JP5239293B2 - 液晶装置及び電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、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、及びそのような液晶装置を具備してなる電子機器、並びにイメージセンサの技術分野に関する。

この種の液晶装置では、典型的には、複数の画素部毎に光センサを配置し、画素部において液晶を透過する光による画像表示、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出され（以下、このような検出を「タッチ検出」と称して説明することもある）、当該液晶装置への情報の入力が可能になっている。

ここに特許文献１又は２に開示されているように、光センサは、例えばフォトダイオード及び容量が相互に電気的に接続された回路構造を含んで構成されている。容量に蓄積された電荷は、入射光を受光したフォトダイオードに発生した光電流に応じて放電され、当該放電によって変化した電位に基づいて画像の階調レベルが特定される。

特許文献１又は２によれば、タッチ検出は、例えば画像が表示される表示領域に入射される外光等の光が指示手段によって遮られることによる光量の変化に基づいて行う方法と、表示領域から出射される光が指示手段によって反射されることによる光量の変化に基づいて行う方法のいずれか一方により、或いは両方を並行させて、行われる。

より具体的には、例えば、表示領域のうち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は、指示手段の影に対応した入射光の光量を検出し、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。

或いは、表示領域のうち指示手段の影に重なる領域に配置された光センサは、指示手段によって反射された後、入射される入射光の光量を検出し、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等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。なお、この方法によれば、多くの場合、表示領域に入射される光の光量は、指示手段によって反射される光の光量より少なくなることを前提とする。即ち、表示領域に入射される光の光量が多い場合は（例えば、昼間の太陽光や室内の照明により、より明るい環境下では）、前者によりタッチ検出を行い、表示領域に入射される光の光量が少ない場合は（例えば、夜間の屋外等、より暗い環境下では）は、後者によりタッチ検出が好ましくは行われる。

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特定可能になる。

ここに、特許文献１では、表示領域から出射される光が指示手段によって反射されることによる光量の変化に基づいてタッチ検出を行う場合、かかる反射光以外の外光等のノイズ光の影響によりタッチ検出が困難となるのを防止するために、画像表示を行う期間とは別途、バックライトを消灯させて表示領域に対する表示光を供給しないか、或いは黒色のベタ状の画面を表示させる黒表示を行って、タッチ検出を行う期間を設ける。

また、特許文献２では、表示領域に入射される外光等の光が指示手段によって遮られることによる光量の変化に基づいてタッチ検出を行う方法において、かかる外光等の光以外の、表示領域に供給される表示光の影響によりタッチ検出が困難となるのを防止するために、画像表示を行う期間にバックライトを点灯させると共に、タッチ検出を行う期間にはバックライトを消灯させて表示光の影響を取り除く技術が開示されている。

特開２００４−３１８８１９号公報 特開２００６−３１７６８２号公報

ここに、表示領域から出射される光が指示手段によって反射されることによる光量の変化に基づいてタッチ検出を行う場合、各画素部で表示される階調レベルが異なると、指示手段に対して表示領域から出射される光の光量も異なるため、光センサに入射される光の光量も異なってくる。従って、各画素部における階調レベルによってタッチ検出が困難となる事態も生じ得る。より具体的には、互いに隣接する画素部の各々における階調レベルが異なると、各々で光センサに入射される光の光量も異なってくるため、光センサに対する入射光の光量が多い画素部については容易にタッチ検出を行うことができるが、光センサに対する入射光の光量が少ない画素部についてはタッチ検出が困難となり、各画素部でタッチ検出の精度が異なってくることにより、タッチ検出が正確に行えなくなるような事態が生じるおそれがある。

かかる事態を回避するために、特許文献１又は２に倣って、画像表示させる期間とは別途に、タッチ検出のための検出期間を設けて、検出期間において表示領域から出射される光の光量が各画素部で均一となるように、液晶の透過率を調整する方法も考えられる。しかし、このような方法によれば、画像表示の期間が、検出期間を設けない場合と比較して時間的に短くならざるを得ず、表示の輝度の低下等の表示不良を招き、また均一な表示を行うことによるコントラストの低下がおこり、表示品位が劣化するおそれがある。

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、表示品位が劣化するのを防止しつつ、タッチ検出をより確実に行うことが可能な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、並びに、表示品位が劣化するのを防止しつつ、検出対象の画像部分を他の画像部分と識別してより確実に検出することが可能なイメージセンサを提供することを課題とする。

本発明に係る液晶装置は上記課題を解決するために、第１基板と、該第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及び第２基板間に挟持された液晶層と、前記第１基板上に配列され、前記液晶層のうち表示用光を透過させる第１液晶部分を夫々有する複数の画素部と、前記第１基板上における前記複数の画素部が配列された表示領域に前記画素部に対応して夫々形成された複数の受光層と、前記液晶層のうち前記受光層に重なる第２液晶部分を夫々有するように前記表示領域に形成されており、前記第２基板の両面のうち前記液晶層に臨まない面であり且つ指示手段によって指示される表示面から、前記第２液晶部分を透過して前記受光層に入射する光の光量を、前記複数の受光層の各々で互いに独立して調節可能な複数の光量調節部と、前記第２液晶部分の光の透過率を、前記対応する画素部における、前記第１液晶部分の光の透過率に応じて変化させて、前記受光層に入射する光の光量の調節を行うように、前記複数の光量調節部を制御する制御手段とを備える。

本発明に係る液晶装置によれば、第１基板は、例えば、低温ポリシリコン層等の半導体層を含むＴＦＴ等の半導体素子が形成されたＴＦＴアレイ基板であり、第２基板は、液晶層を介してＴＦＴアレイ基板に対向するように配置された対向基板である。第１及び第２基板間には、ＴＮ（ツイステッドネマティック）モードやＳＴＮ（スーパーツイステッドネマティック）モード等の動作モードで、液晶が所定の状態で配向された液晶層が挟持される。

複数の画素部は第１基板上の表示領域に配列され、液晶装置の動作時には、各画素部には例えば第１基板の側に配置されたバックライトから表示用光が供給される。各画素部において、第１液晶部分の配向状態に基づく透過率で、表示用光は第１液晶部分を透過すると共に変調される。これにより、各画素部では、第１液晶部分の光の透過率に基づく階調レベルで、表示を行うことが可能となる。従って、表示領域において階調表示を行うことができる。

第１基板上には、各画素部に対応して受光層が表示領域に形成される。例えば、受光層の両側にＰ型領域及びＮ型領域を備えたＰＩＮダイオードが、典型的には画素部毎に対応させて、対応する画素部と互いに隣り合うように設けられる。即ち、本発明によれば、複数の画素部について、画素部毎に或いは所定数の画素部毎に典型的には一の受光層が対応するように形成される。

複数の光量調節部は、液晶層のうち受光層に重なる第２液晶部分を各々有するように表示領域に形成されており、第２基板の両面のうち液晶層に臨まない面であり、且つ指示手段によって指示される表示面から複数の受光層の夫々に入射する入射光の光量を互いに独立して調節可能である。従って、各光量調節部は、受光層に対応して形成される。

より具体的には、第２液晶部分の配向状態に基づく透過率で、表示面から入射される光が透過し変調されることにより、受光層に入射する入射光の光量が調節される。つまり、複数の光量調節部の各々は、各受光層に入射する入射光の光量を互いに独立して調節可能な絞り機構として機能する。ここで、「光量」とは、入射光の光強度、及び入射光が照射される照射時間の各々によって規定される入射光の光エネルギーの合計をいい、例えば、カメラ等の撮像装置における露光量に相当する物理量を意味する。

本発明では、複数の光量調節部は夫々、その動作が制御手段によって制御される。制御手段は、各光量調節部を、受光層の入射光の光量を調節するため、この受光層に対応する画素部における第１液晶部分の光の透過率に応じて、第２液晶部分の光の透過率を変化させるように制御する。

ここに、第１液晶部分を透過して表示面から出射される表示用光は、表示面を指示手段が指示している状態で、指示手段によって反射され、この反射光が第２液晶部分を透過して、受光層に入射される。これにより、本発明においては指示手段を識別可能となり、表示面における指示手段の位置を特定してタッチ検出を行うことが可能となる。

一方、各画素部において、第１液晶部分の透過率が相対的に大きい値となる場合には、表示面から出射される光の強度は相対的に大きくなる。この場合には、制御手段は、光量調節部を制御することで、第２液晶部分の透過率を相対的に小さい値に調節する。これにより、受光層の入射光の光量は、指示手段における反射光の光量が何らの調整を受けずに入射される場合と比較して、相対的に小さくすることが可能となる。

他方、各画素部において、第１液晶部分の透過率が相対的に小さい値となる場合には、表示面から出射される光の強度は相対的に小さくなる。この場合には、制御手段は、光量調節部を制御することで、第２液晶部分の透過率を相対的に大きい値に調節する。これにより、受光層の入射光の光量は、指示手段における反射光の光量が何らの調整を受けずに入射される場合と比較して、相対的に大きくすることが可能となる。

よって、各画素部における第１液晶部分の透過率に基づく階調レベルについて、異なる値の各々に対し、受光層の入射光の光量の差を小さくすることが可能となる。従って、表示領域において例えば画像の表示を行いながら、これに並行してタッチ検出を行う場合も、階調レベルによって各画素部について検出精度が大きく変化するのを防止して、タッチ検出をより正確に行うことが可能となる。即ち、表示領域における表示期間とは時間的に分離させてタッチ検出を行うようにしなくても、タッチ検出をより確実に行うことができる。その結果、表示期間が時間的に短くなることによる輝度の低下、均一な表示を行うことによるコントラストの低下等の不具合を回避して、表示品位の劣化を防止することが可能となる。

本発明に係る液晶装置の一の態様では、前記制御手段は、前記複数の光量調節部を夫々、前記第２液晶部分の光の透過率を、前記対応する画素部における前記第１液晶部分の光の透過率との積が予め定められた所定の値となるように、変化させることが可能なように制御する。

この態様によれば、制御手段は、第２液晶部分の光の透過率が第１液晶部分の光の透過率に対して反比例するように、光量調節部を制御する。即ち、光量調節部は、制御手段によって制御されることで、第１液晶部分の光の透過率の減少に伴って、第２液晶部分の光の透過率が増加するように変化させると共に、第１液晶部分の光の透過率の増加に伴って、第２液晶部分の光の透過率が減少するように変化させる。

よって、各画素部における第１液晶部分の光の透過率の増減による影響を小さくして、受光層の入射光の光量を理想的には一定の値に維持することが可能となる。

本発明に係る液晶装置の他の態様では、前記複数の画素部は夫々、前記第１液晶部分の光の透過率を画像信号に基づく所定の階調レベルに応じて調節すると共に、前記制御手段は、前記階調レベルに応じて前記第２液晶部分の光の透過率を変化させるように調節信号を前記複数の光量調節部の各々に供給する。

この態様によれば、各画素部では画像信号に基づく階調レベルの表示を行うように、第１液晶部分の配向状態を変化させて光の透過率が調節される。

一方、制御手段は画像信号に基づいて調節信号を生成して供給することで、各光量調節部の動作を制御する。各光量調節部では、調節信号に基づいて、第２液晶部分の光の透過率を変化させる。よって、各光量調節部では、第２液晶部分の光の透過率を、対応する画素部における画像信号に基づく階調レベルに応じて変化させることが可能となる。その結果、各光量調節部では、第２液晶部分の光の透過率を、対応する第１液晶部分の光の透過率に応じて変化させることができる。

本発明に係る液晶装置の他の態様では、前記光量調節部は、前記第２液晶部分並びに前記第２液晶部分を挟んで相互に向かい合う第１電極及び第２電極から構成された液晶素子と、前記受光層及び前記液晶層間において前記受光層に重なる第１偏光層と、前記液晶層から見て前記第２基板側に形成された第２偏光層とを有する。

この態様によれば、光量調節部において、第２液晶部分の配向状態は、第１電極及び第２電極の夫々の電位差に応じた電圧によって制御され、第２液晶部分で変調された光の光量が調節される。加えて、液晶層における第２液晶部分及び受光層間に形成された第１偏光層、及びこれに対して第２偏光層が入射光の光路に沿って液晶素子の前後の各々に配置されているため、各光量調節部において第２液晶部分の配向状態を制御することによって、画素部において第１液晶部分の配向状態を制御する場合と同様に、受光層に入射する入射光の光量を調節できる。

尚、各画素部においては、画素電極を含む一対の電極間の電位差に応じた電圧によって、第１液晶部分の配向状態が制御される。

この光量調節部が液晶素子を備える態様では、前記複数の画素部は、画素電極を夫々備え、前記第１電極は、前記第１基板上において前記画素電極と同層に形成されているように構成してもよい。

この場合には、例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の透明導電材料によって構成される画素電極を形成する工程と共通の工程によって第１電極を形成でき、液晶装置の製造プロセスを簡便にできる。

上述した、光量調節部が液晶素子とともに第１偏光層を備える態様では、前記第１偏光層は、前記第１基板上において、前記第２液晶部分と前記受光素子の間に形成されたワイヤーグリッドであるように構成してもよい。

この場合には、第１偏光層をワイヤーグリッドとして無機材料により形成することが可能となる。

この、第１偏光層がワイヤーグリッドである態様では、前記ワイヤーグリッドは、前記第１基板上において、前記表示領域のうち前記受光層が形成された一の領域を除く他の領域に設けられた導電膜と同層に形成されているように構成してもよい。

このように構成すれば、他の領域に設けられた導電膜と共通の工程によってワイヤーグリッドを形成可能である。よって、染料を基板に塗布することによって第１偏光層を形成する場合に比べて、液晶装置の製造プロセスを簡便にすることが可能であり、煩雑な工程を経ることなく、光量調節部を形成可能である。

尚、他の領域は、第１基板上において表示領域内の一の領域を除く領域であれば、表示領域内に限定されるものではなく、第１基板上の表示領域の周辺に延びる領域であってもよい。導電膜は、液晶装置に設計上組み込まれるべき回路部、或いは配線部のように液晶装置の構成要素として他の領域に形成されたものである。

つまり、この態様によれば、第１偏光層は、第１基板上において、表示領域のうち受光層が形成された一の領域を除く他の領域に設けられた導電膜と同層に形成されたワイヤーグリッドであるため、液晶装置の製造プロセスを煩雑化させることなく、光量調節部を液晶装置に作り込むことが可能である。

上述した、光量調節部が液晶素子とともに第１偏光層を備える態様では、前記１電極は、前記第１基板上に形成されており、前記第１偏光層は、前記第１電極における前記受光層に重なる部分により形成されているように構成してもよい。

この場合には、第１偏光層が、第２液晶部分から見た第１基板側において第２電極に対向する第１電極として兼用されているため、液晶層から見て第２基板側に形成された偏光層に対向する他の偏光層を塗布法等で第１電極とは別途に形成する場合に比べて、液晶装置の製造プロセスを簡略化できる。

本発明に係るイメージセンサは上記課題を解決するために、第１基板と、該第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及び第２基板間に挟持された液晶層と、前記第１基板上に配列され、前記液晶層のうち表示用光を透過させる第１液晶部分を夫々有する複数の画素部と、前記第１基板上における前記複数の画素部が配列された表示領域に前記画素部に対応して夫々形成された複数の受光層と、前記液晶層のうち前記受光層に重なる第２液晶部分を夫々有するように前記表示領域に形成されており、前記第２基板の両面のうち前記液晶層に臨まない面であり且つ指示手段によって指示される表示面から、前記第２液晶部分を透過して前記受光層に入射する光の光量を、前記複数の受光層の各々で互いに独立して調節可能な複数の光量調節部と、前記第２液晶部分の光の透過率を、前記対応する画素部における、前記第１液晶部分の光の透過率に応じて変化させて、前記受光層に入射する光の光量の調節を行うように、前記複数の光量調節部を制御する制御手段とを備える。

本発明に係るイメージセンサによれば、上述した液晶装置と同様に、検出対象物の画像部分を他の画像部分と識別できる画像を取得でき、検出対象物を検出する検出性能を高めることが可能である。

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（但し、その各種態様も含む）を具備してなる。

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、タッチパネル機能を有し、且つ高品位の表示が可能な、携帯電話、電子手帳、ワードプロセッサ、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。

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。

以下では、本発明の実施形態について図を参照しつつ説明する。
＜第１実施形態＞
第１実施形態に係る液晶装置について、図１から図１１を参照して説明する。

（液晶装置の全体構成）
先ず、本実施形態に係る液晶装置の全体構成について、図１及び図２を参照して説明する。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の平面図であり、図２は、図１のＩＩ−ＩＩ´断面図である。尚、本実施形態に係る液晶装置は、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、本実施形態に係る液晶装置１では、本発明に係る「第１基板」の一例であるＴＦＴアレイ基板１０と、本発明に係る「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と対向基板２０との間に液晶層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。尚、画像表示領域１０ａは、本発明に係る「表示領域」の一例である。

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、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、データ線駆動回路部１０１、走査線駆動回路部１０４及びセンサ用走査回路部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、データ線駆動回路部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。走査線駆動回路部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。センサ用走査回路部２０４は、画像表示領域１０ａを介して走査線駆動回路部１０４に向かい合うように設けられている。走査線駆動回路部１０４及びセンサ用走査回路部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又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部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（図示せず）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、例えば格子状又はストライプ状の遮光膜１５３、更には最上層部分に配向膜（図示せず）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、本発明の「第２偏光層」の一例である第２偏光板３０２、第３偏光板３０３及びバックライト２０６を備えている。第２偏光板３０２は、対向基板２０上に配置されている。第３偏光板３０３は、ＴＦＴアレイ基板１０の図２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２偏光板３０２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３０２ｓ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部１０１、走査線駆動回路部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。

（液晶装置の回路構成）
次に、本実施形態に係る液晶装置の回路構成について、図３を参照して説明する。図３は、本実施形態に係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。

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を含んで構成されている。

表示部１１０は、後述するように画像表示領域１０ａ（図１参照）にマトリクス状に配列された複数の画素部から構成されている。データ線駆動回路部１０１及び走査線駆動回路部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（後述の図４参照）。

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、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。

本発明に係る「制御手段」の一例である画像処理回路部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各々の受光信号に基づいて特定された画像から、表示面３０２ｓ（図２参照）を指示する指等の指示手段を識別できた場合には、画像表示領域１０ａにおいて表示面３０２ｓ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。また、画像処理回路部２１６はデータ線駆動回路部１０１から供給される画像信号に基づいて調節信号を生成し出力する。出力された調節信号は再びデータ線駆動回路部１０１に供給され、データ線駆動回路部１０１から表示部１１０に供給される。後述するように、調節信号に基づいて、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。

（画素部の構成）
次に、本実施形態に係る液晶装置の画素部の構成について、図４から図１１を参照して詳細に説明する。

先ず、図４を参照しながら、表示部１１０（図３参照）を構成する画素部７２の回路構成を説明する。図４は、本実施形態に係る液晶装置の画像表示領域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４において、液晶装置１の表示部１１０において、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の各々は、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おり、画像表示領域１０ａに形成された複数の光検出回路部２５０の各々に電気的に接続されている。従って、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の各々は、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。

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（より具体的には後述の第１液晶部分）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。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を参照しながら、図４に示す光検出回路部２５０の詳細な回路構成を説明する。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、本発明に係る「液晶素子」の一例である液晶素子５０ｂ、調節制御ＴＦＴ１３０及び蓄積容量１７０を備えている。光量調節部８２は、複数の光検出回路部２５０の各々に含まれており、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の各々に電気的に接続されており、液晶素子５０ｂが有する第２液晶部分の配向状態が調節制御ＴＦＴ１３０によって制御され、後に詳細に説明するように光センサ部１５０に入射する入射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各々は、走査線３ａ及び信号線６ａ１の各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（図３参照）を液晶素子５０ｂに供給する。液晶素子５０ｂは、調節信号に応じて第２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に入射する入射光の光量を調節する。

光センサ部１５０は、フォトダイオード等の受光素子１５１、蓄積容量１５２、リセットＴＦＴ１６３、信号増幅用ＴＦＴ１５４及び出力制御用ＴＦＴ１５５を備えている。

受光素子１５１は、画像表示領域１０ａにおいて液晶装置１の表示面３０２ｓから入射する入射光Ｌ２のうち光調節部８２によって光量が調節された入射光Ｌ２´（後述の図７から図９参照）を受光する。リセット用ＴＦＴ１６３のソース、ゲート及びドレインの各々は、受光素子１５１、リセット用信号線３５０及び信号増幅用ＴＦＴ１５４の各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各々は、電源線３５１、受光素子１５１及び出力制御用ＴＦＴ１５５の各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各々は、信号増幅用ＴＦＴ１５４、選択信号線３５３、及び読み出し信号線６ａ２の各々に電気的に接続されている。

受光素子１５１が入射光を受光した際には、受光素子１５１に光電流が生じ、リセット用ＴＦＴ１６３、電圧増幅用ＴＦＴ１５４及び出力制御用ＴＦＴ１５５の各々の動作に応じて、受光素子１５１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に対応した信号が読み出し信号線６ａ２に読み出される。

次に、図６から図１０を参照しながら、画素部の具体的な構成を説明する。図６は、画素部の図式的平面図である。図７は、図６のＶＩＩ−ＶＩＩ´断面図である。図８は、図６のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ´断面図である。図９は、図６のＩＸ−ＩＸ´断面図である。図１０は、図９に示した断面を詳細に示した断面図である。尚、図７から図１０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。尚、図６から図９においては、画素部を構成する各構成要素の互いの配置関係に着目してその構成を概略的に示し、構成要素自体の詳細な構成については図示を省略してある。

図６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、並びに、光検出回路部２５０を有している。

サブ画素部７２Ｒ、７２Ｇ及び７２Ｂの各々は、開口部（或いは開口部の配置領域である開口領域）７３Ｒ、７３Ｇ及び７３Ｂの各々を有している。液晶装置１の動作時において、開口部７３Ｒ、７３Ｇ及び７３Ｂの各々から赤色光、緑色光、及び青色光の各々が出射されることによって液晶装置１によるカラー画像の表示が可能になる。加えて、サブ画素部７２Ｒ、７２Ｇ及び７２Ｂの各々は、図４を参照して説明したように、各サブ画素部をスイッチングするＴＦＴ３０を有している。

図６において、光検出回路部２５０は、調節制御ＴＦＴ１３０、開口部（或いは開口部の配置領域である開口領域）８３及びＴＦＴ回路部８０を有している。図５を参照して説明したように、受光素子１５１を含む光センサ部１５０は、表示面３０２ｓに入射する入射光を検出する。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、開口部８３に臨む受光素子１５１の動作を制御すると共に、受光素子１５１が生成する光電流に応じた電圧の変化を読み出し線６ａ２に供給する。

図７から図９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、液晶素子５０ｂ、受光素子１５１、バックライト２０６、本発明に係る「第１偏光層」の一例であるワイヤーグリッド２３０、第２偏光板３０２、並びに第３偏光板３０３を備えている。

バックライト２０６は、導光板２０６ａ及び表示用光源２０６ｂを備えており、図中ＴＦＴアレイ基板１０の下側に配置されている。

表示用光源２０６ｂは、画像表示領域１０ａに画像を表示するための表示用光Ｌ１を生成する。表示用光Ｌ１は、可視光であり、各サブ画素部の駆動に応じて液晶層５０によって変調される。より具体的には、図７に示すように、サブ画素部７２Ｒ、７２Ｇ及び７２Ｂの各々は、液晶層５０のうち画素電極９ａ及び対向電極２１間に挟持された第１液晶部分５ａを有する。図４を参照して説明したように、サブ画素部７２Ｒ、７２Ｇ及び７２Ｂの各々では、書き込まれた画像信号Ｓ１、・・・、Ｓｎに基づいて、画素電極９ａ及び対向電極２１間で生じる電位差に基づく電圧に応じて、第１液晶部分５ａの配向状態が変化し、第１液晶部分５ａに入射された表示用光Ｌ１が透過すると共に変調される。

図７から図９において、導光板２０６ａは、例えば、表示用光Ｌ１を透過可能なアクリル樹脂で構成されており、表示用光Ｌ１を画像表示領域１０ａに導く。液晶装置１は、画像を表示するために表示用光Ｌ１を利用すると共に、表示面３０２ｓに接する、或いは指示する指等の指示手段を検知するために典型的には表示用光Ｌ１を利用する。

図７から図９において、ワイヤーグリッド２３０及び第２偏光層３０２の各々は、光量調節部８２の一部を構成しており、図中上下方向に沿って液晶素子５０ｂの両側の各々の側に配置されている。ワイヤーグリッド２３０は、その主要部は金属材料よりなる金属膜により形成される、無機材料膜である。第２偏光層３０２の光軸と、ワイヤーグリッド２３０のグリッド（格子）が延びる向きは、互いに交差するようにクロスニコル配置されている。液晶素子５０ｂは、液晶層５０のうち受光素子１５１に重なる第２液晶部分５ｂと、当該第２液晶部分５ｂを挟持する第１電極１５９ａ及び第２電極２１ａとを有している。

光量調節部８２は、表示面３０２ｓ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が有する第２液晶部分５ｂの配向状態を制御可能である。即ち、ＴＦＴアレイ基板１０側に形成された第１電極１５９ａに、信号線６ａより調節信号が供給され書き込まれると、第１及び第２電極１５９ａ及び２１ａ間の電位差が生じ、この電位差に応じた電圧が第２液晶部分５ｂに印加され、第２液晶部分５ｂの配向状態が変化する。これにより、各光量調節部８２では、入射光Ｌ２の光量を互いに独立して調節でき、各画素において第１液晶部分５ａ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１５１に入射する入射光Ｌ２´の光量を独立して調節できる。

第１電極１５９ａは、特に図７又は図８によく示されるように、ＴＦＴアレイ基板１０上において画像表示領域１０ａを構成する複数の画素部７２の各々に設けられた複数の画素電極９ａと同層に形成されている。従って、ＩＴＯ等の透明導電材料によって構成される画素電極９ａを形成する工程と共通の工程によって第１電極１５９ａを形成でき、液晶装置１の製造プロセスを簡便にできる。一方、第２電極２１ａは、一例として対向電極２１が受光素子１５１に重なる部分である。

図７から図９において、液晶装置１は、光センサ部８２から見てＴＦＴアレイ基板１０側において画素電極９ａに重なるように延びる第３偏光層３０３を備えている。第３偏光層３０３は、ワイヤーグリッド２３０の格子が延びる方向に沿って延びる光軸を有している。従って、第３偏光層３０３によれば、各画素に入射する表示用光Ｌ１を直線偏光させることが可能である。

尚、第２偏光層３０２及び第３偏光層３０３は、例えば、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７から図９において、サブ画素部７２Ｒは、表示用光Ｌ１が液晶層５０によって変調された変調光のうち赤色光を透過可能なカラーフィルタ１５４Ｒを介して赤色光Ｌ１Ｒを表示する。サブ画素部７２Ｇ及び７２Ｂの各々は、サブ画素部２３Ｒと同様に、カラーフィルタ１５４Ｇ及び１５４Ｂの各々を介して緑色光Ｌ１Ｇ及び青色光Ｌ１Ｂの各々を表示する。

図７から図９において、受光素子１５１は、平面的に見て開口部（開口領域）８３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１５１は、ＴＦＴアレイ基板１０上に形成された絶縁膜４１上に形成され、これよりも上層側の絶縁膜４２に覆われている。

受光素子１５１は、例えば、ＴＦＴ回路部８０が有する各種のＴＦＴ等の半導体素子を形成する工程と共通の工程によって形成された結晶性シリコン、或いはＧａＡｓ等の半導体を用いたＰＩＮダイオード、又はＰｂＳを用いた光電動素子等の受光素子である。受光素子１５１は、光量調節部８２によって入射光Ｌ２の光量が調節された入射光Ｌ２´を検出する。

図７から図９において、対向基板２０側の遮光膜１５３は、開口領域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。従って、遮光膜１５３によれば、非開口領域に形成された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３０２ｓ側から可視光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。

図６から図９に示すように、光センサ部８２は、ＴＦＴアレイ基板１０上において、サブ画素部７２Ｒ、７２Ｇ及び７２Ｂの開口領域に隣接する領域に平面レイアウト上で配置される。また、液晶装置１では、開口部７３Ｒ、７３Ｇ及び７３Ｂから表示用光Ｌ１Ｒ、Ｌ１Ｇ及びＬ１Ｂの各々が出射される。従って、液晶装置１によれば、光センサ部８２によって表示用光Ｌ１Ｒ、Ｌ１Ｇ及びＬ１Ｂが遮られることがない。

図７から図９に示すように、液晶装置１は、ＴＦＴアレイ基板１０上において受光素子１５１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から出射された表示用光Ｌ１が受光素子１５１に照射されないように、これら光を遮光する。従って、遮光膜１１によれば、表示用光Ｌ１が照射されることに起因して生じる受光素子１５１の誤動作を低減できる。このような遮光膜１１は、ＴＦＴアレイ基板１０上に形成された他の素子の一部、或いは配線を構成する導電膜等の遮光性を有する膜と同層に共通の工程を用いて形成可能である。

加えて、遮光膜１１は、好ましくは、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上に延びるように形成するのがよい。このように構成すれば、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ＴＦＴ回路部８０の誤動作を低減することも可能である。

次に、図１０を参照しながら、光検出回路部２５０の詳細な構成を説明する。図１０では、図９について、本発明において特徴的な構成を明示的に説明するために、各構成要素の詳細な構成を図示してある。

図１０において、ＴＦＴアレイ基板１０の第１電極１５９ａ上、及び対向基板２０の対向電極２１上（同図中、対向電極２１より下側）において、配向膜２２及び１６が形成され、これらの配向膜２２及び１６間で液晶は所定の配向状態をとる。

図１０において、調節制御用ＴＦＴ１３０は、半導体層１ａと、半導体層１ａのソース側にコンタクトホール１８１を介して電気的に接続されるソース電極９１と、半導体層１ａのドレイン側にコンタクトホール１８２を介して電気的に接続されるドレイン電極９２と、ゲート電極３ａ１とを有している。

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、調節制御用ＴＦＴ１３０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は２層により形成されており、その一層目の絶縁膜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、調節制御用ＴＦＴ１３０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´の各々は、チャネル領域１ａ´の両側の各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、調節制御用ＴＦＴ１３０は、ソース領域１ｂ´及びドレイン領域１ｃ´の各々に低濃度ソース領域及び低濃度ドレイン領域の各々が形成された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の各々は、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いる。ソース電極９１及びドレイン電極９２の各々は、絶縁膜４２上に形成され、且つ好ましくはコンタクトホール１８１及び１８２内にまで延設されている。ソース電極９１及びドレイン電極９２の各々は、絶縁膜４３に覆われており、ドレイン電極９２は、絶縁膜４３を貫通して開孔されたコンタクトホールを介して、絶縁膜４３上の第１電極１５９ａに電気的に接続されている。

受光素子１５１は、半導体層１５０ａ、コンタクトホール１８３及び１８４の各々を介して半導体層１５０ａに夫々電気的に接続される電極９３及び９４を有している。半導体層１５０ａは、絶縁膜４１上に形成されたＮ型半導体層１５０ｂ´及びＰ型半導体層１５０ｃ´、これら半導体層間に形成され、且つこれら半導体層より相対的に電気抵抗が大きい中間層１５０ａ´を有している。中間層１５０ａ´が、本発明に係る「受光層」の一例であり、電極９１を含んで当該電極９１から図中絶縁膜４２の表面に沿って延びる線が、本発明に係る「導電膜」の一例であるデータ線用配線膜である。コンタクトホール１８３及び１８４は、絶縁膜４２を半導体層１５０ａまで貫通するように形成される。電極９３及び９４の各々は、絶縁膜４２上に形成され、コンタクトホール１８３及び１８４の各々を介してＮ型半導体層１５０ｂ´及びＰ型半導体層１５０ｃ´の対応する一方に、電気的に夫々接続される。

表示用光Ｌ１Ｒ、Ｌ１Ｇ及びＬ１Ｂ（図７参照）が指示手段によって反射された反射光Ｌ２が半導体層１５０ａ´に照射された際には、照射された光の光強度に応じて受光素子１５１に電流が流れる。図３に示した受光信号処理回路部２１５によって処理される受光信号は、受光素子１５１に流れる光電流に応じて発生する電圧変化に対応した信号である。受光信号処理回路部２１５、及び画像処理回路部２１６によって受光信号が順次処理されることによって、表示面３０２ｓを指示する指示手段の位置等が特定でき、指示手段を介して液晶装置１に対する各種情報を入力が可能になる。

ＴＦＴ回路部８０（図９参照）に含まれるリセット用ＴＦＴ１６３は、チャネル領域１６０ａ´、ソース領域１６０ｂ´及びドレイン領域１６０ｃ´を含む半導体層１６０ａ、ゲート電極１６３ａ、更にはコンタクトホール１６１及び１６２を介してソース領域１６０ｂ´及びドレイン領域１６０ｃ´の各々に電気的に接続されるソース電極１６４及びドレイン電極１６５を備えている。リセット用ＴＦＴ１６３は、不図示の配線を介して受光素子１５１に電気的に接続されている。

ここで、ワイヤーグリッド２３０は、ＴＦＴアレイ基板１０上において、画像表示領域１０ａのうち中間層１５０ａ´が形成された領域を除く他の領域に設けられた電極９３及び９４と同層に形成されている。

従って、液晶装置１では、電極９３及び９４を形成する工程と共通の工程によってワイヤーグリッド２３０を形成可能であり、染料を基板に塗布することにいって偏光層を形成する場合に比べて、液晶装置の製造プロセスを簡便にすることが可能であり、煩雑な工程を経ることなく、光量調節部を形成可能である。

尚、ワイヤーグリッド２３０は、入射光Ｌ１の波長と同程度の間隔で格子が並ぶように形成されている。このようなワイヤーグリッド２３０は、絶縁膜４２上に形成される電極９３及び９４と並行して、或いは相前後して絶縁膜４２上の導電膜をパターニングすることによって形成可能である。

また、ワイヤーグリッド２３０は、ＴＦＴアレイ基板１０上において画像表示領域１０ａ内のワイヤーグリッド２３０が形成された領域を除く領域に設けられた導電膜と同層に形成されていればよく、電極９３及び９４と同層に形成されている場合に限定されない。このような導電膜は、液晶装置１に設計上組み込まれるべき回路部、或いは配線部のように液晶装置の構成要素として形成されていればよい。

続いて、図１１を参照して、本実施形態に係る液晶装置におけるタッチ検出についてより詳細に説明する。図１１は、第１及び第２液晶部分の各々の透過率、並びに入射光Ｌ２´の光量の各々の関係を示すグラフを表す図である。

図２において、例えば液晶装置１の表示面３０２ｓに表示される画像を観察する観察者（図示せず）が、表示面３０２ｓを指示手段の一例として指で触れることで、所定の情報を行うとする。このような場合、表示面３０２ｓに指が触れている状態で、指に照射される表示用光Ｌ１Ｒ、Ｌ１Ｇ又はＬ１Ｂ（図７参照）が指によって反射され、反射された光が表示面３０２ｓへの入射光Ｌ２として入射される。本実施形態では、このような入射光Ｌ２に基づいて、指の位置を特定することでタッチ検出が行われる。

ここに、図４又は図７において、表示用光Ｌ１Ｒ、Ｌ１Ｇ又はＬ１Ｂを出射させるサブ画素部７２Ｒ、７２Ｇ又は７２Ｂにおいて、第１液晶部分５ａの光の透過率は、画像信号Ｓ１、・・・、Ｓｎに基づいて規定される。即ち、サブ画素部７２Ｒ、７２Ｇ又は７２Ｂにおいては、第１液晶部分５ａの透過率は、画像信号Ｓｉ（ｉ＝１、・・・、ｎ）に基づく階調レベルの表示を行うように調節される。より具体的には、図１１に示すように、第１液晶部分５ａの透過率は、画像信号Ｓｉに基づいて調節され、階調レベルが大きくなるに伴って減少する。

図１０において、光量調節部８２の液晶素子５０ｂにおいて、第２液晶部分５ｂは受光素子１５１の中間層１５０ａ´に重なるように配置される。図３に示す画像処理回路部２１６から供給される調節信号に基づいて、第２液晶部分５ｂの配向状態が制御されることで、中間層１５０ａ´に入射される入射光Ｌ２´の光量が調節される。

図３において、画像処理回路部２１６は、調節信号を画像信号に基づいて生成する。ここに、図４に示す画素の構成によれば、画像処理回路部２１６では、各画素部について、サブ画素部７２Ｒ、７２Ｇ及び７２Ｂの各々に供給される画像信号に基づく階調レベルを平均化し、調節信号を生成するのが好ましい。これにより、サブ画素部７２Ｒ、７２Ｇ及び７２Ｂについて、光量調節部８２では、画像信号に基づく階調レベルに応じて、調節信号に基づいて第２液晶部分５ｂの配向状態が制御され、第２液晶部分５ｂの光の透過率が調節される。その結果、光量調節部８２は、調節信号に基づいて、第１液晶部分５ａの透過率に応じて第２液晶部分５ｂの光の透過率を変化させるように制御される。

図１１に示すように、サブ画素部７２Ｒ、７２Ｇ及び７２Ｂにおける階調レベルが相対的に小さい場合には、第１液晶部分５ａの透過率は大きくなるため、表示用光Ｌ１Ｒ、Ｌ１Ｇ、及びＬ１Ｂの光の強度は総合的に大きくなる。この場合には、調節信号に基づいて、光量調節部８２では第２液晶部分５ｂの光の透過率が相対的に小さい値となるように調節する。その結果、表示面３０２ｓに入射される入射光Ｌ２の光量が調節されることで、受光素子１５１への入射光Ｌ２´の光量を相対的に小さくすることが可能となる。

これに対して、図１１において、サブ画素部７２Ｒ、７２Ｇ及び７２Ｂにおける階調レベルが相対的に大きい場合には、第１液晶部分５ａの透過率は小さくなるため、表示用光Ｌ１Ｒ、Ｌ１Ｇ又はＬ１Ｂの光の強度も総合的に小さくなる。この場合には、調節信号に基づいて、光量調節部８２では第２液晶部分５ｂの光の透過率が相対的に大きい値となるように調節する。その結果、表示面３０２ｓに入射される入射光Ｌ２の光量が調節されることで、受光素子１５１への入射光Ｌ２´の光量を相対的に大きくすることが可能となる。

光量調節部８２は、調節信号に基づいて、第２液晶部分５ｂの光の透過率を、第１液晶部分５ａの光の透過率との積が予め定められた所定の値となるように、変化させることが可能なように制御されるようにするとよい。この場合、図１１に示すように、光量調節部８２において、第２液晶部分５ｂの光の透過率は、第１液晶部分５ａの光の透過率に対して反比例するように調節される。即ち、光量調節部８２は、第１液晶部分５ａの光の透過率の減少に伴って、第２液晶部分５ｂの光の透過率が増加するように変化させると共に、第１液晶部分５ａの光の透過率の増加に伴って、第２液晶部分５ｂの光の透過率が減少するように変化させる。

よって、図１１に示すように、サブ画素部７２Ｒ、７２Ｇ及び７２Ｂにおける第１液晶部分５ａの光の透過率の増減による影響を小さくして、異なる階調レベルに対して、受光素子１５１への入射光Ｌ２´の光量の差を小さくし、理想的には一定の値に維持することが可能となる。

従って、画像表示領域１０ａにおいて例えば画像の表示を行いながら、これに並行してタッチ検出を行う場合も、階調レベルによって各画素部について検出精度が大きく変化するのを防止して、タッチ検出をより正確に行うことが可能となる。即ち、画像表示領域１０ａにおける画像の表示期間とは時間的に分離させてタッチ検出を行うようにしなくても、タッチ検出をより確実に行うことができる。その結果、表示期間が時間的に短くなることによる輝度の低下、均一な表示を行うことによるコントラストの低下等の不具合を回避して、表示品位の劣化を防止することが可能となる。

以上説明したような液晶装置１は、イメージセンサとして用いることが可能である。例えば、液晶装置１では、図２における表示面３０２ｓ上に接触させて配置された検出対象物たる紙について、上述したタッチ検出と同様に、この紙に記載された記載内容（検出対象の画像部分）を転写して、表示面３０２ｓに表示させる。従って、検出対象物の画像部分を他の画像部分と識別できる画像を取得でき、検出対象物を検出する検出性能を高めることが可能である。
＜変形例＞
次に、本実施形態の変形例について、図１２及び１３を参照して説明する。図１２は、本変形例に係る液晶装置の画素部における断面図である。図１３は、ワイヤーグリッド２３０ｂの平面図である。尚、図１３におけるＡ−Ａ´断面が図１２の断面図に対応している。

図１２において、光量調節部８２ａは、液晶層５０のうち、受光素子１５１の中間層１５０ａ´に重なる第２液晶部分５ｂと、第２液晶部分５ｂから見て対向基板２０側に設けられた第２電極２１ａと、第２液晶部分５ｂから見たＴＦＴアレイ基板１０側において第２電極２１ａに対向する第１電極として兼用され、且つ中間層１５０ａ´に重なるワイヤーグリッド２３０ｂと、液晶層５０から見て対向基板２０側に形成された偏光層３０２とを有する。

即ち、図１０に示す構成と比較して、同図中の第１電極１５９ａの一部に本発明に係る「第１偏光層」であるワイヤーグリッドを形成し、電極９３及び９４と同層には形成しない構成となっている。より詳細には、図１２又は図１３に示すように、ワイヤーグリッド２３０ｂは、コンタクトホール１９９を介して調節制御用ＴＦＴ１３０に電気的に接続されている。従って、調節制御用ＴＦＴ１３０に電気的に接続された第１電極として兼用されるワイヤーグリッド２３０ｂと、第２電極２１ａとによって、第２液晶部分５ｂの配向状態が制御可能になる。

加えて、ワイヤーグリッド２３０ｂは、絶縁膜４３上に形成された画素電極９ａ（図１２で不図示）と同層に形成されている。従って、本変形例に係る液晶装置によれば、画素電極９ａを形成する工程と共通の工程でＩＴＯ等の導電膜からなるワイヤーグリッド２３０ｂを形成可能であり、液晶装置の製造プロセスを煩雑化させることなく、光量調節機能を備える液晶装置を製造可能である。
＜電子機器＞
次に、上述した液晶装置を具備してなる電子機器の実施形態について、図１４及び図１５を参照して説明する。

先ず、上述した液晶装置をモバイル型のパーソナルコンピュータに適用した例について図１４を参照して説明する。図１４は、本発明の電子機器の一例である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、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、図１５を参照して説明する。図１５は、本発明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、反射半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、図１４又は図１５を参照して説明した電子機器の他にも、液晶テレビ、ビューファインダ型、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端末等が挙げられる。そして、これらの各種電子機器に適用可能なのは言うまでもない。

本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う液晶装置及び該液晶装置を備えた電子機器、並びにイメージセンサもまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。

本実施形態に係る液晶装置の平面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ´断面図である。 本実施形態に係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。 本実施形態に係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。 本実施形態に係る液晶装置が有する画素部の図式的平面図である。 図６のＶＩＩ−ＶＩＩ´断面図である。 図６のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ´断面図である。 図６のＩＸ−ＩＸ´断面図である。 図９に示した断面を詳細に示した断面図である。 第１及び第２液晶部分の各々の透過率、並びに入射光Ｌ２´の光量の各々の関係を示すグラフを表す図である。 本変形例に係る液晶装置の画素部における断面図である。 本変形例に係るワイヤーグリッドの平面図である。 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、５ａ…第１液晶部分、５ｂ…第２液晶部分、１０…ＴＦＴアレイ基板、１０ａ…画像表示領域、２０…対向基板、２１ａ…第２電極、５０…液晶層、７２…画素部、８２…光量調節部、１５０ａ´…中間層、１５１…受光素子、１５９ａ…第１電極、２１６…画像処理回路部、３０２ｓ…表示面

Claims (9)

1. 第１基板と、
   該第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及び第２基板間に挟持された液晶層と、
   前記第１基板上に配列され、前記液晶層のうち表示用光を透過させる第１液晶部分を夫々有する複数の画素部と、
   前記第１基板上における前記複数の画素部が配列された表示領域に前記画素部に対応して夫々形成された複数の受光層と、
   前記液晶層のうち前記受光層に重なる第２液晶部分を夫々有するように前記表示領域に形成されており、前記第２基板の両面のうち前記液晶層に臨まない面であり且つ指示手段によって指示される表示面から、前記第２液晶部分を透過して前記受光層に入射する光の光量を、前記複数の受光層の各々で互いに独立して調節可能な複数の光量調節部と、
   前記第２液晶部分の光の透過率を、前記対応する画素部における、前記第１液晶部分の光の透過率に応じて変化させて、前記受光層に入射する光の光量の調節を行うように、前記複数の光量調節部を制御する制御手段と
   を備えたことを特徴とする液晶装置。
2. 前記制御手段は、前記複数の光量調節部を夫々、前記第２液晶部分の光の透過率を、前記対応する画素部における前記第１液晶部分の光の透過率との積が予め定められた所定の値となるように、変化させることが可能なように制御することを特徴とする請求項１に記載の液晶装置。
3. 前記複数の画素部は夫々、前記第１液晶部分の光の透過率を画像信号に基づく所定の階調レベルに応じて調節すると共に、
   前記制御手段は、前記階調レベルに応じて前記第２液晶部分の光の透過率を変化させるように調節信号を前記複数の光量調節部の各々に供給することを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶装置。
4. 前記光量調節部は、前記第２液晶部分並びに前記第２液晶部分を挟んで相互に向かい合う第１電極及び第２電極から構成された液晶素子と、前記受光層及び前記液晶層間において前記受光層に重なる第１偏光層と、前記液晶層から見て前記第２基板側に形成された第２偏光層とを有することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の液晶装置。
5. 前記複数の画素部は、画素電極を夫々備え、
   前記第１電極は、前記第１基板上において前記画素電極と同層に形成されている
   ことを特徴とする請求項４に記載の液晶装置。
6. 前記第１偏光層は、前記第１基板上において、前記第２液晶部分と前記受光素子の間に形成されたワイヤーグリッドであることを特徴とする請求項４又は５に記載の液晶装置。
7. 前記ワイヤーグリッドは、前記第１基板上において、前記表示領域のうち前記受光層が形成された一の領域を除く他の領域に設けられた導電膜と同層に形成されていることを特徴とする請求項６に記載の液晶装置。
8. 前記１電極は、前記第１基板上に形成されており、
   前記第１偏光層は、前記第１電極における前記受光層に重なる部分により形成されている
   ことを特徴とする請求項４から６のいずれか一項に記載の液晶装置。
9. 請求項１から８のいずれか一項に記載の液晶装置を具備してなることを特徴とする電子
   機器。

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