて表示面３０１ｓを指示する指示手段の位置を特定し、特定された指示手段の位置をタッチ位置情報として外部回路部に出力する。他方、画像処理回路部２１６は、指示手段の位置が特定できない場合には、光センサ部の感度を補正するための補正信号をデータ線駆動回路１０１に供給する。この補正信号に基づいて、後述する光量調節部が入射光の光量を絞る絞り量が光量調節部毎に調節される。

＜１−３：液晶装置の具体的な構成＞
次に、図４乃至図１１を参照しながら、液晶装置１の具体的な構成を詳細に説明する。図４は、液晶装置１の画像表示領域１０ａにおける各種素子、配線等の等価回路である。図５は、図４に示した光検出回路部の電気的な構成を詳細に示した回路図である。図６は、受光素子部１９１の電気的な構成を示した回路図である。図７は、画素部の図式的平面図である。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。図１０は、図のＸ−Ｘ´断面図である。図１１は、図９に示した断面の一部を詳細に示した部分断面図である。図１２は、図１０に示した断面の一部における各種素子の構成を詳細に示した断面図である。

尚、図４では、ＴＦＴアレイ基板１０上にマトリクス状に配置された複数の画素部のうち実質的に画像の表示に寄与する部分の回路構成と共に光検出回路部を示している。図７乃至図１１では、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、該各層・各部材ごとに縮尺を異ならしめてある。受光素子部１９１を構成する受光素子１９１Ｒ、１９１Ｇ及び１９１Ｂの夫々は、物理的には各サブ画素部に配置されているが、説明の便宜上、図４及び図５では、複数のサブ画素部７２Ｒ、７２Ｇ及び７２Ｂの夫々に電気的に接続された光検出回路部２５０に含ませた状態で示されている。

図４を参照しながら、画素部７２の回路構成を説明する。図４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。サブ画素部７２Ｒ、７２Ｇ及び７２Ｂの夫々は、画像表示領域１０ａに形成された複数の光検出回路部２５０の夫々に電気的に接続されている。

サブ画素部７２Ｒ、７２Ｇ及び７２Ｂの夫々は、画素電極９ａ、本技術の「画素スイッチング用素子」の一例であるＴＦＴ３０、及び、本技術の「光変調素子」の一例である液晶素子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。

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。

液晶素子５０ａ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、光源光（即ち、バックライト２０６から各サブ画素部に向かって出射される光）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光源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光源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表示光が出射される。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。容量電極線３００は、蓄積容量７０が有する一対の電極のうち固定電位側の電極である。

次に、図５及び図６を参照しながら、光検出回路部２５０の詳細な回路構成を説明する。

図５において、光検出回路部２５０は、光量調節部８２及び光センサ部１５０を備えている。

光量調節部８２は、液晶素子５０ｂ、調節制御ＴＦＴ１３０、及び蓄積容量１７０を備えて構成されている。光量調節部８２は、複数の光検出回路部２５０の夫々に含まれており、制御回路部２０１の制御下において、画像表示領域１０ａにおいて互いに独立してその動作が制御される。

液晶素子５０ｂは、調節制御ＴＦＴ１３０及び蓄積容量１７０の夫々に電気的に接続されており、液晶素子５０ｂが有する液晶部分の配向状態が調節制御ＴＦＴ１３０によって制御され、表示面３０１ｓから光センサ部１５０に入射する入射可視光の光量を調節する。蓄積容量１７０が有する一対の容量電極の一方は、固定電位線３００に電気的に接続されている。

調節制御ＴＦＴ１３０のゲート及びソースの夫々は、走査線３ａ及び信号線６ａ１の夫々に電気的に接続されている。調節制御ＴＦＴ１３０は、走査線３ａを介して供給された選択信号が供給されることによってそのオンオフが切り換え可能に構成されている。調節制御ＴＦＴ１３０は、そのオンオフに応じて信号線６ａ１を介して供給された調節信号を液晶素子５０ｂに供給する。液晶素子５０ｂは、調節信号に応じて液晶部分の配向状態が制御されることによって光センサ部１５０に入射する入射可視光の光量を調節する。

光センサ部１５０は、本技術の「第２受光素子」の一例である受光素子１９２、蓄積容量１５２、リセットＴＦＴ１６３、信号増幅用ＴＦＴ１５４、及び出力制御用ＴＦＴ１５５を備えて構成されている。加えて、光センサ部１５０は、各々が本技術の「第１受光素子」の一例である受光素子１９１Ｒ、１９１Ｇ及び１９１Ｂ（図６参照）を含んで構成された受光素子部１９１を備えている。

ここで、図６を参照しながら、受光素子部１９１の電気的な構成を詳細に説明する。

図６に示すように、受光素子部１９１は、サブ画素部７２Ｒ、７２Ｇ及び７２Ｂの夫々に配置された受光素子１９１Ｒ、１９１Ｇ及び１９１Ｂから構成されている。受光素子１９１Ｒ、１９１Ｇ及び１９１Ｂの夫々は、電気的に見て、互いに並列に接続されている。受光素子１９１Ｒ、１９１Ｇ及び１９１Ｂの夫々は、液晶装置１の動作時において、表示面３０１ｓから各サブ画素部に入射する入射可視光を受光する。受光素子１９１Ｒ、１９１Ｇ、及び１９１Ｂは、液晶装置１の動作時において、各サブ画素部に入射する入射可視光に応じた出力電流を出力する。

再び、図５において、リセット用ＴＦＴ１６３のソース、ゲート及びドレインの夫々は、受光素子部１９１及び受光素子１９２、リセット用信号線３５０、並びに信号増幅用ＴＦＴ１５４の夫々に電気的に接続されている。信号増幅用ＴＦＴ１５４のソース、ゲート及びドレインの夫々は、電源線３５１、受光素子部１９１及び受光素子１９２、出力制御用ＴＦＴ１５５の夫々に電気的に接続されている。出力制御用ＴＦＴ１５５のソース、ゲート及びドレインの夫々は、信号増幅用ＴＦＴ１５４、選択信号線３５３、及び読み出し信号線６ａ２の夫々に電気的に接続されている。

液晶装置１の動作時において、受光素子部１９１を構成する受光素子１９１Ｒ、１９１Ｇ及び１９１Ｂの少なくとも一の受光素子が入射可視光を検出した際には、当該一の受光素子で生じた光電流が出力電流として当該一の受光素子から出力される。受光素子１９２が、表示面３０１ｓに入射した入射赤外光を検出した際には、受光素子１９２で発生した光電流が出力電流として出力される。

受光素子部１９１及び受光素子１９２の夫々から出力された出力電流は、リセット用ＴＦＴ１６３、電圧増幅用ＴＦＴ１５４、及び出力制御用ＴＦＴ１５５の夫々の動作に応じて、受光素子部１９１及び受光素子１９２に電気的に接続された電源線３５２及びノードａ間の電圧Ｖに対応した信号に変換され、当該変換された信号が読み出し信号線６ａ２に読み出される。したがって、読み出し線６ａ２に読み出される電圧Ｖは、受光素子部１９１及び受光素子１９２の夫々から出力された出力電流によって規定されている。

次に、図７乃至図１２を参照しながら、液晶装置１の具体的な構成を説明する。

図７において、画素部７２は、Ｘ方向に沿って配列された３つのサブ画素部７２Ｒ、７２Ｇ及び７２Ｂ、受光素子１９１Ｒ、１９１Ｇ及び１９１Ｂ、並びに、赤外光検出部２５１を有している。受光素子１９１Ｒ、１９１Ｇ及び１９１Ｂ、並びに、赤外光検出部２５１が、上述の光検出部２５０を構成している。

サブ画素部７２Ｒ、７２Ｇ及び７２Ｂの夫々は、開口部７３Ｒ、７３Ｇ及び７３Ｂの夫々を有している。サブ画素部７２Ｒ、７２Ｇ及び７２Ｂの夫々は、各サブ画素部の動作をスイッチング制御するＴＦＴ３０を有しており、液晶装置１の動作時において、ＴＦＴ３０のオンオフ動作に応じて、開口部７３Ｒ、７３Ｇ及び７３Ｂの夫々から赤色光、緑色光、及び青色光の夫々を出射し、液晶装置１によるカラー画像の表示が可能にする。

受光素子１９１Ｒ、１９１Ｇ及び１９１Ｂの夫々は、開口部７３Ｒ、７３Ｇ及び７３Ｂの夫々に臨むように、各サブ画素部に対応して配置されている。受光素子１９１Ｒ、１９１Ｇ及び１９１Ｂの夫々は、液晶装置１の動作時において、表示面３０１Ｓから開口部７３Ｒ、７３Ｇ及び７３Ｂの夫々に入射する入射可視光を受光する。尚、受光素子１９１Ｒ、１９１Ｇ及び１９１Ｂは、各サブ画素部７２Ｒ、７２Ｇ及び７２Ｂの夫々に対応して配置されている場合に限定されるものではなく、画像表示領域１０ａにおいて赤外光検出部２５１に重ならないように配置されていればよい。また、受光素子部１９１を構成する受光素子は、サブ画素部毎に配置された複数の受光素子から構成されている場合に限定されるものではなく、画像表示領域１０ａにおいて赤外光検出部２５１と別に設けられていれば、その配置や個数は、本実施形態における受光素子１９１Ｒ、１９１Ｇ及び１９１Ｂの配置及び個数の態様に限定されるものではない。

赤外光検出部２５１は、調節制御ＴＦＴ１３０、開口部８３、及びＴＦＴ回路部８０を有している。受光素子１９２は、開口部８３に臨むように配置されており、表示面３０１ｓに入射する入射赤外光を受光する。ＴＦＴ回路部８０は、リセット用ＴＦＴ１６３、電圧増幅用ＴＦＴ１５４、及び出力制御用ＴＦＴ１５５を含んで構成されており（図５参照）、開口部８３に臨む受光素子１９２の動作と、受光素子１９１Ｒ、１９１Ｇ及び１９１Ｂの夫々の動作とを制御すると共に、入射可視光及び入射赤外光の夫々に応じて受光素子１９１Ｒ、１９１Ｇ及び１９１Ｂ、並びに受光素子１９２の夫々が出力する出力電流に応じた電圧Ｖの変化を読み出し線６ａ２に出力する。

図８乃至図１０において、液晶装置１は、遮光膜１１及び１５３、平坦化膜２０ａに埋め込まれた３種類のカラーフィルタ１５４Ｒ、１５４Ｇ及び１５４Ｂ、可視光フィルタ８９、液晶素子５０ｂ、受光素子１９１及び１９２、本技術の「光源手段」の一例であるバックライト２０６、並びに、第１偏光板３０１、及び第２偏光板３０２を備えている。

バックライト２０６は、液晶装置１の動作時において、ＴＦＴアレイ基板１０から見て表示面３０１ｓの反対側に配置されており、赤色光、緑色光及び青色光、並びに赤外光を含む光源光Ｌ１を画像表示領域１０ａに向かって出射する。

複数のサブ画素部７２Ｒ、７２Ｇ及び７２Ｂの夫々は、赤色光、緑色光、青色光の夫々の色光が透過可能な複数のカラーフィルタ１５４Ｒ、１５４Ｇ及び１５４Ｂの夫々を有している。複数のカラーフィルタ１５４Ｒ、１５４Ｇ及び１５４Ｂの夫々は、液晶装置１の動作時において、各サブ画素部に対応する液晶素子によって変調された光源光Ｌ１に含まれる赤色光Ｌ１Ｒ、緑色光Ｌ１Ｇ及び青色光Ｌ１Ｂの夫々を透過する。したがって、液晶装置１は、液晶素子の駆動に応じて、赤色光Ｌ１Ｒ、緑色光Ｌ１Ｇ及び青色光Ｌ１Ｂを用いたカラー画像を表示可能である。

カラーフィルタ１５４Ｒ、１５４Ｇ及び１５４Ｂの夫々は、光源光Ｌ１に含まれる赤外光Ｒ１を透過させることが可能である。したがって、表示面３０１ｓを指示する指等の指示手段を検出する際に、光源光Ｌ１に含まれる赤外光Ｒ１が指示手段に照射される。指示手段に照射された赤外光Ｒ１は、指示手段によって反射され、入射赤外光Ｒ２として表示面３０１ｓに入射する。入射赤外光Ｒ２は、受光素子１９２によって検出される。受光素子１９２は、入射赤外光Ｒ２に対応した出力電流を出力する。

加えて、サブ画素部７２Ｒ、７２Ｇ及び７２Ｂの夫々から出射された赤色光Ｌ１Ｒ、緑色光Ｌ１Ｇ及び青色光Ｌ１Ｂの夫々のうち指示手段によって反射された反射光は、入射可視光Ｌ２として表示面３０１ｓから開口部７３Ｒ、７３Ｇ及び７３Ｂに入射する。受光素子１９１Ｒ、１９１Ｇ及び１９１Ｂの夫々は、入射可視光Ｌ２を検出し、入射可視光Ｌ２に対応した出力電流を出力する。

したがって、外光に赤外光が殆ど含まれていない条件下、より具体的には、例えば、外光の強度が弱い条件下でも、光源光Ｌ１に含まれる可視光Ｌ１Ｒ、Ｌ１Ｇ及びＬ１Ｂ、並びに赤外光Ｒ１の夫々のうち指示手段によって反射された成分が入射可視光Ｌ２及び入射赤外光Ｒ２として、受光素子１９１Ｒ、１９１Ｇ及び１９１Ｂ、並びに１９２に検出される。これにより、指示手段の位置等を特定可能である。また、外光の強度が強い条件下でも、外光に含まれる可視光及び赤外光の夫々を入射可視光Ｌ２及び入射赤外光Ｒ２として受光素子１９１Ｒ、１９１Ｇ及び１９１Ｂ、並びに受光素子１９２が検出することによって、指示手段の位置等を特定することが可能である。

尚、本実施形態では、バックライト２０６は、蛍光材料を用いて紫外線を光源光Ｌ１に変換可能な冷陰極管等の蛍光装置である。このようなバックライト２０６によれば、蛍光材料を便宜選択することによって、可視光及び赤外光を含む光源光Ｌ１を容易に生成できる。

また、本実施形態では、バックライト２０６は、入力電流に応じて光源光Ｌ１を出射する発光素子を含む発光装置であってもよい。このようなバックライト２０６によれば、入力電流に応じて光源光Ｌ１の強度を変更可能である。このようなバックライト２０６によれば、指示手段を検出可能なように、光源光に含まれる可視光及び赤外光の強度を外光の強度に応じて容易に変更可能である。特に、バックライト２０６を構成する発光素子として有機ＥＬ素子を用いた場合、発光層を構成する発光材料の選択及び層形成条件に応じて、バックライト２０６の発光性能を設定することが可能である。より具体的には、光源光Ｌ１に含まれる赤色光Ｌ１Ｒ、緑色光Ｌ１Ｇ及び青色光Ｌ１Ｂ、並びに赤外光Ｒ１の夫々の波長を細かく設定できる。また、バックライト２０６を構成する発光素子は、無機の半導体層を発光層とする発光ダイオード等の半導体発光素子であってもよい。このような半導体発光素子によれば、バックライト２０６の点灯開始時から安定して赤外光Ｒ１を出射できる。

可視光フィルタ８９は、受光素子１９２から見て表示面３０１ｓの側に形成され、且つ開口部８３において受光素子１９２に重なるように、配向膜２２中に埋め込まれており、可視光を遮光し、入射赤外光Ｒ２を表示面３０１ｓから受光素子１９２に向かって透過させる。

可視光フィルタ８９によれば、画像表示領域１０ａに画像を表示する際に、ＴＦＴアレイ基板１０から表示面３０１ｓに向かう可視光を遮光できる。したがって、液晶装置１の動作時において、開口部８３が白く表示される（所謂白抜き表示）ことを防止でき、液晶装置１による画像の表示品位を高めることが可能になる。

受光素子１９１Ｒ、１９１Ｇ及び１９１Ｂ、並びに受光素子１９２と、液晶層５０との間に配置された不図示の偏光層と、第１偏光層３０１とは、各々の光軸が互いに交差するようにクロスニコル配置されている。

光量調節部８２は、表示面３０１ｓから開口部８３に入射する入射光Ｌ２の光量を調節する絞り機構として機能する。本実施形態では、図５を参照しながら説明したように、液晶素子５０ｂが有する液晶部分の配向状態を制御可能であるため、入射光Ｌ２の光量を光量調節部８２毎に独立して調節できる。したがって、各画素部において液晶層の配向状態を制御することによって表示用光の光強度を制御する場合と同様に、各光センサ部１５０の受光素子１９２に向かう入射可視光Ｌ２の強度を画素部毎に相互に独立して調節できる。よって、入射可視光Ｌ２が可視光フィルタ８９に入射する前に当該入射可視光Ｌ２の強度を弱めることが可能であるため、可視光フィルタ８９だけ遮光できない可視光成分が受光素子１９２に到達することを低減できる。このため、受光素子１９２に可視光が照射されることによって生じるノイズを低減でき、指示手段の検出精度を高めることが可能である。

液晶装置１は、液晶層５０から見てＴＦＴアレイ基板１０の側において画素電極９ａに重なるように延びる第２偏光層３０２を備えている。第２偏光層３０２は、上述した不図示の偏光層の光軸が延びる方向に沿って延びる光軸を有している。したがって、第２偏光層３０２によれば、各画素部に入射する光源光Ｌ１を直線偏光させることが可能である。

尚、第１偏光層３０１及び第２偏光層３０２は、延伸されたＰＶＡ（ポリビニルアルコール）膜をＴＡＣ（トリアセチルセルロース）で構成された保護フィルムによって挟み込んで構成されている。

図８及び図９に示すように、遮光膜１５３は、開口部７３Ｒ、７３Ｇ及び７３Ｂの縁の少なくとも一部を規定する、所謂ブラックマトリクスである。したがって、遮光膜１５３によれば、画素スイッチング用ＴＦＴ３０等の半導体素子、及びＴＦＴ回路部８０に、表示面３０１ｓ側から入射可視光Ｌ２が照射されることを低減でき、ＴＦＴ３０及びＴＦＴ回路部８０に含まれる半導体素子に発生する光リーク電流を低減できる。

液晶装置１は、ＴＦＴアレイ基板１０上において受光素子１９１Ｒ、１９１Ｇ及び１９１Ｂ、並びに、受光素子１９２の下層側に形成された遮光膜１１を備えている。遮光膜１１は、金属膜等の遮光性を有する材料から構成されており、バックライト２０６から出射された光源光Ｌ１が、受光素子１９１Ｒ、１９１Ｇ及び１９１Ｂ、並びに１９２に照射されないように、光源光Ｌ１を遮光する。したがって、遮光膜１１によれば、光源光Ｌ１が各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。

加えて、遮光膜１１は、ＴＦＴ回路部８０及び画素スイッチング用ＴＦＴ３０に重なるようにＴＦＴアレイ基板１０上に延びている。したがって、遮光膜１１によれば、画素スイッチング用ＴＦＴ３０、及びＴＦＴ回路部８０を遮光することもでき、ＴＦＴ３０及びＴＴＦ回路部８０の誤動作を低減することも可能である。

次に、図１１及び図１２を参照しながら、受光素子１９１Ｒ、１９１Ｇ及び１９１Ｂ、並びに、受光素子１９２の詳細な構成及び配置を説明する。尚、受光素子１９１Ｒ、１９１Ｇ及び１９１Ｂの夫々は相互に共通の構成を有しているため、受光素子１９１Ｒ、１９１Ｇ及び１９１Ｂについては、１９１Ｂのみを詳細に説明する。

図１１において、受光素子１９１Ｂは、平面的に見て開口部７３Ｂに臨むようにＴＦＴアレイ基板１０上に形成されている。

受光素子１９１Ｂは、本技術の「第１受光層」の一例である受光層１９１ａ´を有している。受光素子１９１Ｂは、本技術の「他の半導体層」の一例である半導体層１９１ａを構成し、且つ受光層１９１ａ´に電気的に接続されたＰ型導電領域１９１ｂ´及びＮ型導電領域１９１ｃ´が受光層１９１ａ´の受光面に重ならない横型ＰＩＮダイオードである。したがって、受光素子１９１Ｂによれば、Ｐ型導電領域１９１ｂ´及びＮ型導電領域１９１ｃ´の夫々が受光層１９１ａ´に重なることによって生じる可能性がある受光感度の低下を生じさせることがない。

図１２において、受光素子１９２は、本技術の「第２受光層」の一例である受光層１９２ａ´と、受光層１９２ａ´の両面の夫々において受光層１９２ａ´に重なり、且つ受光層１９２ａ´に電気的に接続されたＰ型導電領域１９２ｂ´及びＮ型導電領域１９２ｃ´とを有する縦型ＰＩＮダイオードである。したがって、液晶装置１の製造時に、順次Ｐ型導電領域１９２ａ´、受光層１９２ａ´、及びＮ形導電領域１９２ｃ´を形成することによって、受光素子１９２をＴＦＴアレイ基板１０上に容易に形成できる。

再び、図１１において、絶縁膜４１は、本技術の「一の層」の一例であり、ＴＦＴ３０が有する半導体層１ａは、絶縁膜４１上に形成された、本技術の「一の半導体層」の一例である。受光素子１９１Ｂは、絶縁膜４１上に形成された、本技術の「他の半導体層」の一例である半導体層１９１ａを有している。したがって、半導体層１ａ及び１９１ａは、液晶装置１の製造プロセスにおいて、互いに共通の工程によって形成可能である。より具体的には、半導体層１ａ及び１９１ａは、例えば、絶縁膜４１上にポリシリコン層等の半導体層を形成した後、当該半導体層をＴＦＴ３０及び受光層１９１ａの夫々のレイアウトに応じた平面パターンとなるように、同時に、或いは並行してパターニングすることによって、同時に、或いは並行して形成可能である。よって、半導体層１ａを形成する工程とは別に半導体層１９１ａを形成する工程を設ける場合に比べて、液晶装置１の製造プロセスを簡便化することが可能である。

ＴＦＴ３０が有する半導体層１ａは、例えば低温ポリシリコン層であり、ゲート電極３ａ１に重なるチャネル領域１ａ´、ソース領域１ｂ´、及びドレイン領域１ｃ´を含んでいる。チャネル領域１ａ´には、液晶装置１の動作時に、走査線３ａに電気的に接続されたゲート電極３ａ１からの電界によりチャネルが形成される。絶縁膜４２の一部を構成する絶縁膜４２ａのうちゲート電極３ａ１及び半導体層１ａ間に延びる部分は、ＴＦＴ３０のゲート絶縁膜を構成している。ソース領域１ｂ´及びドレイン領域１ｃ´の夫々は、チャネル領域１ａ´の両側の夫々にミラー対称に形成されている。

ゲート電極３ａ１は、ポリシリコン膜等の導電膜や、例えば、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｗ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｐｄ、Ａｌ等の金属のうちの少なくとも一つを含む、金属単体、合金、金属シリサイド、ポリシリサイド、これらを積層したもの等によって形成されており、ソース領域１ｂ´及びドレイン領域１ｃ´に重ならないように絶縁膜４２ａを介してチャネル領域１ａ´上に設けられている。

尚、ＴＦＴ３０は、ソース領域１ｂ´及びドレイン領域１ｃ´の夫々に低濃度ソース領域及び低濃度ドレイン領域の夫々が形成されたＬＤＤ（Lightly Doped Drain）構造を有していてもよい。

コンタクトホール１８１及び１８２の夫々は、絶縁膜４２を構成する絶縁膜４２ａ、及び４２ｂを半導体層１ａまで貫通するように形成されており、ソース領域１ｂ´及びドレイン領域１ｃ´の夫々に電気的に接続されている。ソース電極９１及びドレイン電極９２の夫々は、絶縁膜４２ｂ上に形成され、且つコンタクトホール１８１及び１８２の夫々に電気的に接続されている。ソース電極９１及びドレイン電極９２の夫々は、絶縁膜４３ａに覆われており、ドレイン電極９２は、コンタクトホールを介して画素電極９ａに電気的に接続されている。

再び、図１２において、受光素子１９２は、絶縁膜４１と異なる、本技術の「他の層」の一例である絶縁膜４３に形成された受光層１９２ａ´を有しており、受光素子１９１が絶縁膜４１上に形成された後に形成される。

受光素子１９２は、Ｐ型導電領域１９２ｂ´及びＮ型導電領域１９２ｃ´のうち受光層１９２ａ´上に形成されたＮ型導電領域１９２ｃ´に重なり、且つＮ型導電領域１９２ｃ´上においてＮ型導電領域１９２ｃ´に電気的に接続された透明な上電極１６９ａを有している。

上電極１６９ａは、ＩＴＯ等の透明導電材料から構成されている。上電極１６９ａによれば、受光素子１９２の上層側から入射赤外光Ｒ２が受光素子１９２に入射した場合に、上電極１６９ａによって入射赤外光Ｒ２が遮られることがなく、指示手段によって遮られた光を正確に検出できる。

受光素子１９２は、Ｐ型導電領域１９２ｂ´及びＮ型導電領域１９２ｃ´のうち受光層１９２ａ´下に形成されたＰ型導電領域１９２ｂ´に重なり、且つＰ型導電領域１９２ｂ´下において導電膜１９９に電気的に接続されている。導電膜１９９は、ＩＴＯ等の透明導電材料から構成されている。

受光素子１９２は、例えば、ＩｎＧａＡｓ（インジウム・ガリウム・ヒ素）ＰＩＮフォトダイオードである。このような受光素子によれば、受光できる赤外光の波長範囲を約１〜５μｍまで広げることが可能である。また、受光素子１９２として、例えばＰｂＳ（硫化鉛）を用いた光導電素子を用いることによって、ＴＦＴアレイ基板１０上に容易に素子を形成可能である。また、受光素子１９２としてＰｂＳｅ（鉛セレン）を用いた光導電素子を用いることによって、受光素子１９２を常温で動作させることが可能である。

次に、図１３を参照しながら、受光素子１９１Ｂ及び受光素子１９２の夫々の受光感度を説明する。図１３は、受光素子１９１Ｂ及び１９２の夫々の受光感度を光の波長に関する相対感度で示した相対感度特性図である。ここで、相対感度とは、光に対する各受光素子の受光感度を、各素子の最大の受光感度を基準として示した指標であり、本技術の「受光感度」の一例である。したがって、一の受光素子において、光の各波長に対する相対感度を相互に比較することは可能であるが、相互に異なる素子間で相互に相対感度を比較することは物理的に意味を持たないことに留意されたい。

図１３において、受光素子１９１Ｂ、即ち可視光を検出可能な受光素子は、波長が２００ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲に含まれる光を検出可能である。受光素子１９２、即ち赤外光を検出可能な受光素子は、９００ｎｍ〜１８００ｎｍの範囲に含まれる光を検出可能である。ここで、受光素子１９１Ｂ及び１９２の夫々の相対感度特性は、光の波長に対して変化する波長依存性を有している。図１３に示すように、受光素子１９１Ｂの相対感度のピーク値は、光の波長が約５００ｎｍ付近に存在する。受光素子１９２の相対感度のピーク値は、光の波長が約１６００ｎｍ付近に存在する。加えて、受光素子１９１Ｂ及び１９２の夫々の相対感度は、殆ど重なっていない。したがって、受光素子１９１Ｂが検出できない波長範囲にある光は、受光素子１９２によって検出可能であり、受光素子１９２が検出できない波長範囲にある光は、受光素子１９１Ｂによって検出可能である。このような２種類の受光素子によって、表示面３０１ｓに入射する入射可視光Ｌ２及び入射赤外光Ｒ２を検出することによって、可視光及び赤外光の一方を検出するだけでは向上させることが困難であった指示手段の検出精度を高めることが可能である。尚、本実施形態では、入射可視光Ｌ２の波長は、４００ｎｍ〜７００ｎｍの波長範囲に含まれているほうが好ましい。また、入射赤外光Ｒ２の波長は、８００ｎｍ〜１０００ｎｍの波長範囲に含まれる近赤外光であるほうが好ましい。

尚、受光素子部１９１を構成する受光素子１９１Ｒ、１９１Ｇ及び１９１Ｂと、受光素子１９２とは、受光感度を示す光の波長帯域が相互に異なるように、例えば、素子構造、サイズ、或いは構成材料等の各種素子設計が相互に異なっていればよい。

次に、図１４を参照しながら、受光素子部１９１及び受光素子１９２から出力される出力電流を外光の強度が強い場合と弱い場合とで場合分けして説明する。図１４は、総受光出力、即ち受光素子部１９１及び受光素子１９２から出力される総出力電流を、外光の強度が強い場合と弱い場合とで場合分けして示した一覧表である。

図１４に示すように、外光の強度が高い（明るい）場合、画像表示領域１０ａのうち指示手段が指示する領域、即ち、画像表示領域１０ａのうち指示手段が重なる領域に配置された受光素子部１９１から出力される出力電流Ｉ１´は、指示手段が重ならない領域に配置された受光素子部１９１から出力される出力電流より電流Ｉ１だけ低い値となる。これは、指示手段に外光が遮られる領域では受光素子部１９１に到達する入射可視光Ｌ２の強度がその周辺より低いことに起因する。

外光の強度が高い場合、画像表示領域１０ａのうち指示手段が指示する領域、即ち、画像表示領域１０ａのうち指示手段が重なる領域に配置された受光素子部１９２から出力される出力電流Ｉ２＋Ｉ２´は、指示手段が重ならない領域に配置された受光素子１９２から出力される出力電流Ｉ２´より電流Ｉ２だけ高い値となる。これは、指示手段に外光が遮られる領域では表示面３０１ｓから出射された赤外光Ｒ１が指示手段によって反射され、入射赤外光Ｒ２として受光素子１９２に到達することによって、入射赤外光Ｒ２の強度は、指示手段が重ならない領域より高くなることに起因する。

したがって、指示手段の位置等を特定するために受光信号処理回路部２１５及び画像処理回路部２１６で処理される総受光出力は、出力電流Ｉ１＋Ｉ２となる。よって、外光が強い条件下では、画像表示領域１０ａのうち指示手段が重なる領域において、他の領域より入射可視光Ｌ２の強度の低下分に応じた出力電流の低下分（即ち、低下電流Ｉ１）と、画像表示領域１０ａのうち指示手段が重なる領域における入射赤外光Ｒ２の強度に対応して増大した出力電流Ｉ２の和に基づいて、指示手段をより正確に特定可能になる。したがって、入射可視光が他の領域より低くなることに応じて出力される電流Ｉ１のみに基づいて指示手段の位置等を特定する場合に比べて、指示手段を正確に特定可能である。

次に、外光の強度が低い（暗い）場合、画像表示領域１０ａのうち指示手段が指示する領域、即ち、画像表示領域１０ａのうち指示手段が重なる領域に配置された受光素子部１９１から出力される出力電流Ｉ３は、指示手段が重ならない領域に配置された受光素子部１９１から出力される出力電流より電流Ｉ３だけ高い値となる。これは、表示面３０１ｓから出射された可視光Ｌ１のうち指示手段によって反射された反射光が、入射可視光Ｌ２として受光素子部１９１に検出されるからである。

外光の強度が低い（暗い）場合、画像表示領域１０ａのうち指示手段が指示する領域、即ち、画像表示領域１０ａのうち指示手段が重なる領域に配置された受光素子１９２から出力される出力電流Ｉ４は、指示手段が重ならない領域に配置された受光素子１９２から出力される出力電流より出力電流Ｉ４だけ高い値となる。これは、指示手段に外光が遮られる領域では表示面３０１ｓから出射された赤外光Ｒ１が指示手段によって反射され、入射赤外光Ｒ２として受光素子１９２に到達することに起因する。

したがって、外光が低い場合、指示手段の位置等を特定するために受光信号処理回路部２１５及び画像処理回路部２１６で処理される総受光出力は、出力電流Ｉ３＋Ｉ４となる。よって、可視光に応じて出力される電流Ｉ３のみに基づいて指示手段の位置等を特定する場合に比べて、総受光出力を増大させることができ、指示手段を正確に特定可能である。

また、液晶装置１によれば、外光が強い条件及び弱い条件の夫々の条件下で指示手段をより正確に検出可能になる場合と同様に、外光及び表示面３０１ｓから出射される表示光の夫々の強度が略等しい条件下でも、入射可視光Ｌ２及び入射赤外光Ｒ２の両方が検出されることによって、可視光のみに基づいて指示手段を検出する場合に比べて指示手段の位置及び形状等についてのより正確な情報を取得することが可能になる。

したがって、本実施形態に係る液晶装置１によれば、液晶装置１の動作時において、指示手段の位置及び形状等に応じて表示面３０１ｓに各々入射する入射可視光Ｌ２及び入射赤外光Ｒ２の夫々を検出可能であるため、検出可能な光の波長帯域が一種類である一の受光素子を用いて指示手段を検出する場合に比べて、指示手段の検出感度を高めることが可能である。

よって、本実施形態に係る液晶装置１によれば、例えば、外光の強度に左右されることなく確実に指等の指示手段を検出することができ、液晶装置１のタッチパネル機能を高めることが可能になる。

＜第２実施形態＞
次に図１５を参照しながら、本技術に係る電気光学装置の他の実施形態である発光装置５００を説明する。図１５は、本実施形態に係る発光装置５００の主要な部分の構成を示した部分断面図である。尚、以下では、上述の液晶装置１と共通する部分に共通の参照符号を付し、詳細な説明を省略する。

図１５において、発光装置５００は、互いに異なる赤色光Ｌ１Ｒ、緑色光Ｌ１Ｇ及び青色光Ｌ１Ｂの夫々を出射可能な複数のサブ画素部７２Ｒ、７２Ｇ及び７２Ｂを含んで構成された画素部７２を有している。

複数のサブ画素部７２Ｒ、７２Ｇ及び７２Ｂの夫々は、赤色光Ｌ１Ｒを出射する発光素子２０７Ｒ、緑色光Ｌ１Ｇを出射する発光素子２０７Ｇ、及び、青色光Ｌ１Ｂを出射する発光素子２０７Ｂの夫々を有している。これら３種類の色光によって発光装置５００は、表示面３０１ｓにカラー画像を表示できる。

複数のサブ画素部７２Ｒ、７２Ｇ及び７２Ｂの夫々は、入射可視光Ｌ２を検出可能な受光素子１９１Ｒ、１９１Ｇ及び１９１Ｂを有している。したがって、発光装置５００は、上述の液晶装置１と同様に、その動作時において、入射可視光Ｌ２を検出することが可能である。

複数の発光素子２０７Ｒ、２０７Ｇ及び２０７Ｂの夫々は、例えば、有機ＥＬ素子、或いは半導体発光ダイオードであり、表示光として各発光素子が出射すべき色光と共に表示面３０１ｓの側に向かって赤外光Ｒ１を出射可能である。

したがって、発光装置５００によれば、表示面３０１ｓを指示する指等の指示手段を検出することを目的として赤外光を出射する素子をこれら発光素子２０７Ｒ、２０７Ｇ及び２０７Ｂとは別に設けなくてもよく、装置構成を簡便にすることが可能である。尚、受光素子１９１Ｒ、１９１Ｇ及び１９１Ｂの少なくとも一つの素子が赤外光を出射可能に構成されていれば、発光装置５００の構成を簡便なものとすることが可能である。

発光装置５００は、上述の液晶装置１と同様に、入射可視光Ｌ２を検出可能な受光素子１９１Ｒ、１９１Ｇ及び１９１Ｂと、入射赤外光Ｒ２を検出可能な受光素子１９２とを有している。したがって、上述の液晶装置１と同様に、入射可視光Ｌ２及び入射赤外光Ｒ２の夫々が各受光素子に検出されることによって出力される総受光出力に基づいて、より正確に指示手段の位置等の情報を特定することが可能になる。また、発光装置５００は、ＴＦＴアレイ基板１０上における受光素子１９２が配置された開口部８３に重なるように可視光フィルタ８９が設けられており、受光素子１９２に向かって照射される入射可視光Ｌ２を低減できる。したがって、入射可視光Ｌ２が照射されることに起因して受光素子１９２に生じるノイズを低減でき、指示手段の検出精度を高めることが可能である。

＜電子機器＞
次に、図１６及び図１７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。

図１６は、上述の電気光学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１６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表示ユニット１２０６とから構成されている。表示ユニット１２０６は、表示パネル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、正確に各種情報を入力できるタッチパネル機能を有している。

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１７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１７において、携帯電話１３００は、複数の操作ボタン１３０２とともに、透過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、高品位の画像表示が可能であると共に、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。尚、液晶装置だけでなく、上述の発光装置を各種電子機器に応用可能であることは言うまでもなく、液晶装置を用いた場合と同様に、電子機器におけるタッチパネル機能をより一層高めることが可能である。

本技術に係る電気光学装置の第１実施形態である液晶装置の平面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ´断面図である。 本技術に係る電気光学装置の第１実施形態である液晶装置の主要な回路構成を示したブロック図である。 本技術に係る電気光学装置の第１実施形態である液晶装置の画像表示領域における等価回路である。 光検出回路部の電気的な構成を詳細に示した回路図である。 受光素子部の電気的な構成を示した回路図である。 本技術に係る電気光学装置の第１実施形態である液晶装置における画素部の図式的平面図である。 図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ´断面図である。 図７のＩＸ−ＩＸ´断面図である。 図７のＸ−Ｘ´断面図である。 図９に示した断面の一部を詳細に示した部分断面図である。 図１０に示した断面の一部における各種素子の構成を詳細に示した断面図である。 受光素子の相対感度を光の波長に対して示したグラフである。 外光の強度及び各受光素子の出力電流の関係を示した一覧表である。 本技術に係る電気光学装置の第２実施形態である発光装置の主要部を示した断面図である。 本実施形態に係る電子機器の一例を示した斜視図である。 本実施形態に係る電子機器の他の例を示した斜視図である。

符号の説明

１・・・液晶装置、１０・・・ＴＦＴアレイ基板、１６・・・配向膜、２０・・・対向基板、５０・・・液晶層、５０ａ，５０ｂ・・・液晶素子、７２・・・画素部、８２・・・光量調節部、８９・・・可視光フィルタ、９３、９４・・・ソース電極、１５０・・・光センサ部、１８３、１８４・・・コンタクトホール、１９１・・・受光素子部、１９１Ｒ，１９１Ｇ，１９１Ｂ，１９２・・・受光素子、５００・・・発光装置

Claims (9)

1. 基板上の表示領域に形成され、前記基板上の一の層に形成された一の半導体層を含む画素スイッチング用素子をそれぞれ有する複数の画素部と、
   前記表示領域に形成されており、表示面に入射する入射可視光に対する受光感度を示し、前記一の層に前記一の半導体層と互いに共通の工程により形成された他の半導体層の一部を構成する第１受光層を有する第１受光素子と、
   前記表示領域に形成されており、前記第１受光素子と互いに電気的に並列に接続されて、前記表示面に入射する入射赤外光に対する受光感度を示し、前記一の層と異なる他の層の前記第１受光層と重ならない領域に形成された第２受光層を有する第２受光素子と、
   前記入射可視光に対する受光感度、及び前記入射赤外光に対する受光感度に基づいて、前記表示面を指示する指示手段を検出する検出手段と、
   を備えた電気光学装置。
2. 前記第２受光素子から見て前記表示面の側に形成され、且つ前記第２受光素子に重っており、前記基板から前記表示面に向かう可視光を遮光し、且つ前記入射赤外光を透過する可視光フィルタを備えた請求項１に記載の電気光学装置。
3. 前記基板から見て前記表示面の反対側に配置されており、互いに異なる複数の色光及び赤外光を含む光源光を前記表示領域に向かって出射する光源手段を更に備え、
   前記画素部は、前記複数の色光の夫々が透過可能な複数のカラーフィルタの夫々を有する複数のサブ画素部を有しており、
   前記複数のサブ画素部の夫々は、前記複数の色光を変調する光変調素子を有しており、
   前記複数のカラーフィルタの少なくとも一つのカラーフィルタは、前記赤外光を透過する請求項１または２に記載の電気光学装置。
4. 前記光源手段は、蛍光材料を用いて紫外線を前記光源光に変換する蛍光装置である請求項３に記載の電気光学装置。
5. 前記光源手段は、入力電流に応じて前記光源光を出射する発光素子を含む発光装置である請求項３に記載の電気光学装置。
6. 前記発光素子は、有機ＥＬ素子である請求項５に記載の電気光学装置。
7. 前記発光素子は、半導体発光素子である請求項５に記載の電気光学装置。
8. 前記画素部は、互いに異なる複数の色光の夫々を発光する複数のサブ画素部から構成されており、
   前記複数のサブ画素部の少なくとも一つのサブ画素部は、前記複数の色光の一の色光と共に前記表示面の側に向かって赤外光を出射する発光素子を有している請求項１または２に記載の電気光学装置。
9. 請求項１から８の何れか一項に記載の電気光学装置を具備してなる電子機器。

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