JPH116991A - 画像読み取り機能付き液晶表示装置、および画像読み取り方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 画像の有効表示面積の減少による視認性の低
下等を招くことなく、小型化や製造コストの低減を図る
とともに、画像の読み取り解像度を向上させ、さらに、
読み取り速度を高速化させる。 【解決手段】 透明画素電極２４に接続されるｎチャネ
ルのＴＦＴ(L) ２６と、フォトダイオード２５のカソー
ド側に接続されるｐチャネルのＴＦＴ(D) ２７とは、共
通のソースライン２２およびゲートライン２３に接続さ
れ、ゲートライン２３に正の電圧ＶL または負の電圧Ｖ
D を印加することにより、それぞれ独立してオン状態に
制御し得るように構成されている。画像の読み取り時に
は、液晶層１４における縦横に１つおきの画素Ｐ１に対
応する部分だけが透光状態にされるとともに、画素Ｐ１
のフォトダイオード２５だけに所定の電荷が蓄積されて
露光されることにより画素Ｐ１についての画像が読み取
られ、同様の動作が画素Ｐ１に隣接する画素について、
それぞれ繰り返されることにより、全ての画素について
原稿画像が読み取られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、薄膜トランジスタ
（ＴＦＴ）、およびフォトダイオード等の受光素子が設
けられたアクティブマトリクスパネルと液晶層とを備え
た画像読み取り機能付き液晶表示装置、およびそのよう
な液晶表示装置を用いた画像読み取り方法に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】近年、画像の表示装置の小型化を図るた
め、液晶を使用した表示装置が多く用いられ、特に、Ｔ
ＦＴを有するアクティブマトリクスパネルを備えた液晶
表示装置は、単純マトリクス型の液晶表示装置に比べて
高い画質を容易に得ることができるため、盛んに研究さ
れている。

【０００３】一方、原稿画像等の読み取り装置の小型化
を図るために、２次元に配列したイメージセンサに原稿
を密着させるようにして、原稿やセンサ部のスキャン機
構を用いることなく画像を読み取り得るようにしたもの
が知られている。

【０００４】また、上記のような画像の表示装置と読み
取り装置とを組み合わせて、画像の表示を行うとともに
原稿画像等を読み取って画像データを得られるようにす
ることにより、装置全体の小型化や操作性の向上を図る
ものも提案されている。

【０００５】この種の装置は、具体的には、例えば特開
平４−２８２６０９号公報に開示されているように、液
晶表示装置におけるＴＦＴおよび透明画素電極が形成さ
れた透明基板の裏面側に、イメージセンサが形成された
透明基板を配置して構成されている。また、原稿画像の
読み取り時には、液晶における全ての画素を透光状態に
し、原稿の全面に渡りバックライト光を照射して、原稿
からの反射光の強度を検出することにより原稿画像を読
み取るようになっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ようにＴＦＴ等が形成された透明基板とイメージセンサ
が形成された透明基板とを重ねて配置する構成では、バ
ックライト光や原稿からの反射光の透過率が低下するた
め、画像の視認性や読み取り特性が低下する。また、原
稿画像の読み取り時に、上記のように原稿の全面に渡り
バックライト光を照射して原稿画像を読み取る場合、原
稿における隣接する画素からの反射光がイメージセンサ
に入射するため、隣接する画素間のクロストークが大き
くなり、解像度が低下しがちであるという問題点を有し
ていた。この問題点は、読み取り画素密度が高くなるほ
ど、より顕著になる。

【０００７】なお、前者の問題点に関して、前記特開平
４−２８２６０９号公報には、具体的な構成は記載され
ていないものの、ＴＦＴ等とイメージセンサとを同一の
透明基板上に実装してもよい旨の記載があるが、一般に
このように構成する場合、表示用のＴＦＴを制御するた
めの配線パターンに加えてイメージセンサの制御用の配
線パターンも同一基板上に形成する必要があるため、画
像の有効表示面積が減少して、やはり視認性の低下を招
くことになる。

【０００８】また、後者の問題点に関しては、例えば特
開平５−２１９３０１号公報には、ＥＬ素子やＬＥＤ、
ＰＤＰ等の自己発光素子が形成された基板と、受光素子
が形成された基板とが積層された表示読取装置におい
て、隣接する発光素子が同時に発光しないようにして原
稿画像を読み取る構成が開示されているが、この場合で
も、２つの基板を積層することによる画像の視認性や読
み取り特性の低下を回避することはできない。しかも、
上記のような発光素子を基板上に形成することは困難な
ため、製造コストの増大や歩留まりの低下を招くという
問題点も有している。

【０００９】上記のような問題点を解決するためには、
画素電極と受光素子とを同一基板に設け、画素電極用お
よび受光素子用のＴＦＴにおけるゲートラインおよびソ
ースラインを共通化するとともに、互いに隣接しない画
素の組ごとに、液晶を透光状態にして受光素子を露光
し、原稿画像を読み取るようにすることが考えられる
が、受光素子としてフォトダイオードなどの電荷蓄積型
のものを用いる場合、各画素の組についての露光工程ご
とに全ての画素の受光素子に電荷を蓄積するように構成
すると、読み取り速度の低下を招く虞がある。

【００１０】本発明は、上記の点に鑑み、視認性の低下
等を招くことなく、装置の小型化や操作性の向上、およ
び製造コストの低減を図ることができるうえ、隣接する
画素間のクロストークを低減して、画像の読み取り解像
度を向上させることができ、しかも、読み取り速度の高
速化を図ることができる画像読み取り機能付き液晶表示
装置、およびそのような液晶表示装置を用いた画像読み
取り方法の提供を目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の画像読み取り機
能付き液晶表示装置は、画像信号を伝達する複数のソー
スラインと、上記ソースラインと交差する方向に設けら
れ、走査信号を伝達する複数のゲートラインと、ソース
ラインとゲートラインとの各交差部に対応して設けられ
た画素電極と、各画素電極に接続されるとともに、ソー
スライン、およびゲートラインに接続された第１のトラ
ンジスタと、画素電極に対向して設けられた対向電極
と、画素電極と対向電極との間に設けられた液晶と、各
画素電極に対応して設けられ、あらかじめ保持された電
荷が原稿からの反射光によって放電されることにより、
原稿からの反射光量を検出する受光素子とを備えた画像
読み取り機能付き液晶表示装置において、さらに、受光
素子の一端側に接続されるとともに、上記ソースライ
ン、およびゲートラインに接続された第２のトランジス
タと、受光素子の他端側に接続された他端側ラインと、
表示用の光、および原稿の照明用の光を発する背面光源
とを備えるとともに、画像の読み取り時に、単一の画
素、または互いに隣接しない画素の組ごとに、上記受光
素子に電荷を保持させるとともに、上記液晶を透光状態
にして、上記背面光源の光を原稿に照射し、原稿からの
反射光量を上記受光素子によって検出することにより、
原稿画像を読み取るように構成されていることを特徴と
している。

【００１２】このように構成することにより、受光素子
の一端側に接続される第２のトランジスタ専用のソース
ラインやゲートラインを設けることなく、画像の表示お
よび読み取りができるので、画像の有効表示面積の減少
による視認性の低下を招くことなく、装置の小型化や操
作性の向上、および製造コストの低減を図ることができ
るとともに、読み取り対象となる互いに隣接しない画素
についてだけ、受光素子への電荷の蓄積、および原稿の
照明がなされ、隣接する画素からの光が入射することが
ないので、クロストークを低減して、画像の読み取り解
像度を向上させることができるうえ、読み取り速度の高
速化も図られる。

【００１３】上記互いに隣接しない画素の組は、読み取
り画素密度等に応じて、例えば１以上の画素おきの画素
の組や、所定の方向に互いに隣接し、かつ、上記所定の
方向に垂直な方向に１以上の画素おきの画素の組に設定
すればよい。

【００１４】また、各画素電極に対応して、それぞれ所
定の色の光を透過させる領域が形成されたカラーフィル
タを備えることにより、カラー画像の表示や読み取りが
できるようにすることもできる。

【００１５】さらに、それぞれ互いに異なる色の光を発
する複数の背面光源を備えることにより、各画素ごと
に、複数の色の光を原稿に照射して反射光量を検出する
ことができるので、高い画素密度および解像度でカラー
画像を読み取ることができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】

（実施の形態１）本発明の実施の形態１の画像読み取り
機能付き液晶表示装置として、図１に示すように、画像
の表示面がほぼ水平方向になるように設置されて用いら
れる液晶表示装置の例を説明する。

【００１７】（１）液晶表示装置の全体構成 この液晶表示装置は、偏光フィルタ層１１、後に詳述す
るガラス基板１２上に透明画素電極２４等が形成された
アクティブマトリクスパネル１３、液晶層１４、透明対
向電極１５が形成された対向ガラス基板１６、および偏
光フィルタ層１７が積層されて構成されている。また、
偏光フィルタ層１１の下方にはバックライト１８が設け
られる一方、偏光フィルタ層１７の上方にはタッチパネ
ルユニット１９が設けられている。

【００１８】なお、例えばパーソナルコンピュータなど
のように画像の表示面を傾斜させて用いる装置に適用さ
れる場合などには、画像表示領域の周辺部に断面形状が
Ｌ字状や、コの字状、直線状などの原稿ガイド等を設け
たりしてもよく、また、画像の読み取り時に、同図のよ
うに表示面がほぼ水平方向になるように回動させ得るよ
うにしてもよい。

【００１９】上記液晶層１４は、アクティブマトリクス
パネル１３と透明対向電極１５との間に設けられた所定
のギャップに９０°のツイストネマティック液晶が封入
されて形成される。この液晶としては、誘電異方性が負
のものが用いられるとともに、偏光フィルタ層１１と偏
光フィルタ層１７とが、一方の偏光フィルタ層の偏光方
向と液晶の配向方向とが互いに平行で、かつ、両偏光フ
ィルタ層１１・１７の偏光方向が互いに直交する方向
（クロスニコル）に配置されることにより、電界が作用
したときに、液晶層１４（より詳しくは偏光フィルタ層
１１・１７および液晶層１４）が透光状態になるように
なっている。

【００２０】透明対向電極１５は所定の電位Ｖｐに設定
されるが、駆動電圧を低減するために、各１水平走査期
間、または各１フィールド期間ごとにその電位Ｖｐを反
転するようにしてもよい。

【００２１】また、タッチパネルユニット１９として
は、接触型や静電容量型など種々のものが適用できる。
なお、このタッチパネルユニット１９は必ずしも設ける
必要はないが、これを設けることにより、原稿が載置さ
れていることを確認することができるほか、原稿の載置
が検出されたときに自動的に画像の読み取りが開始され
るようにしたり、載置された原稿の大きさを検出して、
これに応じた画像データを得られるようにしたりするこ
とができる。

【００２２】（２）アクティブマトリクスパネル１３に
形成された回路の構成 アクティブマトリクスパネル１３には、図２に示すよう
に、表示・読み取り部２１と、その周辺に配置される駆
動回路部３１と、駆動回路部３１およびバックライト１
８の動作を制御する制御部７１が設けられている。な
お、制御部７１はアクティブマトリクスパネル１３の外
部に設けられてもよい。

【００２３】表示・読み取り部２１には、互いに直交す
る方向のソースライン２２とゲートライン２３とが設け
られている。また、ソースライン２２とゲートライン２
３との各交差部に対応して、透明画素電極２４、フォト
ダイオード２５、透明画素電極２４用のＴＦＴ(L) ２
６、およびフォトダイオード２５用のＴＦＴ(D) ２７が
設けられている。

【００２４】ここで、ＴＦＴ(L) ２６はｎチャネルのＴ
ＦＴに形成される一方、ＴＦＴ(D)２７はｐチャネルの
ＴＦＴに形成されている。すなわち、ゲートライン２３
に正の電圧ＶL または負の電圧ＶD を印加することによ
り、それぞれ独立してオン状態に制御し得るようになっ
ている。なお、ＴＦＴ(L) ２６およびＴＦＴ(D) ２７の
極性はそれぞれ逆でもよいが、一般に、透明画素電極２
４に接続されるＴＦＴ(L) ２６をｎチャネルにする方が
表示速度の高速化が容易になる。

【００２５】上記各ＴＦＴ(L) ２６、およびＴＦＴ(D)
２７のソース電極２６ａ・２７ａは、ソースライン２２
に接続され、ゲート電極２６ｂ・２７ｂは、ゲートライ
ン２３に接続されている。

【００２６】また、ＴＦＴ(L) ２６のドレイン電極２６
ｃは、透明画素電極２４に接続される一方、ＴＦＴ(D)
２７のドレイン電極２７ｃは、フォトダイオード２５の
カソード側に接続されている。フォトダイオード２５の
アノード側は、遮光電極２８を介して接地されている。
すなわち、フォトダイオード２５は、逆バイアスが印加
されるように接続されている。

【００２７】なお、表示画質の向上を図るために、透明
画素電極２４および透明対向電極１５と並列に容量素子
等を設けたり、各透明画素電極２４と、隣り合う画素の
ゲートライン２３との間に容量を持たせたりしてもよ
い。

【００２８】駆動回路部３１には、シフトレジスタ３
２、ＴＦＴ制御回路３３、シフトレジスタ３４、充電電
圧出力回路３５、および読み取り回路３６が設けられて
いる。

【００２９】シフトレジスタ３２は、１垂直走査期間ご
とに１回入力される垂直同期信号Ｖsynkのパルスを、垂
直クロックでもある水平同期信号Ｈsynkに同期して順次
シフトし、タイミング信号としてＴＦＴ制御回路３３に
出力するようになっている。

【００３０】ＴＦＴ制御回路３３は、上記タイミング信
号と、ＴＦＴ(L) ２６またはＴＦＴ(D) ２７の選択を指
示するＴＦＴ選択信号とに応じて、電圧がＶL （正）ま
たはＶD （負）のゲート電圧Ｖg の駆動パルスを各ゲー
トライン２３に順次出力し、各水平走査ラインごとのＴ
ＦＴ(L) ２６およびＴＦＴ(D) ２７をオン状態にするよ
うになっている。

【００３１】シフトレジスタ３４は、１水平走査期間ご
とに１回入力される水平同期信号Ｈsynkのパルスを水平
クロックＨckに同期して順次シフトし、各画素の表示画
像データの取り込み、および読み取り画像データの出力
のタイミング信号を充電電圧出力回路３５、および読み
取り回路３６に出力するようになっている。

【００３２】また、充電電圧出力回路３５は、ラインメ
モリ３５ａ、およびＤ／Ａコンバータ（ディジタル−ア
ナログ変換器）３５ｂが設けられて構成されている。

【００３３】上記ラインメモリ３５ａは、シフトレジス
タ３４からのタイミング信号に応じて、１水平走査ライ
ン分の各画素ごとの表示画像データを保持するようにな
っている。

【００３４】Ｄ／Ａコンバータ３５ｂは、ラインメモリ
３５ａに保持されている表示画像データに応じたソース
電圧Ｖs （例えば０〜６Ｖ）をソースライン２２に出力
し、透明画素電極２４と透明対向電極１５との間、また
はフォトダイオード２５に所定の電荷を蓄積するように
なっている。

【００３５】一方、読み取り回路３６は、Ａ／Ｄコンバ
ータ（アナログ−ディジタル変換器）３６ａと、ライン
メモリ３６ｂとが設けられて構成されている。

【００３６】Ａ／Ｄコンバータ３６ａは、ソースライン
２２に接続され、原稿からの反射光によるフォトダイオ
ード２５の露光量を検出し、各画素ごとの読み取り画像
データを出力するものである。より詳しくは、例えばあ
らかじめＤ／Ａコンバータ３５ｂから出力された所定の
電圧（例えば５〜６Ｖ）によってフォトダイオード２５
に蓄積された電荷が原稿からの反射光の露光によって放
電された後、この放電された電荷を補充する際にその補
充に要した電荷の量を検出し、これに対応するディジタ
ルデータを出力するようになっている。なお、このよう
に電荷の補充に要した電荷の量を検出するものに限ら
ず、上記放電後のフォトダイオード２５の両端の電圧を
検出するなどしてもよい。

【００３７】ラインメモリ３６ｂは、Ａ／Ｄコンバータ
３６ａから出力された１水平走査ライン分の各画素ごと
の読み取り画像データを一旦保持し、シフトレジスタ３
４からのタイミング信号に応じて順次出力するようにな
っている。

【００３８】（３）アクティブマトリクスパネル１３の
具体的な構成と製造方法 アクティブマトリクスパネル１３は、例えば図３および
図４に示すように、ガラス基板１２上に透明画素電極２
４、フォトダイオード２５、ＴＦＴ(L) ２６、およびＴ
ＦＴ(D) ２７等が配置されて構成されている。

【００３９】上記フォトダイオード２５は、半導体層２
５ａと２５ｂとから構成されている。

【００４０】また、ＴＦＴ(L) ２６、およびＴＦＴ(D)
２７は、ソース電極２６ａ・２７ａ、ゲート電極２６ｂ
・２７ｂ、ドレイン電極２６ｃ・２７ｃ、半導体層２６
ｄ・２７ｄ、オーミック層２６ｅ・２７ｅ、およびゲー
ト絶縁膜４３から構成されている。なお、図３において
は、便宜上ゲート絶縁膜４３は省略されて描かれてい
る。上記ソース電極２６ａ・２７ａ、およびゲート電極
２６ｂ・２７ｂは、それぞれソースライン２２またはゲ
ートライン２３に形成された凸部により構成されてい
る。

【００４１】上記のようなアクティブマトリクスパネル
１３は、例えば図５に示すようにして製造される。

【００４２】（ａ）ガラス基板１２上にスパッタ法で１
００ｎｍのクロム層４１を堆積する。

【００４３】（ｂ）エッチングにより上記クロム層４１
をパターニングして、ゲート電極２６ｂ・２７ｂ、およ
び遮光電極２８を形成する。上記ゲート電極２６ｂ・２
７ｂは、図示しない断面においてゲートライン２３を構
成している。また、遮光電極２８は、フォトダイオード
２５のアノード側の配線パターンを構成している。

【００４４】（ｃ）ガラス基板１２上にスパッタ法で１
００ｎｍの透明電極であるＩＴＯ層４２を堆積する。

【００４５】（ｄ）エッチングによりＩＴＯ層４２をパ
ターニングして、透明画素電極２４を形成する。

【００４６】（ｅ）プラズマＣＶＤ法でＳｉＮ_X （例え
ばＳｉ₃ Ｎ₄ ）またはＳｉＯ₂ などから成る４００ｎｍ
のゲート絶縁膜４３を堆積した後、エッチングにより遮
光電極２８の上方の部分、および透明画素電極２４にお
けるドレイン電極２６ｃとのコンタクト部２４ａの上方
の部分を除去する。

【００４７】（ｆ）プラズマＣＶＤ法で１００ｎｍの非
晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）層を堆積し、エキシマレーザ
ーを用いた結晶化により多結晶シリコン（ｐ−Ｓｉ）層
を形成した後、エッチングによりパターニングして、Ｔ
ＦＴ(L) ２６およびＴＦＴ(D)２７用の半導体層２６ｄ
・２７ｄ、並びにフォトダイオード２５用の半導体層２
５ａを形成する。

【００４８】また、上記半導体層２６ｄは、イオン注入
やイオンシャワーによりリン等の不純物を注入してｎチ
ャネルに形成する一方、半導体層２７ｄ、および半導体
層２５ａは、ボロン等の不純物を注入してｐチャネルに
形成する。なお、この場合において、不純物を選択的に
注入する代わりに、ｎチャネルの半導体層２６ｄと、ｐ
チャネルの半導体層２７ｄおよび半導体層２５ａとを２
回に分けて作り分けても良い。

【００４９】（ｇ）上記半導体層２６ｄ…と同様に、半
導体層２６ｄ・２７ｄにおけるソース領域およびドレイ
ン領域の上に５０ｎｍのオーミック層２６ｅ・２７ｅを
形成する。また、半導体層２５ａの上にはｎ⁺ のｐ−Ｓ
ｉによるオーミック層２５ｂを形成してフォトダイオー
ド２５を構成する。

【００５０】（ｈ）スパッタ法で７００ｎｍのアルミニ
ウム層を堆積した後、エッチングによりパターニングし
て、ソース電極２６ａ・２７ａ、ドレイン電極２６ｃ・
２７ｃを形成し、ＴＦＴ(L) ２６およびＴＦＴ(D) ２７
を構成する。

【００５１】上記ソース電極２６ａ・２７ａは、図示し
ない断面においてソースライン２２を構成している。ま
た、ＴＦＴ(L) ２６のドレイン電極２６ｃは前記透明画
素電極２４のコンタクト部２４ａに接続される一方、Ｔ
ＦＴ(D) ２７のドレイン電極２７ｃはフォトダイオード
２５のオーミック層２５ｂに接続される。

【００５２】最後に、ソース電極２６ａ、ドレイン電極
２６ｃ、および半導体層２６ｄ等の上方にパッシベイシ
ョン膜４４を形成する。

【００５３】なお、上記の製造方法においては、主とし
て表示・読み取り部２１について説明したが、特に上記
のように多結晶シリコンプロセスを用いる場合には、駆
動回路部３１を構成するトランジスタや配線等も、同一
のプロセスで同時に作り込むことも容易にできる。一
方、アモルファスシリコンプロセスを用いる場合には、
ドライバＩＣをガラス基板１２上に直接実装したり、フ
レキシブル基板を用いて実装したりして、駆動回路部３
１を構成するなどしてもよい。

【００５４】（４）画像表示時の動作 水平同期信号Ｈsynkのパルスがシフトレジスタ３４に入
力された後、水平クロックＨckに同期して各画素ごとの
表示画像データがラインメモリ３５ａに入力されると、
ラインメモリ３５ａは１水平走査ライン分の表示画像デ
ータを順次保持し、Ｄ／Ａコンバータ３５ｂは各表示画
像データに応じた電圧を各ソースライン２２に出力す
る。

【００５５】また、シフトレジスタ３２に、垂直同期信
号Ｖsynkのパルスが入力された後、垂直クロックＶck
（水平同期信号Ｈsynk）が入力されるとともに、ＴＦＴ
制御回路３３に、ＴＦＴ(L) ２６の選択を指示するＴＦ
Ｔ選択信号が入力されると、ＴＦＴ制御回路３３は、１
水平走査ライン目に対応するゲートライン２３に電圧Ｖ
L （正）の駆動パルスを出力する。

【００５６】そこで、上記ゲートライン２３に接続され
ている各ＴＦＴ(L) ２６がオン状態になり、各透明画素
電極２４と透明対向電極１５との間に、Ｄ／Ａコンバー
タ３５ｂから出力される電圧に応じた電荷が蓄積されて
電界が形成される。すなわち、各透明画素電極２４に対
応する部分の液晶層１４が、バックライト１８からの光
の偏光面を回転させ、各表示画像データに応じた輝度の
透光状態になる。この状態は次のフィールドで同じゲー
トライン２３に再度駆動パルスが印加されるまで保持さ
れる。

【００５７】なお、上記のように、表示画像データに応
じた電圧を各ソースライン２２に同時に出力せず、水平
クロックＨck等に同期して、１水平走査ライン内の各画
素ごとに順次出力するようにしてもよい。

【００５８】以下、水平同期信号Ｈsynkが入力されるご
とに各水平走査ラインについて同様の動作が行われるこ
とにより、１画面分の画像が表示される。

【００５９】（５）画像読み取り時の動作 液晶表示装置に原稿が載置され、タッチパネルユニット
１９によって原稿の載置が検出された状態で、図示しな
い画像読み取りスイッチが操作されると、下記表１およ
び以下に示すようにして原稿画像の読み取りが行われ
る。

【表１】 （ａ）上記画像表示時と同じ動作により、図６（ａ）に
示すように、縦横に１つおきの画素Ｐ１に対応する部分
の液晶層１４が透光状態にされる一方、画素Ｐ１に隣接
する画素Ｐ２に対応する部分の液晶層１４が遮光状態に
される。

【００６０】すなわち、ＴＦＴ制御回路３３にＴＦＴ
(L) ２６の選択を指示するＴＦＴ選択信号が入力され、
ＴＦＴ制御回路３３から、ゲート電圧Ｖg ＝ＶL （正）
が各ゲートライン２３に順次出力されて、各ＴＦＴ(L)
２６が順次オン状態になるとともに、上記ゲート電圧Ｖ
ｇの出力と同期して、Ｄ／Ａコンバータ３５ｂから、画
素Ｐ１に関しては、最大輝度に対応するソース電圧Ｖs
＝ＶsLmax 、画素Ｐ２に対しては、最低輝度に対応する
ソース電圧Ｖｓ＝ＶsLmin がソースライン２２に出力さ
れ、透明画素電極２４と透明対向電極１５との間に電荷
が蓄積され、または放電されて、画素Ｐ１の液晶層１４
だけが透光状態になる。

【００６１】（ｂ）上記画像表示時とはゲート電圧Ｖg
およびソース電圧Ｖs が異なる動作によって、画素Ｐ１
に対応するフォトダイオード２５に所定の電荷が蓄積さ
れる。

【００６２】すなわち、ＴＦＴ制御回路３３にＴＦＴ
(D) ２７の選択を指示するＴＦＴ選択信号が入力され、
ＴＦＴ制御回路３３から、ゲート電圧Ｖg ＝ＶD （負）
がゲートライン２３に出力されてＴＦＴ(D) ２７がオン
状態になるとともに、表示画像データとして、フォトダ
イオード２５に印加する所定のソース電圧Ｖs ＝ＶsDに
対応したデータがラインメモリ３５ａに入力されて、Ｄ
／Ａコンバータ３５ｂから、上記所定のソース電圧Ｖs
＝ＶsD がソースライン２２に出力される。そこで、フ
ォトダイオード２５は逆バイアスが印加された状態とな
り、所定の電荷が蓄積される。

【００６３】また、バックライト１８は、少なくともこ
の時点までに消灯される。

【００６４】ここで、画素Ｐ２に対応するフォトダイオ
ード２５にも同様に電荷を蓄積するようにして、制御の
簡素化を図ってもよい。一方、画素Ｐ１だけに電荷を蓄
積するようにすることにより、電荷の蓄積に要する時間
を短縮することができる。後者は、より詳しくは、例え
ばシフトレジスタ３２に代えて、それぞれ奇数番目また
は遇数番目のゲートライン２３に接続され、画像の表示
時に位相が半周期だけずれた垂直同期信号Ｖsynkが入力
される２つのシフトレジスタを設け、フォトダイオード
２５への電荷の蓄積時には一方のシフトレジスタだけに
垂直同期信号Ｖsynkを入力するようにすればよい。

【００６５】（ｃ）次に、バックライト１８が所定時間
点灯されると、バックライト１８から発せられた光が画
素Ｐ１の部分の液晶層１４だけを介して原稿に照射さ
れ、その反射光によって画素Ｐ１のフォトダイオード２
５が露光される。

【００６６】そこで、フォトダイオード２５には、入射
された光量に応じて、蓄積された電荷を相殺する電荷が
発生し、蓄積電荷量が減少する。すなわち原稿画像の明
度が高い（濃度が薄い）部分ほど、蓄積電荷量が多く減
少する一方、明度が低い（濃度が濃い）部分では、蓄積
電荷量はあまり減少しない。

【００６７】上記のように、画素Ｐ１の部分の液晶層１
４だけを介して原稿にバックライト光を照射することに
より、原稿画像における隣接する画素からの反射光がフ
ォトダイオード２５に入射することがないので、隣接す
る画素とのクロストークが低減され、解像度が向上す
る。

【００６８】（ｄ）バックライト１８が消灯された後、
上記（ｂ）と同様に、ＴＦＴ制御回路３３からゲートラ
イン２３にゲート電圧Ｖg ＝ＶD （負）が出力されて、
ＴＦＴ(D) ２７がオン状態になる。なお、このときに
は、充電電圧出力回路３５のＤ／Ａコンバータ３５ｂの
出力はハイインピーダンス状態に保たれる。

【００６９】そこで、Ａ／Ｄコンバータ３６ａは、フォ
トダイオード２５の蓄積電荷の減少量に応じた読み取り
画像データをラインメモリ３６ｂに出力し、ラインメモ
リ３６ｂは、１水平走査ライン分の各画素ごとの読み取
り画像データを一旦保持し、シフトレジスタ３４からの
タイミング信号に応じて、順次上記読み取り画像データ
を出力する。

【００７０】ここで、画素Ｐ２に関しては、不定な画像
データが出力されることになるが、全ての画素について
画像データを出力し、後のデータ処理によって画素Ｐ１
についての画像データだけを抽出するようにしてもよい
し、ＴＦＴ制御回路３３から、画素Ｐ１に対応するゲー
トライン２３だけに駆動パルスが出力されるようにした
り、画素Ｐ１に関してだけ、読み取り回路３６で選択的
に上記Ａ／Ｄ変換や画像データの保持、出力が行われる
ようにしてもよい。

【００７１】（ｅ）画素Ｐ１に隣接する３つの画素につ
いて、それぞれ上記（ａ）〜（ｄ）の動作が繰り返され
ることにより、全ての画素についての原稿画像の読み取
りが行われる。

【００７２】なお、上記の例では、図６（ａ）に示すよ
うに１つおきの画素Ｐ１の組ごとに原稿画像を読み取る
例を示したが、例えば画素密度等に応じて、図６（ｂ）
に示すように２つおき、またはそれ以上の画素おきの画
素Ｐ１の組ごとに読み取るようにして、一層、隣接する
画素とのクロストークを低減し得るようにしてもよい。
また、図６（ｃ）に示すように、１つの画素Ｐ１ごとに
読み取り動作を繰り返すようにしてもよい。この場合に
は読み取り動作の繰り返しが多くなるので原稿画像全体
の読み取りに要する時間が多少長くなるが、画素密度が
高い場合でも他の画素とのクロストークをほとんど防止
して解像度を確実に高めることが容易にできる。さら
に、図６（ｄ）（ｅ）に示すように、１本のソースライ
ン２２またはゲートライン２３に添った１ライン分の画
素の組ごとに読み取るようにしたり、図６（ｆ）（ｇ）
に示すように、１本以上おきのソースライン２２または
ゲートライン２３に添った複数ライン分の画素の組ごと
に読み取るようにしたりしてもよい。これらの場合に
は、上記ソースライン２２またはゲートライン２３に垂
直な方向のクロストークが防止されるので、解像度をあ
る程度高くするとともに、読み取り速度も比較的速くす
ることができる。

【００７３】また、上記の例では、液晶層１４として誘
電異方性が負のものを用いるとともに、偏光フィルタ層
１１と偏光フィルタ層１７とを、一方の偏光フィルタ層
の偏光方向と液晶の配向方向とが互いに平行で、かつ、
両偏光フィルタ層１１・１７の偏光方向が互いに直交す
る方向（クロスニコル）に配置することにより、電界が
作用したときに液晶層１４が透光状態になる例を示した
が、誘電異方性が正の液晶を用いるとともに、偏光フィ
ルタ層１１と偏光フィルタ層１７とを、液晶の配向方
向、および両偏光フィルタ層１１・１７の偏光方向が互
いに平行な方向（パラニコル）になるように配置しても
同様である。

【００７４】このように電界が作用したときに液晶層１
４が透光状態になるように構成する場合には、透明画素
電極２４およびフォトダイオード２５に印加する電圧Ｖ
sLmax とＶD とを等しく設定することもでき、特に、こ
れらのソース電圧Ｖs をＤ／Ａコンバータ３５ｂによら
ずに所定の電圧源から直接供給する場合などには、電圧
源の種類を減らして回路の簡素化が容易になるなどの利
点がある。

【００７５】一方、誘電異方性が負の９０°のツイスト
ネマティック液晶を用いるとともに、偏光フィルタ層１
１と偏光フィルタ層１７とを、偏光方向が平行な方向
（パラニコル）になるように配置するか、または、誘電
異方性が正の液晶を用いるとともに、偏光フィルタ層１
１と偏光フィルタ層１７とを、偏光方向が直交する方向
（クロスニコル）に配置するようにしてもよい。すなわ
ち、この場合には、液晶層１４は、電界が作用していな
いときに透光状態になるので、上記ソース電圧Ｖs ＝Ｖ
sLmax に代えてＶs ＝ＶsLmin を印加し、透明画素電極
２４と透明対向電極１５との間に蓄積されている電荷を
放電させるようにすればよい。

【００７６】また、バックライト１８は露光時以外には
消灯する例を示したが、点灯状態でもフォトダイオード
２５に電荷を十分蓄積させ得る場合には、点灯したまま
にするようにしてもよい。ただし、この場合には、各Ｔ
ＦＴ(D) ２７がオフ状態になりしだい放電が始まるの
で、それぞれオフ状態になった時点から等しいディレイ
タイムで、読み出しを行うか、または一旦液晶層１４を
遮光状態にするなどして、各フォトダイオード２５の露
光時間が同じになるようにする必要があるが、バックラ
イト１８を点灯、消灯させる場合に比べて、露光時間の
正確な制御が容易になる。

【００７７】さらに、互いに隣接しない画素の組ごと
に、下記表２に示すように、フォトダイオード２５に電
荷を蓄積させた後に、液晶層１４を透光状態にするよう
にしてもよい。また、この場合にも、液晶層１４の遮光
効果が十分であれば、バックライト１８を点灯したまま
にしてもよい。ただし、その場合には、上記の場合のよ
うに各フォトダイオード２５の露光時間が同じになるよ
うにする必要がある。一方、バックライト１８を消灯し
た状態でフォトダイオード２５に電荷を蓄積する場合に
おいて、載置された原稿の背面から透過する光の影響が
あまりない場合には、同表に示すようにフォトダイオー
ド２５に電荷を蓄積する際に液晶層１４を遮光状態にし
ておく必要は必ずしもない。

【表２】

【００７８】また、上記各構成材料や、製造プロセスに
おける各工程の順序、プロセス条件等は、一例であり、
これらに限定するものではない。

【００７９】（実施の形態２）画像読み取り機能付き液
晶表示装置を構成するアクティブマトリクスパネル１３
の他の例として、遮光電極２８上にＴＦＴ(L) ２６およ
びＴＦＴ(D) ２７が形成されるとともに、半導体層２６
ｄ・２７ｄの上方にゲート電極２６ｂ・２７ｂが設けら
れたスタガ型のＴＦＴが用いられる例を説明する。な
お、以下、前記実施の形態１と同一の機能を有する構成
要素については、同一の番号を付して詳細な説明を省略
する。

【００８０】ガラス基板１２上には、図７および図８に
示すように、遮光電極２８が形成され、その上に、例え
ばＳｉＯ₂ から成る絶縁膜２９を介して、ＴＦＴ(L) ２
６またはＴＦＴ(D) ２７の半導体層２６ｄ・２７ｄが形
成されている。なお、フォトダイオード２５の半導体層
２５ａは、実施の形態１と同様に遮光電極２８上に直接
形成され、遮光電極２８がアノード側の配線パターンを
構成するようになっている。

【００８１】半導体層２６ｄ・２７ｄの上方には、オー
ミック層２６ｅ・２７ｅ、ソース電極２６ａ・２７ａ、
およびドレイン電極２６ｃ・２７ｃが形成され、さら
に、ゲート絶縁膜４３を介して、ゲート電極２６ｂ・２
７ｂが形成されている。

【００８２】このように遮光電極２８によってフォトダ
イオード２５の配線パターンを構成することにより、通
常の液晶表示装置と同じ工程で画像読み取り機能を備え
た液晶表示装置を製造することができるので、製造コス
トの低減を容易に図ることができる。

【００８３】（実施の形態３）ＴＦＴ(L) ２６、および
ＴＦＴ(D) ２７がともにｎチャネルのＴＦＴに形成さ
れ、ＴＦＴ(L) ２６のゲートの閾値電圧ＶL0がＴＦＴ
(D) ２７のゲートの閾値電圧ＶD0よりも高く設定されて
いる例を説明する。

【００８４】すなわち、ＶD0＜Ｖg ＜ＶL0であるゲート
電圧Ｖg がゲートライン２３に印加された場合には、Ｔ
ＦＴ(D) ２７だけがオン状態になる一方、ＶL0＜Ｖg で
あるゲート電圧Ｖg が印加された場合には、ＴＦＴ(L)
２６、およびＴＦＴ(D) ２７がともにオン状態になるよ
うになっている。このような閾値電圧の設定は、半導体
層２６ｄ・２７ｄにリン等の不純物を注入する際に、そ
の濃度を調節するなど、公知の種々の方法により行うこ
とができる。

【００８５】上記のようなＴＦＴ(L) ２６およびＴＦＴ
(D) ２７を備えた画像読み取り機能付き液晶表示装置
は、下記表３および以下に示すようにして原稿画像の読
み取りが行われる。

【表３】 （ａ）ＶL0＜Ｖg であるゲート電圧Ｖg がゲートライン
２３に出力されると、ＴＦＴ(L) ２６がオン状態にな
り、その時にソースライン２２に出力されているソース
電圧Ｖs ＝ＶsLmax またはＶsLmax によって、透明画素
電極２４と透明対向電極１５との間に電荷が蓄積され、
または放電されて、画像を読み取る画素Ｐ１に対応する
部分の液晶層１４が透光状態にされる一方、他の画素Ｐ
２に対応する部分の液晶層１４が遮光状態にされる。

【００８６】また、その際にはＴＦＴ(D) ２７もオン状
態になり、フォトダイオード２５にも同様にソース電圧
Ｖs ＝ＶsLmax によって電荷が蓄積されるので、ＶsLma
x ＝ＶsDに設定する場合には、次のフォトダイオード２
５だけに電荷を蓄積するステップを省略することができ
る。

【００８７】（ｂ）ＶD0＜Ｖg ＜ＶL0であるゲート電圧
Ｖg がゲートライン２３に出力されると、ＴＦＴ(D) ２
７だけがオン状態になるので、上記ソース電圧Ｖs ＝Ｖ
sLmaxとは異なる電圧ＶsDにより、実施の形態１と同様
に、少なくとも画像を読み取る画素Ｐ１に対応するフォ
トダイオード２５への所定の電荷の蓄積が行われる。

【００８８】また、バックライト１８は、少なくともこ
の時点までに消灯される。

【００８９】（ｃ）次に、Ｖg ＜ＶD0であるゲート電圧
Ｖg がゲートライン２３に出力され、ＴＦＴ(L) ２６お
よびＴＦＴ(D) ２７が何れもオフ状態になるとともに、
バックライト１８が所定時間点灯されると、バックライ
ト１８から発せられた光が液晶層１４を介して原稿に照
射され、反射光によってフォトダイオード２５が露光さ
れ、フォトダイオード２５は原稿画像の濃度に応じた蓄
積電荷量になる。

【００９０】（ｄ）バックライト１８が消灯された後、
上記（ｂ）と同様に、ＶD0＜Ｖg ＜ＶL0であるゲート電
圧Ｖg がゲートライン２３に出力され、ＴＦＴ(D) ２７
だけがオン状態になって、読み取り画像データが得られ
る。

【００９１】なお、この実施の形態３においても、前記
実施の形態１で説明したように、電荷の蓄積時と同じタ
イミングで画像データの読み出しを行うことにより各フ
ォトダイオード２５の露光時間が同じになるようにし
て、バックライト１８を点灯したままにするようにして
もよい。

【００９２】また、実施の形態３のような構成では、画
像の表示時、すなわちＴＦＴ(L) ２６をオン状態にする
際には、必ずＴＦＴ(D) ２７もオン状態になるが、通
常、フォトダイオード２５のアノード側の電位を接地電
位にしておけば、フォトダイオード２５には逆バイアス
の電圧が印加されるだけで、ほとんど電流が流れないの
で、表示画像に対する影響はほとんどない。

【００９３】このようにフォトダイオード２５に逆バイ
アスの電圧が印加されるようにすれば、画像の表示時に
フリッカレスにして画質の向上を図るために、ソース電
圧Ｖs の極性を１水平走査期間ごとに反転させたり、互
いに隣り合うソースライン２２ごとに反転させる公知の
手法を適用することも可能である。すなわち、この場合
には、各画素のフォトダイオード２５ごとに、印加され
るソース電圧Ｖs に応じて逆バイアスになるように接続
したり、図９に示すように、ソース電圧Ｖs が正負何れ
の場合でも逆バイアスになるようにフォトダイオード２
５を接続したりすればよい。

【００９４】なお、フォトダイオード２５のアノード側
に負の電圧を印加することにより、表示の応答速度の向
上に寄与させることも可能である。

【００９５】また、図１０に示すように、切り換えスイ
ッチ５１を設けて、画像の表示時にはフォトダイオード
２５のアノード側にソース電圧Ｖs を印加するようにす
れば、理論的にも表示画像に対する影響を皆無にするこ
とができる。なお、この場合、フォトダイオード２５の
アノード側に接続される配線を各ソースライン２２ごと
に独立して設けるか、または、すべてのアノード側の配
線を共通にする場合には、充電電圧出力回路３５からは
各ソースライン２２に順次択一的にソース電圧Ｖs を印
加する一方、他のソースライン２２はハイインピーダン
ス状態になるようにすればよい。

【００９６】また、上記各実施の形態では、透明対向電
極１５が対向ガラス基板１６に形成されている例を示し
たが、これに限らず、例えば図１１に模式的に示すよう
に、同一の基板上に透明画素電極２４と透明対向電極１
５とが設けられる、いわゆる面内スイッチング方式（Ｉ
ＰＳ）の液晶表示装置にも同様に適用することができ
る。この場合、上記透明対向電極１５をフォトダイオー
ド２５のアノード側の配線として用いるようにしてもよ
い。

【００９７】また、画像の読み取り時における透明画素
電極２４と透明対向電極１５との間や、フォトダイオー
ド２５への電荷の蓄積は、通常の画像表示時と異なり、
全画素に同一の電圧を印加して行うので、すべてのゲー
トライン２３に同時に駆動パルスを出力して電荷を蓄積
させるようにしてもよい。

【００９８】また、受光素子としては、フォトダイオー
ド２５に限らず、電荷蓄積型の種々の受光素子が適用可
能である。さらに、電荷蓄積型以外のフォトセンサを用
いても、同様に原稿画像を読み取ることはできる。この
場合には、露光に先立って電荷を蓄積するステップは不
要であるとともに、Ａ／Ｄコンバータ３６ａとして、受
光素子の両端の電圧を検出するものや、受光素子に流れ
る電流を検出するものなどを用いることができる。

【００９９】また、画像の表示、および読み取りは、そ
れぞれ画面の全面にわたって行うものに限らず、表示領
域と読み取り領域とに分けて、画像の表示と読み取りと
を同時に行い得るようにしてもよい。すなわち、前述の
ようにバックライト１８を常時点灯させ得るように構成
する場合や、バックライト１８の消灯時間が短く設定さ
れる場合などには、各領域ごとに、前記画像表示動作、
または画像読み取り動作を行わせることにより、画像の
表示と読み取りとを行わせることができる。さらに、上
記画像の読み取り領域は、あらかじめ設定してもよい
し、タッチパネルユニット１９によって原稿の載置が検
出された領域を読み取り領域にするなどしてもよい。

【０１００】（実施の形態４）カラー画像の表示、およ
び読み取りができる液晶表示装置の例を説明する。

【０１０１】この液晶表示装置は、図１２に示すよう
に、対向ガラス基板１６と透明対向電極１５との間に、
各透明画素電極２４に対応して赤、緑、または青の光を
透過させる領域が形成されたマイクロカラーフィルタ６
１を備えている。その他の構成は、前記モノクロームの
液晶表示装置（実施の形態１、実施の形態２、または実
施の形態３）と同様である。

【０１０２】このように構成されることによって、前記
モノクロームの液晶表示装置と同じ動作により、カラー
画像の表示、および読み取りが行われる。すなわち、表
示画像データとして、それぞれ赤、青、または緑の画像
データが入力されると、加法混色によりカラー画像が表
示される。また、各透明画素電極２４ごとに、マイクロ
カラーフィルタ６１を介して、赤、青、または緑の光が
原稿に照射され、原稿画像における各色の成分に応じた
反射光量が検出されるので、カラーの画像データが読み
取られる。

【０１０３】このようなカラーの液晶表示装置を構成す
る場合でも、前記モノクロームの液晶表示装置と同様
に、ＴＦＴ(L) ２６とＴＦＴ(D) ２７とが共通のソース
ライン２２およびゲートライン２３によって制御され、
ＴＦＴ(D) ２７専用のゲートライン等を必要としないの
で、画像の有効表示面積を大きくして、高い視認性を得
ることができる。また、実施の形態１で説明したよう
に、１または２以上おきの画素の組ごとや、１つの画素
ごと、１ライン分の画素の組ごと、１または２ライン以
上おきの画素の組ごとにバックライト１８からの光を照
射して原稿画像を読み取ることにより、隣接する画素と
のクロストークを低減することができる。

【０１０４】なお、この液晶表示装置においては、各３
つの透明画素電極２４を透過する光の加法混色によっ
て、所定の色の１つの画素（カラー画素）が構成され
る。そこで、各透明画素電極２４に対応する画素（単体
画素）の画素密度がモノクロームの液晶表示装置におけ
る画素密度と同じである場合（例えば透明画素電極２４
の大きさが同じ場合）には、カラー画素の画素密度（実
質的な表示および読み取りの画素密度）は、モノクロー
ムの液晶表示装置における画素密度の１／３になる。

【０１０５】（実施の形態５）カラー画素の画素密度が
単体画素の画素密度と等しい場合、すなわち、例えば透
明画素電極２４の大きさがモノクロームの液晶表示装置
と同じ場合であっても、モノクロームの液晶表示装置に
おける画素密度と同じカラー画素の画素密度が得られる
液晶表示装置の例を説明する。

【０１０６】この液晶表示装置は、図１３に示すよう
に、バックライト１８が、それぞれ赤、青、または緑の
単色光を発する単色光源１８ａ〜１８ｃを備えて構成さ
れている。これらの単色光源１８ａ〜１８ｃは、図示し
ない制御部によって、それぞれ独立して点灯、消灯が制
御されるようになっている。その他の構成は、前記モノ
クロームの液晶表示装置と同様である。

【０１０７】以下、画像表示時の動作、および画像読み
取り時の動作について説明する。

【０１０８】（１）画像表示時の動作 赤、青、および緑の単色光源１８ａ〜１８ｃが、順次選
択的に点灯し、各点灯期間に、それぞれ赤、青、または
緑の表示画像データに基づいて、前記モノクロームの画
像表示装置と同じ表示動作が行われる。すなわち、各単
体画素ごとに、時分割で赤、青、および緑の成分が表示
され、視覚の残像効果によりカラー画像の表示が行われ
る。このように、単色光源１８ａ〜１８ｃによって時分
割で各色の画像を表示することにより、１つの単体画素
をカラー画素として作用させることができ、カラー画素
の画素密度を単体画素の画素密度と等しくすることがで
きる。

【０１０９】（２）画像読み取り時の動作 赤、青、および緑の単色光源１８ａ〜１８ｃが順次用い
られ、各単色光源１８ａ…ごとに、前記モノクロームの
液晶表示装置と同じ読み取り動作が行われることによ
り、それぞれ原稿画像における各色の成分の画像データ
が読み取られる。より詳しくは、まず、赤の単色光源１
８ａが用いられ、赤の光が、互いに隣接しない画素の組
ごとの透明画素電極２４を介して原稿に照射され、原稿
画像における赤の成分に応じた反射光量が検出される。
次に、青の単色光源１８ｂが用いられて、青の成分の画
像が読み取られ、さらに緑の単色光源１８ｃが用いられ
て、緑の成分の画像が読み取られる。このように、単色
光源１８ａ〜１８ｃについて前記読み取り動作が３回繰
り返されることにより、カラーの画像データが読み取ら
れる。このように、単色光源１８ａ〜１８ｃを順次用い
ることによって、各単体画素ごとに赤、青、および緑の
成分の画像が読み取られるので、マイクロカラーフィル
タを用いる場合に比べて、３倍の画素密度でカラー画像
を読み取ることができる。

【０１１０】なお、各色の光ごとに、互いに隣接しない
画素の組ごとの読み取りを行うのに代えて、各画素の組
ごとに、赤、青、および緑の光を順次照射して読み取
り、これを画素の組の数だけ繰り返すようにしてもよ
い。

【０１１１】また、前記モノクロームの液晶表示装置と
同様に、ＴＦＴ(L) ２６とＴＦＴ(D) ２７とが共通のソ
ースライン２２およびゲートライン２３によって制御さ
れ、ＴＦＴ(D) ２７専用のゲートライン等を必要としな
いことにより、画像の有効表示面積を大きくして、高い
視認性を得ることができるが、ＴＦＴ(D) ２７専用のゲ
ートライン等を設ける場合でも、画素密度を高くする効
果は同様に得られる。しかも、このように画素密度が高
くても、互いに隣接しない画素の組ごとに各単色光源１
８ａ〜１８ｃの光を照射して原稿画像を読み取ることに
より、確実に隣接画素のクロストークを低減して解像度
を高くすることができる。

【０１１２】（実施の形態６）マイクロカラーフィルタ
を備え、かつ、読み取り画素密度の高い液晶表示装置の
例を説明する。

【０１１３】この液晶表示装置は、図１４に示すよう
に、対向ガラス基板１６と透明対向電極１５との間に、
各透明画素電極２４に対応して赤、緑、または青の光を
透過させてカラー画像の表示を行うための表示用領域６
１ａと、全ての色の光を透過させて原稿を照明するため
の照明用領域６１ｂとが形成されたマイクロカラーフィ
ルタ６１を備えている。

【０１１４】また、透明対向電極１５は、上記マイクロ
カラーフィルタ６１の表示用領域６１ａまたは照明用領
域６１ｂに対応する領域が、それぞれ互いに接続された
表示用対向電極１５ａと照明用対向電極１５ｂとに分割
されている。上記照明用対向電極１５ｂは、図示しない
制御回路によって制御されるスイッチ６２により、表示
用対向電極１５ａに接続されるか、またはハイインピー
ダンス状態になるようになっている。なお、必ずしも表
示用対向電極１５ａに接続されなくても、所定の電位に
保たれるようにしてもよい。

【０１１５】一方、ガラス基板１２上に形成された透明
画素電極２４は、図１５および図１６に示すように、前
記モノクロームの液晶表示装置における透明画素電極２
４と同様にＴＦＴ(L) ２６に接続された表示用画素電極
２４ａと、ソースライン２２に接続された照明用画素電
極２４ｂとに分割されている。

【０１１６】さらに、バックライト１８は、前記実施の
形態５と同様に、それぞれ赤、青、または緑の単色光を
発する単色光源１８ａ〜１８ｃを備えて構成されてい
る。

【０１１７】その他の構成は、前記モノクロームの液晶
表示装置と同様である。

【０１１８】以下、画像表示時の動作、および画像読み
取り時の動作について説明する。

【０１１９】（１）画像表示時の動作 画像表示時には、赤、青、および緑の単色光源１８ａ〜
１８ｃが同時に点灯され、白色光源として作用する。ま
た、スイッチ６２は開いて照明用対向電極１５ｂがハイ
インピーダンス状態に保たれ、照明用画素電極２４ｂの
電位、すなわちソースライン２２の電位に係らず、照明
用対向電極１５ｂと照明用画素電極２４ｂとの間に電荷
が蓄積されないようにされて、常にバックライト１８か
らの光が遮光されるように制御される。なお、液晶層１
４に電圧が印加されていないときに光が透過状態になる
ノーマリホワイトの液晶表示装置を構成する場合には、
照明用対向電極１５ｂをハイインピーダンス状態ではな
く、絶対値が十分大きな所定の電圧が印加されるように
すればよい。

【０１２０】この状態で、前記実施の形態４と同じ動作
が行われることにより、カラー画像の表示が行われる。
すなわち、画素における照明用画素電極２４ｂの部分に
入射する光が常に遮光される点を除き、実施の形態４と
同じ作用によって、各表示用画素電極２４ａ、液晶層１
４、およびマイクロカラーフィルタ６１の表示用領域６
１ａを透過する光の加法混色によりカラー画像が表示さ
れる。

【０１２１】この液晶表示装置においては、画素におけ
る照明用画素電極２４ｂの部分が遮光状態になるため
に、開口率が若干低下するが、実施の形態５の液晶表示
装置が時分割により表示が行われるのに対して、各単体
画素は常に画像データに応じた発光状態になるので、フ
リッカを生じることなくフレーム周期を所望の長さに設
定することができる。

【０１２２】（２）画像読み取り時の動作 画像の読み取り時には、下記表４〜６に示すように、前
記モノクロームの液晶表示装置の動作に比べて以下の点
が異なる動作が行われる。ただし、原稿の照明に関して
は、実施の形態５と同様に、赤、青、および緑の単色光
源１８ａ〜１８ｃが順次用いられる。

【表４】

【表５】

【表６】

【０１２３】すなわち、前記表１〜３において透明画素
電極２４と透明対向電極１５との間に電荷が蓄積される
ステップでは、ソース電圧Ｖs ＝ＶsLmin がソースライ
ン２２に出力され、表示用画素電極２４ａと表示用対向
電極１５ａとの間の電荷が放電されて、画素における表
示用画素電極２４ａの部分は遮光状態にされる。これに
より、マイクロカラーフィルタ６１における表示用領域
６１ａの赤、青、または緑の光だけを透過させる作用
は、画像の読み取りには影響しなくなる。

【０１２４】また、原稿からの反射光によってフォトダ
イオード２５が露光されるステップでは、照明用対向電
極１５ｂがスイッチ６２を介して表示用対向電極１５ａ
に接続されるとともに、最大輝度に対応するソース電圧
Ｖs ＝ＶsLmax が、ソースライン２２を介して照明用画
素電極２４ｂに印加され、互いに隣接しない画素の組に
おける照明用画素電極２４ｂの部分が透光状態になる。
そこで、マイクロカラーフィルタ６１の照明用領域６１
ｂは前記のように全ての色の光を透過させるようになっ
ているので、赤、青、または緑の何れの単色光源１８ａ
〜１８ｃから発せられた単色光も、そのまま原稿に照射
される。それゆえ、前記実施の形態５と同様に、赤、
青、および緑の単色光源１８ａ〜１８ｃが順次用いら
れ、各単色光源１８ａ…ごとに、前記モノクロームの液
晶表示装置と同じ読み取り動作が行われることにより、
それぞれ原稿画像における各色の成分の画像データが読
み取られる。

【０１２５】上記のように、画像の表示時には、マイク
ロカラーフィルタを用いた３つの単体画素の加法混色に
よりカラー画像を表示する一方、画像の読み取り時に
は、各単体画素ごとに、赤、青、および緑の単色光源１
８ａ〜１８ｃを用いて各色の成分を読み取ることによ
り、表示時の３倍の画素密度で原稿画像を読み取ること
ができる。

【０１２６】

【発明の効果】本発明は、以上説明したような形態で実
施され、以下に記載されるような効果を奏する。

【０１２７】すなわち、単一の画素ごと、または互いに
隣接しない画素の組ごとに、受光素子に電荷を保持させ
るとともに、液晶を透過状態にし、バックライトの光を
原稿に照射して原稿画像を読み取ることにより、読み取
り画素密度が高い場合でも、隣接する画素間でのクロス
トークを低減して、解像度を高くすることができるう
え、読み取り速度の高速化も図られるという効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施の形態１の画像読み取り機能付き液晶表
示装置の外観構成を示す斜視図である。

【図２】 実施の形態１のアクティブマトリクスパネル
１３の回路構成を示す説明図である。

【図３】 実施の形態１のアクティブマトリクスパネル
１３の具体的な構成を示す平面図である。

【図４】 図３のＡ−Ａ矢視およびＢ−Ｂ矢視断面図で
ある。

【図５】 実施の形態１のアクティブマトリクスパネル
１３の製造方法を示す説明図である。

【図６】 実施の形態１の画像読み取り機能付き液晶表
示装置において１回の露光工程で原稿画像が読み取られ
る画素の配置を示す説明図である。

【図７】 実施の形態２のアクティブマトリクスパネル
１３の具体的な構成を示す平面図である。

【図８】 図６のＡ−Ａ矢視およびＢ−Ｂ矢視断面図で
ある。

【図９】 実施の形態３の画像読み取り機能付き液晶表
示装置の変形例（フォトダイオード２５の他の接続例）
を示す回路図である。

【図１０】 実施の形態３の画像読み取り機能付き液晶
表示装置の他の変形例（フォトダイオード２５のアノー
ド側にソース電圧を印加する例）を示す回路図である

【図１１】 面内スイッチング方式の液晶表示装置を構
成した場合の例を示す説明図である。

【図１２】 実施の形態４の画像読み取り機能付き液晶
表示装置の外観構成を示す斜視図である。

【図１３】 実施の形態５の画像読み取り機能付き液晶
表示装置の外観構成を示す斜視図である。

【図１４】 実施の形態６の画像読み取り機能付き液晶
表示装置の外観構成を示す斜視図である。

【図１５】 実施の形態６のアクティブマトリクスパネ
ル１３の具体的な構成を示す平面図である。

【図１６】 図１４のＡ−Ａ矢視およびＢ−Ｂ矢視断面
図である。

【符号の説明】

１１ 偏光フィルタ層 １２ ガラス基板 １３ アクティブマトリクスパネル １４ 液晶層 １５ 透明対向電極 １５ａ 表示用対向電極 １５ｂ 照明用対向電極 １６ 対向ガラス基板 １７ 偏光フィルタ層 １８ バックライト １８ａ 赤の単色光源 １８ｂ 青の単色光源 １８ｃ 緑の単色光源 １９ タッチパネルユニット ２１ 表示・読み取り部 ２２ ソースライン ２３ ゲートライン ２４ 透明画素電極 ２４ａ 表示用画素電極 ２４ｂ 照明用画素電極 ２５ フォトダイオード ２６ ＴＦＴ(L) ２７ ＴＦＴ(D) ２８ 遮光電極 ３１ 駆動回路部 ３２ シフトレジスタ ３３ ＴＦＴ制御回路 ３４ シフトレジスタ ３５ 充電電圧出力回路 ３５ａ ラインメモリ ３５ｂ Ｄ／Ａコンバータ ３６ 読み取り回路 ３６ａ Ａ／Ｄコンバータ ３６ｂ ラインメモリ ６１ マイクロカラーフィルタ ６１ａ 表示用領域 ６１ｂ 照明用領域 ６２ スイッチ ７１ 制御部 Ｐ１ 画素 Ｐ２ 画素

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｈ０４Ｎ 1/028 Ｇ０６Ｆ 15/64 ３２５Ｊ 1/19 Ｈ０４Ｎ 1/04 １０２ (72)発明者 石川 新三郎 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】画像信号を伝達する複数のソースライン
   と、 上記ソースラインと交差する方向に設けられ、走査信号
   を伝達する複数のゲートラインと、 ソースラインとゲートラインとの各交差部に対応して設
   けられた画素電極と、 各画素電極に接続されるとともに、ソースライン、およ
   びゲートラインに接続された第１のトランジスタと、 画素電極に対向して設けられた対向電極と、 画素電極と対向電極との間に設けられた液晶と、 各画素電極に対応して設けられ、あらかじめ保持された
   電荷が原稿からの反射光によって放電されることによ
   り、原稿からの反射光量を検出する受光素子とを備えた
   画像読み取り機能付き液晶表示装置において、さらに、 受光素子の一端側に接続されるとともに、上記ソースラ
   イン、およびゲートラインに接続された第２のトランジ
   スタと、 受光素子の他端側に接続された他端側ラインと、 表示用の光、および原稿の照明用の光を発する背面光源
   とを備えるとともに、 画像の読み取り時に、単一の画素、または互いに隣接し
   ない画素の組ごとに、上記受光素子に電荷を保持させる
   とともに、上記液晶を透光状態にして、上記背面光源の
   光を原稿に照射し、原稿からの反射光量を上記受光素子
   によって検出することにより、原稿画像を読み取るよう
   に構成されていることを特徴とする液晶表示装置。
2. 【請求項２】請求項１の画像読み取り機能付き液晶表示
   装置であって、 上記互いに隣接しない画素の組は、１以上の画素おきの
   画素の組であることを特徴とする画像読み取り機能付き
   液晶表示装置。
3. 【請求項３】請求項１の画像読み取り機能付き液晶表示
   装置であって、 上記互いに隣接しない画素の組は、所定の方向に互いに
   隣接し、かつ、上記所定の方向に垂直な方向に１以上の
   画素おきの画素の組であることを特徴とする画像読み取
   り機能付き液晶表示装置。
4. 【請求項４】請求項１の画像読み取り機能付き液晶表示
   装置であって、さらに、 上記画素電極に対応して、それぞれ所定の色の光を透過
   させる領域が形成されたカラーフィルタを備え、 画像の表示時には、上記カラーフィルタにおける各色の
   領域を透過する光の加法混色によりカラー画像を表示
   し、 画像の読み取り時には、上記カラーフィルタにおける各
   色の領域を透過して原稿に照射され、反射された光の光
   量を検出することによりカラー画像を読み取るように構
   成されていることを特徴とする画像読み取り機能付き液
   晶表示装置。
5. 【請求項５】画素電極と、 画素電極に対向して設けられた対向電極と、 画素電極と対向電極との間に設けられた液晶と、 各画素電極に対応して設けられ、あらかじめ保持された
   電荷が原稿からの反射光によって放電されることによ
   り、原稿からの反射光量を検出する受光素子とを備えた
   画像読み取り機能付き液晶表示装置において、さらに、 それぞれ互いに異なる色の光を発する複数の光源を含む
   背面光源を備え、 画像の表示時に、上記各背面光源を順次選択的に点灯さ
   せて、時分割で各色の画像を表示させることによりカラ
   ー画像を表示し、 画像の読み取り時に、単一の画素、または互いに隣接し
   ない画素の組ごとに、上記受光素子に電荷を保持させる
   とともに、上記各背面光源を順次選択的に点灯させて、
   各色の光を原稿に照射し、原稿からの各色の光の反射光
   量を検出することによりカラー画像を読み取るように構
   成されていることを特徴とする画像読み取り機能付き液
   晶表示装置。
6. 【請求項６】画素電極と、 画素電極に対向して設けられた対向電極と、 画素電極と対向電極との間に設けられた液晶と、 各画素電極に対応して設けられ、あらかじめ保持された
   電荷が原稿からの反射光によって放電されることによ
   り、原稿からの反射光量を検出する受光素子とを備えた
   画像読み取り機能付き液晶表示装置において、さらに、 各画素に対応して、それぞれ所定の色の光を透過させる
   表示用領域、および全ての色の光を透過させる照明用領
   域が形成されたカラーフィルタと、 それぞれ互いに異なる色の光を発するとともに、同時に
   点灯したときに白色光を発する複数の光源を含む背面光
   源とを備えるとともに、 画像の表示時には、上記カラーフィルタの照明用領域に
   対応する部分の液晶を遮光状態にする一方、表示用領域
   に対応する部分の液晶を画像信号に応じた透光状態にす
   るとともに、上記全ての背面光源を点灯させて、上記カ
   ラーフィルタにおける各色の表示用領域を透過する光の
   加法混色によりカラー画像を表示し、 原稿画像の読み取り時には、全ての画素について、上記
   カラーフィルタの表示用領域に対応する部分の液晶を遮
   光状態にする一方、単一の画素、または互いに隣接しな
   い画素の組ごとに、上記受光素子に電荷を保持させると
   ともに、照明用領域に対応する部分の液晶を透光状態に
   するとともに、上記各背面光源を順次選択的に点灯させ
   て、各色の光を上記カラーフィルタにおける照明用領域
   を介して原稿に照射し、原稿からの各色の光の反射光量
   を検出することによりカラー画像を読み取るように構成
   されていることを特徴とする画像読み取り機能付き液晶
   表示装置。
7. 【請求項７】画像信号を伝達する複数のソースライン
   と、 上記ソースラインと交差する方向に設けられ、走査信号
   を伝達する複数のゲートラインと、 ソースラインとゲートラインとの各交差部に対応して設
   けられた画素電極と、 各画素電極に接続されるとともに、ソースライン、およ
   びゲートラインに接続された第１のトランジスタと、 画素電極に対向して設けられた対向電極と、 画素電極と対向電極との間に設けられた液晶と、 各画素電極に対応して設けられ、あらかじめ保持された
   電荷が原稿からの反射光によって放電されることによ
   り、原稿からの反射光量を検出する受光素子と受光素子
   の一端側に接続されるとともに、上記ソースライン、お
   よびゲートラインに接続された第２のトランジスタと、 受光素子の他端側に接続された他端側ラインと、 表示用の光、および原稿の照明用の光を発する背面光源
   とを備えた画像読み取り機能付き液晶表示装置を用いた
   画像読み取り方法であって、 画像の読み取り時に、単一の画素、または互いに隣接し
   ない画素の組ごとに、上記受光素子に電荷を保持させる
   とともに、上記液晶を透光状態にして、上記背面光源の
   光を原稿に照射し、原稿からの反射光量を上記受光素子
   によって検出することにより、原稿画像を読み取るステ
   ップを繰り返すことを特徴とする画像読み取り方法。
8. 【請求項８】請求項７の画像読み取り方法であって、 上記互いに隣接しない画素の組は、１以上の画素おきの
   画素の組であることを特徴とする画像読み取り方法。
9. 【請求項９】請求項７の画像読み取り方法であって、 上記互いに隣接しない画素の組は、所定の方向に互いに
   隣接し、かつ、上記所定の方向に垂直な方向に１以上の
   画素おきの画素の組であることを特徴とする画像読み取
   り方法。
10. 【請求項１０】請求項７の画像読み取り方法であって、
    上記画像読み取り機能付き液晶表示装置は、さらに、上
    記画素電極に対応して、それぞれ所定の色の光を透過さ
    せる領域が形成されたカラーフィルタを備え、 上記カラーフィルタにおける各色の領域を透過する光の
    加法混色によりカラー画像を表示するステップを含むと
    ともに、 上記原稿画像を読み取るステップは、上記カラーフィル
    タにおける各色の領域を透過して原稿に照射され、反射
    された光の光量を検出することによりカラー画像を読み
    取るステップであることを特徴とする画像読み取り方
    法。
11. 【請求項１１】画素電極と、 画素電極に対向して設けられた対向電極と、 画素電極と対向電極との間に設けられた液晶と、 各画素電極に対応して設けられ、あらかじめ保持された
    電荷が原稿からの反射光によって放電されることによ
    り、原稿からの反射光量を検出する受光素子と、 それぞれ互いに異なる色の光を発する複数の光源を含む
    背面光源とを備えた画像読み取り機能付き液晶表示装置
    を用いた画像読み取り方法であって、 画像の表示時に、上記各背面光源を順次選択的に点灯さ
    せて、時分割で各色の画像を表示させることによりカラ
    ー画像を表示するステップと、 画像の読み取り時に、単一の画素、または互いに隣接し
    ない画素の組ごとに、上記受光素子に電荷を保持させる
    とともに、上記各背面光源を順次選択的に点灯させて、
    各色の光を原稿に照射し、原稿からの各色の光の反射光
    量を検出することによりカラー画像を読み取るステップ
    とを有することを特徴とする画像読み取り方法。
12. 【請求項１２】画素電極と、 画素電極に対向して設けられた対向電極と、 画素電極と対向電極との間に設けられた液晶と、 各画素電極に対応して設けられ、あらかじめ保持された
    電荷が原稿からの反射光によって放電されることによ
    り、原稿からの反射光量を検出する受光素子と、 各画素に対応して、それぞれ所定の色の光を透過させる
    表示用領域、および全ての色の光を透過させる照明用領
    域が形成されたカラーフィルタと、 それぞれ互いに異なる色の光を発するとともに、同時に
    点灯したときに白色光を発する複数の光源を含む背面光
    源とを備えた画像読み取り機能付き液晶表示装置を用い
    た画像読み取り方法であって、 上記カラーフィルタの照明用領域に対応する部分の液晶
    を遮光状態にする一方、表示用領域に対応する部分の液
    晶を画像信号に応じた透光状態にするとともに、上記全
    ての背面光源を点灯させて、上記カラーフィルタにおけ
    る各色の表示用領域を透過する光の加法混色によりカラ
    ー画像を表示するステップと、 全ての画素について、上記カラーフィルタの表示用領域
    に対応する部分の液晶を遮光状態にする一方、単一の画
    素、または互いに隣接しない画素の組ごとに、上記受光
    素子に電荷を保持させるとともに、照明用領域に対応す
    る部分の液晶を透光状態にするとともに、上記各背面光
    源を順次選択的に点灯させて、各色の光を上記カラーフ
    ィルタにおける照明用領域を介して原稿に照射し、原稿
    からの各色の光の反射光量を検出することによりカラー
    画像を読み取るステップとを有することを特徴とする画
    像読み取り方法。