JPH118741A - 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】 画像読み取り機能付き液晶表示装置の読み取
り画素密度を高くする。 【解決手段】 アクティブマトリクスパネル１３の背面
側に設けられるバックライト１８は、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、時分割で各色の画像が表示される。また、各単色光
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。

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。

【０００６】また、カラー画像の表示や読み取りができ
る装置は、白色光のバックライト光源と、各画素ごとに
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とを備え、各色の光の透過率を制
御することによりカラー画像を表示する一方、原稿から
反射された各色の光の光量を検出することにより、カラ
ー画像の読み取りを行うようになっている。すなわち、
赤、緑、および青の３つの画素（以下、各画素を「単体
画素」と称する。）を合わせて、所定の色の１つの画素
（以下「カラー画素」と称する。）の表示、および読み
取りが行われる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】一般に、表示画像に比
べて読み取り画像の方が高い画素密度を必要とされる場
合が多い。

【０００８】しかしながら、マイクロカラーフィルタを
備えてカラー画像の読み取りを行う装置の場合、上記の
ように赤、緑、および青の３つの単体画素を合わせて１
つのカラー画素の画像データが得られるため、高い画素
密度でカラー画像を読み取ることができないという問題
点を有していた。また、マイクロカラーフィルタを透過
した色の光だけが、表示や原稿の照明に用いられるため
に、これらの光量を増大させるためには、バックライト
光源の発光量を大きくする必要がある。したがって、マ
イクロカラーフィルタを備えることによる製造コストの
増大に加えて、消費電力が大きくなるという問題点をも
有していた。

【０００９】本発明は、上記の点に鑑み、高い読み取り
画素密度がえられ、しかも、製造コストや消費電力の低
減も図ることができる画像読み取り機能付き液晶表示装
置の提供を目的としている。

【００１０】

【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、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背面光源を備え、
画像の表示時には、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は、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
徴としている。

【００１１】これにより、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、高い画素密度でカラー画像を読み取ることができ
る。しかも、カラーフィルタを設ける必要がないので、
製造コストを低減することができるとともに、背面光源
の光がカラーフィルタによって減衰されることがないの
で、背面光源の発光量を小さく抑え、消費電力を低減す
ることもできる。

【００１２】また、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、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、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、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している。

【００１３】これによっても、各画素ごとに、照明用画
素電極およびカラーフィルタにおける照明用領域を介し
て複数の色の光を原稿に照射し、反射光量を検出するこ
とができるので、高い画素密度でカラー画像を読み取る
ことができる。また、画像の表示時には、各画素は、そ
れぞれカラーフィルタの表示用領域に応じた色の画素と
して連続的な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。

【００１４】また、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、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、上記画素電
極に対応して設けられた照明用画素電極と、上記照明用
画素電極に対向して設けられた照明用対向電極と、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
る表示用領域が形成されるとともに、上記照明用画素電
極に対応して、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
発する複数の背面光源とを備え、画像の表示時には、上
記照明用画素電極と上記照明用対向電極との間の電圧を
所定の電圧に設定して、上記照明用画素電極に入射する
光を遮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、上記各画素電極および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、上記
画素電極と上記対向電極との間の電圧を所定の電圧に設
定して、上記画素電極に入射する光を遮光状態にする一
方、上記照明用画素電極と上記照明用対向電極との間の
電圧を所定の電圧に設定して、上記照明用画素電極に入
射する光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、各色の光を上記照明用画素電
極および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
いることを特徴としている。

【００１５】これにより、各画素ごとに、照明用画素電
極およびカラーフィルタにおける照明用領域を介して複
数の色の光を原稿に照射し、反射光量を検出することが
容易にできるので、前記の場合と同様に、高い画素密度
でカラー画像を読み取ることができる。

【００１６】また、上記の構成に加えて、さらに、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、各画素電極ごとに、上記画素電極に
接続されるとともに、上記ソースライン、および上記ゲ
ートラインに接続され、上記ゲートラインから伝達され
た走査信号に応じて、上記ソースラインと上記画素電極
とを断接するトランジスタと、上記対向電極と上記照明
用対向電極とを断接するスイッチ手段とを備えるととも
に、上記照明用画素電極は、上記ソースラインに接続さ
れ、上記液晶は、所定の電圧が印加されたときに透光状
態になるように構成してもよい。

【００１７】これにより、画像の表示時に、あらかじ
め、照明用画素電極と照明用対向電極との間に所定の電
荷を蓄積し、または放電した後、スイッチ手段によって
対向電極との接続を照明用対向電極とを切断すれば、画
像表示のためのソースラインの電圧に係らず、照明用画
素電極と照明用対向電極との間の電圧を所定の電圧に設
定して、上記照明用画素電極に入射する光を遮光状態に
することが容易にできるとともに、原稿画像の読み取り
時に、あらかじめ、トランジスタをオン状態にして画素
電極と対向電極との間に所定の電荷を蓄積し、または放
電した後、トランジスタをオフ状態にして、ソースライ
ンに所定の電圧を印加すれば画素電極と対向電極との間
の電圧を所定の電圧に設定して、画素電極に入射する光
を遮光状態にする一方、照明用画素電極と照明用対向電
極との間の電圧を所定の電圧に設定して、照明用画素電
極に入射する光を透光状態にすることが容易にできる。

【００１８】

【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。

【００１９】（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。

【００２０】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。

【００２１】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。

【００２２】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。

【００２３】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。

【００２４】（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。

【００２５】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。

【００２６】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。

【００２７】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。

【００２８】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。

【００２９】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。

【００３０】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。

【００３１】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。

【００３２】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。

【００３３】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。

【００３４】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。

【００３５】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。

【００３６】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。

【００３７】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。

【００３８】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。

【００３９】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。

【００４０】（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。

【００４１】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。

【００４２】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。

【００４３】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。

【００４４】（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。

【００４５】（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。

【００４６】（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。

【００４７】（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。

【００４８】（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。

【００４９】（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。

【００５０】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。

【００５１】（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。

【００５２】（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。

【００５３】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。

【００５４】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。

【００５５】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。

【００５６】（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。

【００５７】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。

【００５８】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。

【００５９】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。

【００６０】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。

【００６１】（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、すべての画素
に対応する部分の液晶層１４が透光状態にされる。

【００６２】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）
がゲートライン２３に出力されてＴＦＴ(L) ２６がオン
状態になるとともに、Ｄ／Ａコンバータ３５ｂから、最
大輝度に対応するソース電圧Ｖs ＝ＶsLmax 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て、液晶層１４が透光状態
になる。

【００６３】（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、フォトダ
イオード２５に所定の電荷が蓄積される。

【００６４】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。

【００６５】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。

【００６６】（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液
晶層１４を介して原稿に照射され、その反射光によって
フォトダイオード２５が露光される。

【００６７】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。

【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】なお、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。

【００７１】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。

【００７２】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。

【００７３】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。

【００７４】さらに、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１
８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】

【００７５】また、上記の例では、全画素を対象とし
て、１サイクルのフォトダイオード２５等への電荷の蓄
積、フォトダイオード２５の露光、画像データの出力の
動作を行わせることにより、画像データの読み取りを行
う例を示したが、各画素ごとに上記サイクルの動作を繰
り返すことにより画像データを読み取るようにしてもよ
い。すなわち、前者の場合には、上記１サイクルの動作
によって画像データの読み取りが行われるので、速い読
み取り速度が得られるのに対し、後者の場合には、各画
素ごとにバックライト１８からの光が原稿に照射される
ので、原稿における周辺の画素からの反射光がフォトダ
イオード２５に入射することによるクロストークが防止
され、したがって、高い解像度が容易に得られる。ま
た、１本のソースライン２２（またはゲートライン２
３）に添った１ライン分の画素ごとに、上記サイクルの
動作を繰り返すことにより、画像データを読み取るよう
にしてもよい。この場合には、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。さら
に、複数個おきの画素や、１ラインおきの画素ごとに上
記サイクルの動作を繰り返すことによっても、高解像度
化および読み取り速度の高速化を図ることができる。

【００７６】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。

【００７７】（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。

【００７８】ガラス基板１２上には、図６および図７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。

【００７９】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。

【００８０】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。

【００８１】（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。

【００８２】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。

【００８３】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 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、すべての画素に
対応する部分の液晶層１４が透光状態にされる。

【００８４】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。

【００８５】（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により所定の電荷の蓄積が行
われる。

【００８６】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。

【００８７】（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。

【００８８】（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。

【００８９】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。

【００９０】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。

【００９１】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８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。

【００９２】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。

【００９３】また、図９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２
５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。

【００９４】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１０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。

【００９５】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。

【００９６】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。

【００９７】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。

【００９８】（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。

【００９９】この液晶表示装置は、図１１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。

【０１００】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。

【０１０１】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。

【０１０２】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。

【０１０３】（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。

【０１０４】この液晶表示装置は、図１２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。

【０１０５】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。

【０１０６】（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。

【０１０７】（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、赤の光が全ての透明画素電極２４を介
して原稿に照射されて、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。

【０１０８】なお、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。

【０１０９】（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。

【０１１０】この液晶表示装置は、図１３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。

【０１１１】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。

【０１１２】一方、ガラス基板１２上に形成された透明
画素電極２４は、図１４および図１５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。

【０１１３】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。

【０１１４】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。

【０１１５】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。

【０１１６】（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。

【０１１７】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。

【０１１８】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。

【０１１９】（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】

【０１２０】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。

【０１２１】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、画素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６１ｂ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。

【０１２２】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。

【０１２３】

【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。

【０１２４】すなわち、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、高い画素密度でカラー画像を読み取
ることができる。

【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７】 図６のＡ−Ａ矢視およびＢ−Ｂ矢視断面図で
ある。

【図８】 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１０】 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１１】 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１２】 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１３】 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１４】 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１５】 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

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｇ０９Ｇ 3/36 Ｇ０９Ｇ 3/36 Ｈ０４Ｎ 1/028 Ｈ０４Ｎ 1/028 Ｚ 5/335 5/335 Ｕ 5/66 １０２ 5/66 １０２Ａ 9/07 9/07 Ｚ 9/30 9/30 (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 (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】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、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背面光源を
   備え、 画像の表示時には、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は、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。
2. 【請求項２】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、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、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、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。
3. 【請求項３】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、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、 上記画素電極に対応して設けられた照明用画素電極と、 上記照明用画素電極に対向して設けられた照明用対向電
   極と、 上記画素電極に対応して、それぞれ所定の色の光を透過
   させる表示用領域が形成されるとともに、上記照明用画
   素電極に対応して、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背面光源とを備
   え、 画像の表示時には、上記照明用画素電極と上記照明用対
   向電極との間の電圧を所定の電圧に設定して、上記照明
   用画素電極に入射する光を遮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、上記各画素電極および
   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、上記画素電極と上記対向電
   極との間の電圧を所定の電圧に設定して、上記画素電極
   に入射する光を遮光状態にする一方、上記照明用画素電
   極と上記照明用対向電極との間の電圧を所定の電圧に設
   定して、上記照明用画素電極に入射する光を透光状態に
   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、各色の光を上記照明用画素電極および上記カラーフ
   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。
4. 【請求項４】請求項３の画像読み取り機能付き液晶表示
   装置であって、さらに、 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、 各画素電極ごとに、上記画素電極に接続されるととも
   に、上記ソースライン、および上記ゲートラインに接続
   され、上記ゲートラインから伝達された走査信号に応じ
   て、上記ソースラインと上記画素電極とを断接するトラ
   ンジスタと、 上記対向電極と上記照明用対向電極とを断接するスイッ
   チ手段とを備えるとともに、 上記照明用画素電極は、上記ソースラインに接続され、 上記液晶は、所定の電圧が印加されたときに透光状態に
   な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、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、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。
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、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、 原稿画像の読み取り時に、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、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。
7. 【請求項７】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、原稿からの反射光量を
   検出する受光素子と、 上記画素電極に対応して設けられた照明用画素電極と、 上記照明用画素電極に対向して設けられた照明用対向電
   極と、 上記画素電極に対応して、それぞれ所定の色の光を透過
   させる表示用領域が形成されるとともに、上記照明用画
   素電極に対応して、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、上記照明用画素電極と上記照明用対向
   電極との間の電圧を所定の電圧に設定して、上記照明用
   画素電極に入射する光を遮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、上記各画素電極および上
   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、 原稿画像の読み取り時に、上記画素電極と上記対向電極
   との間の電圧を所定の電圧に設定して、上記画素電極に
   入射する光を遮光状態にする一方、上記照明用画素電極
   と上記照明用対向電極との間の電圧を所定の電圧に設定
   して、上記照明用画素電極に入射する光を透光状態にす
   るとともに、上記各背面光源を順次選択的に点灯させ
   て、各色の光を上記照明用画素電極および上記カラーフ
   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。