KR20090122127A - 전기 광학 장치 및 전자 기기 - Google Patents

Abstract

(과제) 예를 들면, 터치 패널 기능을 갖는 액정 장치에 있어서, 손가락 등의 지시 수단을 정확하게 검출한다.

(해결 수단) 광센서부(150)는, 적외광을 검출 가능한 수광 소자(192), 축적 용량(storage capacitor; 152), 리셋용 TFT(163), 신호 증폭용 TFT(154) 및, 출력 제어용 TFT(155)를 구비하여 구성되어 있다. 덧붙여, 광센서부(150)는, 가시광을 검출 가능한 수광 소자부(191)를 구비하고 있다. 액정 장치(1)의 표시면에 입사하는 가시광 및 적외광의 각각에 따라서 수광 소자부(191) 및 수광 소자(192)의 각각으로부터 출력된 출력 전류에 기초하여, 표시면을 지시하는 손가락 등의 지시 수단의 위치를 정확하게 검출할 수 있다.

터치 패널, 가시광, 적외광, 지시 수단

Description

전기 광학 장치 및 전자 기기{ELECTRO-OPTICAL DEVICE AND ELECTRONIC APPARATUS}

본 발명은, 예를 들면, 손가락 등의 지시 수단이 표시면을 지시함으로써 당해 표시면을 통하여 각종 정보를 입력 가능한 터치 패널 기능을 갖는 액정 장치 등의 전기 광학 장치 및, 그러한 전기 광학 장치를 구비하여 이루어지는 직시(direct-view)형 디스플레이 등의 전자 기기의 기술 분야에 관한 것이다.

이런 종류의 전기 광학 장치의 일 예인 액정 장치에서는, 복수의 화소부마다, 혹은 임의의 개수의 화소부를 일군(一群)으로 하는 군마다 광(光)센서를 배치하여, 화소부를 투과하는 투과광에 의한 화상 표시 및, 손가락 등의 지시 수단을 통한 당해 액정 장치로의 정보의 입력을 가능하게 하는, 소위 터치 패널 기능을 갖는 액정 장치가 제안되고 있다. 이러한 액정 장치에서는, 손가락 혹은 지시 부재 등의 지시 수단이 액정 장치의 표시면에 닿은 것, 혹은 표시면 상에서 움직인 것이 광센서에 의해 검지되어, 당해 액정 장치로의 정보의 입력이 가능하게 되어 있다.

터치 패널 기능을 구비한 액정 장치에서는, 예를 들면, 화상이 표시되는 표시 영역 중 손가락 등의 지시 수단에 겹치는 영역에 배치된 광센서, 바꿔 말하면 지시 수단의 그림자에 겹치는 영역에 배치된 광센서가, 지시 수단의 그림자에 대응한 입사광의 광량을 검출한다. 지시 수단에 겹치지 않는 영역에 배치된 광센서는, 지시 수단에 의해 차단되지 않는 외광(外光)을 입사광으로 하여 그 광량을 검출하고, 광량의 차이에 따른 각 화상 부분의 계조(階調; gradation) 레벨에 차이가 형성된 화상이 취득된다. 따라서, 이런 종류의 액정 장치에서는, 화상을 표시하는 표시면으로부터 입사하는 입사광의 광량을 검출하여, 각 광센서에 의해 검출된 입사광의 광량의 각각에 따라서 계조 레벨이 특정된 화상 부분으로 이루어지는 화상에 기초하여 지시 수단의 위치가 검출 가능해진다. 비특허문헌 1에 따르면, 표시 영역에 입사하는 외광(가시광)의 강도가 높을 때에는, 손가락 등의 지시 수단의 그림자를 검출하고, 외광(가시광)의 강도가 낮을 때에는, 표시면으로부터 출사된 빛 중 손가락 등의 지시 수단에 의해 반사된 반사광을 검출함으로써, 지시 수단의 위치 및 형상을 검출하는 기술이 개시되어 있다.

또한, 특허문헌 1에 따르면, 손가락 등의 지시 수단을 검출할 때에, 외광의 강도와, 표시면으로부터 출사되는 표시광의 강도와의 상대적인 강도의 대소(大小) 관계에 기인하여 지시 수단을 검출하는 것이 곤란해진 경우, 지시 수단에 의해 반사된 적외광(赤外光)을 검출함으로써 당해 지시 수단의 위치 등을 검출하는 기술이 개시되어 있다.

[비특허문헌 1] Touch Panel Function Integrated LCD Using LTPS Technology, N.Nakamura et al, IDW/AD’05 p.1003-1006

[특허문헌 1] 일본공개특허공보 2006-301864호

그러나, 비특허문헌 1에 개시된 기술에 따르면, 표시면으로부터 출사되는 표시광의 강도와 외광의 강도가 대략 동일해진 조건하에서는, 표시광 중 지시 수단에 의해 반사된 반사광의 강도 및 외광의 강도가 서로 대략 동일해지는 경우가 있다. 이러한 경우, 반사광 및 외광의 각각의 강도의 차이에 기초하여, 표시 영역 중 지시 수단이 겹치는 영역과 그 외의 영역을 구별하는 것이 곤란해져, 지시 수단의 위치 등을 검출하는 것이 곤란해지는 기술적인 문제점이 생긴다.

또한, 특허문헌 1에 개시된 기술에 따르면, 지시 수단의 검출에 적외광을 이용했다고 해도, 손가락 등의 지시 수단에 의해 반사된 반사 적외광과, 외광에 포함되는 적외광과의 각각의 강도가 대략 동일한 조건하에서는, 비특허문헌 1과 동일한 문제점이 생긴다.

즉, 특정의 파장의 빛을 검출함으로써 손가락 등의 지시 수단을 검출한 경우, 전기 광학 장치가 사용되는 사용 환경에 따라서는, 지시 수단의 위치 및 형상 등을 특정하는 정확한 정보를 취득하여, 지시 수단을 검출하는 검출 감도를 높이는 것이 곤란해진다.

따라서, 본 발명은 상기 문제점 등을 감안하여 이루어진 것으로, 예를 들면, 당해 전기 광학 장치가 사용되는 사용 환경에 있어서의 외광의 강도에 좌우되는 일 없이, 지시 수단의 검출 감도가 높여진 터치 패널 기능을 갖는 액정 장치 등의 전기 광학 장치 및, 그러한 전기 광학 장치를 구비하여 이루어지는 직시형 디스플레 이 등의 전자 기기를 제공하는 것을 과제로 한다.

본 발명에 따른 전기 광학 장치는 상기 과제를 해결하기 위해, 기판 상의 표시 영역에 형성된 복수의 화소부와, 상기 표시 영역에 형성되어 있고, 표시면에 입사하는 입사 가시광에 대한 수광(受光) 감도를 나타내는 제1 수광 소자와, 상기 표시 영역에 형성되어 있고, 상기 표시면에 입사하는 입사 적외광에 대한 수광 감도를 나타내는 제2 수광 소자와, 상기 입사 가시광에 대한 수광 감도 및, 상기 입사 적외광에 대한 수광 감도에 기초하여, 상기 표시면을 지시하는 지시 수단을 검출하는 검출 수단을 구비한다.

본 발명에 따른 전기 광학 장치에 따르면, 복수의 화소부는, 기판 상의 표시 영역에 있어서, 예를 들면, 매트릭스 형상으로 배열되어 있다. 복수의 화소부의 휘도는, 당해 전기 광학 장치의 동작시에 있어서, 예를 들면, 각 화소부의 각각에 공급된 화상 신호에 따라서 설정된다. 이에 따라, 표시면의 표시 영역에 화상 신호에 따른 화상이 표시 가능해진다.

제1 수광 소자는, 상기 표시 영역에 형성되어 있고, 당해 전기 광학 장치의 표시면에 입사하는 입사 가시광에 대한 수광 감도를 나타낸다. 제1 수광 소자는, 당해 전기 광학 장치의 동작시에 있어서, 표시면의 입사한 입사 가시광에 대한 감도를 나타낸다. 여기에서, 입사 가시광은, 외광 중 지시 수단으로 차단되지 않았던 가시광 성분, 혹은 지시 수단에 의해 반사된 가시광 성분의 양쪽을 포함한다. 제1 수광 소자는, 예를 들면, 입사 가시광의 광(光) 강도에 따른 광전류를 출력 가 능하게 구성되어 있다.

제2 수광 소자는, 상기 표시 영역에 형성되어 있고, 상기 표시면에 입사하는 입사 적외광에 대한 수광 감도를 나타낸다. 제2 수광 소자는, 당해 전기 광학 장치의 동작시에 있어서, 표시면의 입사한 입사 적외광에 대한 감도를 나타낸다. 여기에서, 입사 적외광은, 외광 중 지시 수단으로 차단되지 않았던 적외광 성분, 혹은 지시 수단에 의해 반사된 적외광 성분의 양쪽을 포함한다. 제2 수광 소자는, 예를 들면, 입사 적외광의 광(光)강도에 따른 광전류, 즉, 출력 전류를 출력 가능하게 구성되어 있다.

이러한 제1 수광 소자 및 제2 수광 소자는, 수광 감도를 나타내는 빛의 파장 대역이 서로 다르게 되도록, 예를 들면, 소자 구조, 사이즈, 혹은 구성 재료 등의 각종 소자 설계가 서로 달라진다.

검출 수단은, 상기 입사 가시광에 대한 수광 감도 및, 상기 입사 적외광에 대한 수광 감도에 기초하여, 상기 표시면을 지시하는 손가락 등의 지시 수단을 검출한다. 보다 구체적으로는, 예를 들면, 검출 수단은, 제1 수광 소자 및 제2 수광 소자의 각각과 전기적으로 접속되어 있으며, 이들 소자로부터 출력된 출력 전류에 기초하여 지시 수단의 위치 및 형상 등의 각종 정보를 취득 가능하게 구성된 회로부이다.

따라서, 본 발명에 따른 전기 광학 장치에 따르면, 당해 전기 광학 장치의 동작시에 있어서, 지시 수단의 위치 및 형상 등에 따라서 표시면에 각각 입사하는 입사 가시광 및 입사 적외광의 각각을 검출 가능하기 때문에, 검출 가능한 빛의 파 장 대역이 한 종류인 하나의 수광 소자를 이용하여 지시 수단을 검출하는 경우에 비하여, 지시 수단의 검출 감도를 높이는 것이 가능하다.

보다 구체적으로는, 예를 들면, 외광이 강한 조건하에서는, 표시 영역 중 지시 수단이 겹치는 영역에서는, 다른 영역에 비하여 입사 가시광의 강도가 낮아지기 때문에, 낮아진 강도분만큼 제1 수광 소자로부터 출력되는 출력 전류는 다른 영역의 제1 수광 소자의 출력 전류보다 낮아진다. 표시 영역 중 지시 수단이 겹치는 영역에서는, 손가락 등의 지시 수단으로부터 표시면을 향하여 출사되는 적외광의 강도분에 따라서, 입사 적외광의 강도는, 지시 수단이 겹치지 않는 영역보다 높아진다. 따라서, 외광이 강한 조건하에서는, 표시 영역 중 지시 수단이 겹치는 영역에 있어서, 다른 영역보다 강도가 낮아진 입사 가시광의 강도의 저하분에 따른 출력 전류의 저하분과, 표시 영역 중 지시 수단이 겹치는 영역에 있어서의 입사 적외광의 강도에 대응한 출력 전류의 합에 기초하여, 지시 수단을 보다 정확하게 특정 가능해진다.

또한, 외광이 약한 조건하에서는, 표시 영역 중 지시 수단이 겹치는 영역에서는, 표시면으로부터 출사되는 표시광에 포함되는 가시광 중 지시 수단에 의해 반사된 반사 가시광이 제1 수광 소자에 검출된다. 덧붙여, 제2 수광 소자는, 표시면으로부터 출사된 표시광에 포함되는 적외광 중 지시 수단에 의해 반사된 반사 적외광을 검출한다. 따라서, 외광이 약한 조건하에서는, 지시 수단에 의해 반사된 반사 가시광이 입사 가시광으로서 표시면에 입사함과 함께, 지시 수단에 의해 반사된 반사 적외광이 입사 적외광으로서 표시면에 입사한다. 여기에서, 외광의 강도가 약한 것에 기인하여, 입사 가시광의 강도가 낮아, 입사 가시광을 검출하는 것만으로는 지시 수단의 위치 등을 정확하게 특정할 수 없는 것이 상정된다. 그러나, 본 발명에 따른 전기 광학 장치에 따르면, 제2 수광 소자가, 지시 수단에 의해 반사된 반사 적외광을 입사 적외광으로서 검출하는 점에서, 입사 가시광에 따라서 제1 수광 소자로부터 출력되는 출력 전류에, 입사 적외광에 따라서 제2 수광 소자로부터 출력되는 출력 전류을 더한 총 출력 전류에 기초하여 지시 수단을 검출하는 것이 가능해진다.

또한, 외광이 강한 조건 및 약한 조건의 각각의 조건하에서 지시 수단이 보다 정확하게 검출 가능해지는 경우와 동일하게, 외광 및 표시면으로부터 출사되는 표시광의 각각의 강도가 대략 동일한 조건하에서도, 입사 가시광 및 입사 적외광의 양쪽이 검출됨으로써, 각 수광 소자로부터 출력되는 출력 전류에 기초하여 지시 수단을 검출함으로써, 가시광에만 기초하여 지시 수단을 검출하는 경우에 비하여 지시 수단의 위치 및 형상 등에 대한 보다 정확한 정보를 취득하는 것이 가능해진다.

따라서, 본 발명에 따른 전기 광학 장치에 따르면, 예를 들면, 외광의 강도에 좌우되는 일 없이 확실하게 지시 수단을 검출할 수 있어, 당해 전기 광학 장치의 터치 패널 기능을 높이는 것이 가능해진다.

본 발명에 따른 전기 광학 장치의 일 형태에서는, 상기 제1 수광 소자 및 상기 제2 수광 소자는, 서로 전기적으로 병렬로 접속되어 있어도 좋다.

이 형태에 따르면, 표시면에 입사한 입사 가시광 및 입사 적외광의 각각이 제1 수광 소자 및 제2 수광 소자의 각각에 조사됨으로써, 이들 수광 소자의 각각으 로부터 검출 수단으로 출력 전류가 출력 가능해진다. 덧붙여, 이 형태에 따르면, 제1 수광 소자 및 제2 수광 소자를 서로 전기적으로 접속하는 단자부 등의 접속 수단을 이들 수광 소자로 공용할 수 있어, 전기 광학 장치의 구조를 간략한 구조로 하는 것이 가능해진다.

본 발명에 따른 전기 광학 장치의 다른 형태에서는, 상기 화소부는, 상기 기판 상의 하나의 층에 형성된 하나의 반도체층을 포함하는 화소 스위칭용 소자를 갖고 있으며, 상기 제1 수광 소자는, 상기 하나의 층에 형성된 다른 반도체층의 일부를 구성하는 제1 수광층을 갖고 있으며, 상기 제2 수광 소자는, 상기 하나의 층과 다른 그 외의 층에 형성된 제2 수광층을 갖고 있으며, 상기 하나의 반도체층 및 상기 다른 반도체층은, 서로 공통의 공정에 의해 형성되어 있어도 좋다.

이 형태에 따르면, 화소 스위칭용 소자는, 예를 들면, 하나의 층에 형성된 하나의 반도체층을 활성층으로서 포함하는 TFT 등의 반도체 소자이다. 제1 수광 소자가 갖는 제1 수광층은, 예를 들면, 화소 스위칭용 TFT의 활성층이 형성된 하나의 층과 동층(同層)으로 형성된 다른 반도체층의 일부를 구성하고 있다. 한편, 상기 제2 수광 소자는, 상기 하나의 층과 다른 그 외의 층에 형성된 제2 수광층을 갖고 있다. 따라서, 제1 수광 소자 및 제2 수광 소자의 각각이 갖는 제1 수광층 및 제2 수광층의 각각은, 기판 상에 있어서 서로 다른 층에 형성되어 있다.

상기 하나의 반도체층 및 상기 다른 반도체층은, 기판 상의 하나의 층에 형성되어 있기 때문에, 서로 공통의 공정에 의해 형성할 수 있다. 보다 구체적으로는, 예를 들면, 폴리실리콘층 등의 반도체층을 하나의 층으로 형성한 후, 하나의 반도체층 및 다른 반도체층의 각각을 화소 스위칭용 소자 및 제1 수광층의 각각의 레이아웃에 따른 평면 패턴이 되도록, 동시에, 혹은 병행하여 패터닝함으로써, 서로 공통의 공정으로 형성 가능하다.

따라서, 이 형태에 따르면, 별개의 공정에 의해 제1 수광 소자 및 제2 수광 소자를 형성하는 경우에 비하여, 전기 광학 장치의 제조 프로세스를 간편화하는 것이 가능하다.

본 발명에 따른 전기 광학 장치의 다른 형태에서는, 상기 제2 수광 소자로부터 보아 상기 표시면의 측에 형성되고, 그리고 상기 제2 수광 소자에 겹쳐 있으며, 상기 기판으로부터 상기 표시면을 향하는 가시광을 차광하고, 그리고 상기 입사 적외광을 투과하는 가시광 필터를 구비하고 있어도 좋다.

이 형태에 따르면, 가시광 필터는, 표시 영역에 화상을 표시할 때에, 기판으로부터 표시면을 향하는 가시광을 차광한다. 따라서, 표시 영역 중 제2 수광 소자가 형성된 영역이 하얗게 표시되는(소위 흰색 표시) 것을 방지할 수 있어, 전기 광학 장치에 따른 화상의 표시 품위를 높이는 것이 가능해진다.

본 발명에 따른 전기 광학 장치의 다른 형태에서는, 상기 기판으로부터 보아 상기 표시면의 반대측에 배치되어 있으며, 서로 다른 복수의 색광(色光) 및 적외광을 포함하는 광원광(光源光)을 상기 표시 영역을 향하여 출사하는 광원 수단을 추가로 구비하고, 상기 화소부는, 상기 복수의 색광의 각각이 투과 가능한 복수의 컬러 필터의 각각을 갖는 복수의 서브 화소부를 갖고 있으며, 상기 복수의 서브 화소부의 각각은, 상기 복수의 색광을 변조하는 광변조 소자를 갖고 있으며, 상기 복수 의 컬러 필터의 적어도 1개의 컬러 필터는, 상기 적외광을 투과해도 좋다.

이 형태에 따르면, 상기 복수의 색광의 각각이 투과 가능한 복수의 컬러 필터의 각각을 갖는 복수의 서브 화소부를 갖고 있기 때문에, 액정 소자 등의 광변조 소자의 구동에 따라서, 예를 들면, 적색광, 녹색광 및 청색광을 이용한 컬러 화상을 표시 가능하다.

덧붙여, 상기 복수의 컬러 필터의 적어도 1개의 컬러 필터가, 상기 적외광을 투과 가능하기 때문에, 지시 수단을 검출할 때에, 광원광에 포함되는 적외광이 지시 수단에 조사된다. 지시 수단에 조사된 적외광은, 지시 수단에 의해 반사되어, 입사 적외광으로서 표시면에 입사한다. 따라서, 외광에 적외광이 거의 포함되어 있지 않은 조건하에서, 보다 구체적으로는, 예를 들면, 외광이 약한 경우에 외광에 포함되는 가시광의 강도뿐만 아니라 외광에 포함되는 적외광의 강도가 낮은 조건하에서도, 입사 적외광을 이용하여 지시 수단을 검출하는 것이 가능하다.

이 형태에서는, 상기 광원 수단은, 형광 재료를 이용하여 자외선을 상기 광원광으로 변환하는 형광 장치여도 좋다.

이 형태에 따르면, 예를 들면, 냉음극관 등의 형광 장치에 대하여 형광 재료를 편의 선택함으로써, 가시광 및 적외광을 용이하게 생성하는 것이 가능해진다.

본 발명에 따른 전기 광학 장치의 다른 형태에서는, 상기 광원 수단은, 입력 전류에 따라서 상기 광원광을 출사하는 발광 소자를 포함하는 발광 장치여도 좋다.

이 형태에 따르면, 입력 전류에 따라서 광원광의 강도를 변경 가능하다. 따라서, 외광의 강도에 따라서, 지시 수단을 검출 가능하도록 광원광에 포함되는 가 시광 및 적외광의 강도를 용이하게 변경 가능하다.

본 발명에 따른 전기 광학 장치의 다른 형태에서는, 상기 발광 소자는 유기 EL 소자여도 좋다.

이 형태에 따르면, 발광층을 구성하는 발광 재료의 선택 및 층 형성 조건에 따라서, 발광 장치의 발광 성능을 설정하는 것이 가능하다.

이 형태에서는, 상기 발광 소자는 반도체 발광 소자여도 좋다.

이 형태에 따르면, 예를 들면, 무기(無機)의 반도체층을 발광층으로 하는 발광 다이오드를 이용하여 광원광을 발생시키는 것이 가능하다. 이 형태에 따르면, 특히, 무기의 반도체 재료를 이용하여 구성된 발광 다이오드를 이용함으로써, 발광 장치의 점등 개시시부터 안정되게 적외광을 출사 가능하다.

본 발명에 따른 전기 광학 장치의 다른 형태에서는, 상기 화소부는, 서로 다른 복수의 색광의 각각을 발광하는 복수의 서브 화소부로 구성되어 있고, 상기 복수의 서브 화소부의 적어도 1개의 서브 화소부는, 상기 복수의 색광의 하나의 색광과 함께 상기 표시면의 측을 향하여 적외광을 출사하는 발광 소자를 갖고 있어도 좋다.

이 형태에 따르면, 예를 들면, 적색광, 녹색광 및 청색광 등의 복수의 색광에 의해 컬러 화상을 표시 가능하다. 상기 복수의 서브 화소부의 적어도 1개의 서브 화소부는, 상기 복수의 색광의 하나의 색광과 함께 상기 표시면의 측을 향하여 적외광을 출사하는 발광 소자를 갖고 있기 때문에, 이들 복수의 색광과는 별도로 적외광을 발광하는 소자를 형성하지 않아도, 표시면으로부터 지시 수단을 향하여 적외광을 출사하는 것이 가능하다.

본 발명에 따른 전자 기기는 상기 과제를 해결하기 위해, 전술한 본 발명의 전기 광학 장치를 구비하여 이루어진다.

본 발명에 따른 전자 기기에 따르면, 전술한 본 발명에 따른 전기 광학 장치를 구비하여 이루어지기 때문에, 터치 패널 기능을 각각 갖는 휴대 전화, 전자 수첩, 워드 프로세서, 뷰파인더형 또는 모니터 직시형의 비디오 테이프 레코더, TV 전화, POS 단말 등의 각종 전자 기기를 실현할 수 있다.

본 발명의 이러한 작용 및 다른 이득은 다음에 설명하는 실시 형태로부터 분명해진다.

(발명을 실시하기 위한 최량의 형태)

이하, 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 전기 광학 장치 및 전자 기기의 각 실시 형태를 설명한다.

＜제1 실시 형태＞

본 실시 형태에서는, 본 발명에 따른 전기 광학 장치의 일 예로서 터치 패널 기능을 갖는 액정 장치를 들고 있다.

＜1-1 : 액정 장치의 전체 구성＞

우선, 도 1 및 도 2를 참조하면서, 본 실시 형태에 따른 액정 장치(1)의 전체 구성을 설명한다. 도 1은, TFT 어레이 기판(10)을 그 위에 형성된 각 구성 요소와 함께 대향 기판(20) 측에서 본 액정 장치(1)의 평면도이며, 도 2는, 도 1의 Ⅱ-Ⅱ' 단면도이다. 본 실시 형태에 따른 액정 장치(1)는, 구동 회로 내장형의 TFT 액티브 매트릭스 구동 방식으로 구동된다.

도 1 및 도 2에 있어서, 액정 장치(1)에서는, TFT 어레이 기판(10)과 대향 기판(20)이 대향 배치되어 있다. TFT 어레이 기판(10) 및 대향 기판(20) 사이에 액정층(50)이 봉입(seal)되어 있고, TFT 어레이 기판(10)과 대향 기판(20)과는, 복수의 화소부가 형성된 표시 영역인 화상 표시 영역(10a)의 주위에 위치하는 시일(seal) 영역에 형성된 시일재(52)에 의해 서로 접착되어 있다.

시일재(52)는, 양 기판을 접합하기 위한, 예를 들면 자외선 경화 수지, 열 경화 수지 등으로 이루어지며, 제조 프로세스에 있어서 TFT 어레이 기판(10) 상에 도포된 후, 자외선 조사, 가열 등에 의해 경화되어진 것이다. 시일재(52) 중에는, TFT 어레이 기판(10)과 대향 기판(20)과의 간격(기판 사이의 갭)을 소정치로 하기 위한 글라스 파이버 혹은 글라스 비즈(beads) 등의 갭(gap)재가 산포(散布)되어 있다.

시일재(52)가 배치된 시일 영역의 내측에 병행하여, 화상 표시 영역(10a)의 액자 테두리 영역을 규정하는 차광성의 액자 테두리 차광막(53)이, 대향 기판(20)측에 형성되어 있다. 단, 이러한 액자 테두리 차광막(53)의 일부 또는 전부는, TFT 어레이 기판(10)측에 내장 차광막으로서 형성되어도 좋다. 또한, 화상 표시 영역(10a)의 주변에 위치하는 주변 영역이 존재한다. 바꿔 말하면, 본 실시 형태에 있어서는 특히, TFT 어레이 기판(10)의 중심에서 보아, 이 액자 테두리 차광막(53)으로부터 먼 곳이 주변 영역으로서 규정되어 있다.

액정 장치(1)는, 데이터선 구동 회로부(101), 주사선 구동 회로부(104) 및, 센서용 주사 회로부(204)를 구비하고 있다. 주변 영역 중, 시일재(52)가 배치된 시일 영역의 외측에 위치하는 영역에 있어서, 데이터선 구동 회로부(101) 및 외부 회로 접속 단자(102)가 TFT 어레이 기판(10)의 한 변을 따라 형성되어 있다. 주사선 구동 회로부(104)는, 이 한 변에 인접하는 2변의 한쪽을 따라, 그리고, 액자 테두리 차광막(53)에 덮이도록 하여 형성되어 있다. 센서용 주사 회로부(204)는, 화상 표시 영역(10a)을 개재시켜 주사선 구동 회로부(104)를 마주 보도록 형성되어 있다. 주사선 구동 회로부(104) 및 센서용 주사 회로부(204)는, 액자 테두리 차광막(53)에 덮이도록 형성된 복수의 배선(105)에 의해 서로 전기적으로 접속되어 있다.

TFT 어레이 기판(10) 상의 주변 영역에는, 후술하는 광센서부로부터 출력된 출력 신호를 처리함과 함께, 광량 조절부에 의한 광량의 봉쇄량(stop amount)을 제어하는 회로부를 포함하는 제어 회로부(201)가 형성되어 있다. 제어 회로부(201) 또는 후술하는 그 기능의 일부인 수광 신호 처리 회로부(215)는 화상 표시 영역(10a)과의 접속을 간단하게 하기 위해 데이터선 구동 회로부(101)와 일체로 형성하는 것이 바람직하다.

외부 회로 접속 단자(102)는, 외부 회로 및 액정 장치(1)를 전기적으로 접속하는 접속 수단의 일 예인 플렉시블(FPC) 기판(200)에 형성된 접속 단자에 접속되어 있다. 액정 장치(1)가 갖는 백라이트는, FPC(200)에 탑재된 IC 회로 등으로 구성되는 백라이트 제어 회로(202)에 의해 제어된다.

대향 기판(20)의 4개의 코너부에는, TFT 어레이 기판(10) 및 대향 기판(20) 사이의 상하 도통(導通) 단자로서 기능하는 상하 도통재(106)가 배치되어 있다. 한편, TFT 어레이 기판(10)에는 이들 코너부에 대향하는 영역에 있어서 상하 도통 단자가 형성되어 있다. 이들에 따라, TFT 어레이 기판(10) 및 대향 기판(20) 사이에서 전기적인 도통을 취할 수 있다.

도 2에 있어서, TFT 어레이 기판(10) 상에는, 화소 스위칭용의 TFT나 주사선, 데이터선 등의 배선이 형성된 후의 화소 전극(9a) 상에, 배향막이 형성되어 있다. 한편, 대향 기판(20) 상에는, 대향 전극(21)의 이외에, 격자 형상 또는 스트라이프 형상의 차광막(23), 나아가서는 최상층 부분에 배향막이 형성되어 있다. 액정층(50)은, 예를 들면 일종 또는 수 종류의 네마틱(nematic) 액정을 혼합한 액정으로 이루어지고, 이들 한 쌍의 배향막 사이에서, 소정의 배향 상태를 취한다.

액정 장치(1)는, 제1 편광판(301), 제2 편광판(302) 및, 본 발명의 「광원 수단」의 일 예인 백라이트(206)를 구비하고 있다. 제1 편광판(301)은, 대향 기판(20) 상에 배치되어 있다. 제2 편광판(302)은, TFT 어레이 기판(10)의 도면중 하측에 있어서 백라이트(206) 및 TFT 어레이 기판(10) 사이에 배치되어 있다. 액정 장치(1)는, 그 동작시에, 제1 편광판(301)의 양면 중 대향 기판(20)에 면하지 않는 측에 위치하는 표시면(301s)에 화상을 표시한다.

또한, 도 1 및 도 2에 나타낸 TFT 어레이 기판(10) 상에는, 이들 데이터선 구동 회로부(101), 주사선 구동 회로부(104) 등의 회로부에 더하여, 화상 신호선 상의 화상 신호를 샘플링하여 데이터선에 공급하는 샘플링 회로, 복수의 데이터선 에 소정 전압 레벨의 프리차지 신호를 화상 신호에 선행하여 각각 공급하는 프리차지 회로, 제조 도중이나 출하시의 당해 전기 광학 장치의 품질, 결함 등을 검사하기 위한 검사 회로 등이 형성되어 있어도 좋다.

＜1-2 : 액정 장치의 회로 구성＞

다음으로, 도 3을 참조하면서, 액정 장치(1)의 회로 구성을 설명한다. 도 3은, 액정 장치(1)의 주요한 회로 구성을 나타낸 블록도이다.

도 3에 있어서, 액정 장치(1)는, 데이터선 구동 회로부(101), 주사선 구동 회로부(104), 센서 감도 조정 회로부(205), 센서용 주사 회로부(204), 수광 신호 처리 회로부(215), 화상 처리 회로부(216) 및, 표시부(110)를 구비하고 있다. 도 1에 나타낸 제어 회로부(201)는, 센서 감도 조정 회로부(205), 수광 신호 처리 회로부(215) 및 화상 처리 회로부(216)를 구비하여 구성되어 있다.

표시부(110)는, 후술하는 바와 같이 매트릭스 형상으로 배열된 복수의 화소부(72)로 구성되어 있다. 데이터선 구동 회로부(101) 및 주사선 구동 회로부(104)는, 주사 신호 및 화상 신호를 소정의 타이밍으로 표시부(110)에 공급하여, 각 화소부를 구동한다. 센서용 주사 회로부(204)는, 액정 장치(1)의 동작시에, 후술하는 광센서부를 동작시키기 위한 신호를 각 광센서부에 공급하다.

수광 신호 처리 회로부(215)는, 화상 처리 회로부(216)와 함께, 본 발명의 「검출 수단」의 일 예를 구성하고 있다. 수광 신호 처리 회로부(215)는, TFT 어레이 기판(10) 상의 화상 표시 영역(10a)에 형성된 광센서부로부터 출력된 수광 신호를 처리한다. 화상 처리 회로부(216)는, 수광 신호 처리 회로부(215)로부터 공 급된 처리 완료 신호에 기초하여 구성되는 화상 데이터를 처리한다. 화상 처리 회로부(216)는, 표시부(110)가 갖는 복수의 광센서부의 각각의 수광 신호에 기초하여 특정된 화상으로부터, 표시면(301s)을 지시하는 손가락 등의 지시 수단을 식별할 수 있었던 경우에, 화상 표시 영역(10a)에 있어서 표시면(301s)을 지시하는 지시 수단의 위치를 특정하여, 특정된 지시 수단의 위치를 터치 위치 정보로서 외부 회로부에 출력한다. 한편, 화상 처리 회로부(216)는, 지시 수단의 위치를 특정할 수 없는 경우에는, 광센서부의 감도를 보정하기 위한 보정 신호를 데이터선 구동 회로부(101)에 공급한다. 이 보정 신호에 기초하여, 후술하는 광량 조절부가 입사광의 광량을 봉쇄하는 봉쇄량이 광량 조절부마다 조절된다.

＜1-3 : 액정 장치의 구체적인 구성＞

다음으로, 도 4 내지 도 11을 참조하면서, 액정 장치(1)의 구체적인 구성을 상세하게 설명한다. 도 4는, 액정 장치(1)의 화상 표시 영역(10a)에 있어서의 각종 소자, 배선 등의 등가 회로이다. 도 5는, 도 4에 나타낸 광검출 회로부의 전기적인 구성을 상세하게 나타낸 회로도이다. 도 6은, 수광 소자부(191)의 전기적인 구성을 나타낸 회로도이다. 도 7은 화소부의 도식적 평면도이다. 도 8은 도 7의 Ⅷ-Ⅷ' 단면도이다. 도 9는 도 7의 Ⅸ-Ⅸ' 단면도이다. 도 10은 도 7의 Ⅹ-Ⅹ' 단면도이다. 도 11은 도 9에 나타낸 단면의 일부를 상세하게 나타낸 부분 단면도이다. 도 12는, 도 10에 나타낸 단면의 일부에 있어서의 각종 소자의 구성을 상세하게 나타낸 단면도이다.

또한, 도 4에서는, TFT 어레이 기판(10) 상에 매트릭스 형상으로 배치된 복 수의 화소부 중 실질적으로 화상의 표시에 기여하는 부분의 회로 구성과 함께 광검출 회로부를 나타내고 있다. 도 7 내지 도 11에서는, 각층·각 부재를 도면 상에서 인식 가능한 정도의 크기로 하기 위해, 당해 각층·각 부재마다 축척을 다르게 하고 있다. 수광 소자부(191)를 구성하는 수광 소자(191R, 191G 및 191B)의 각각은, 물리적으로는 각 서브 화소부에 배치되어 있지만, 설명의 편의상, 도 4 및 도 5에서는, 복수의 서브 화소부(72R, 72G 및 72B)의 각각에 전기적으로 접속된 광검출 회로부(250)에 포함시킨 상태로 나타나 있다.

도 4를 참조하면서, 화소부(72)의 회로 구성을 설명한다. 도 4에 있어서, 액정 장치(1)의 화상 표시 영역(10a)을 구성하는 매트릭스 형상으로 형성된 복수의 화소부(72)의 각각은, 적색을 표시하는 서브 화소부(72R), 녹색을 표시하는 서브 화소부(72G) 및, 청색을 표시하는 서브 화소부(72B)를 포함하여 구성되어 있다. 따라서, 액정 장치(1)는, 컬러 화상을 표시 가능한 표시 장치이다. 서브 화소부(72R, 72G 및 72B)의 각각은, 화상 표시 영역(10a)에 형성된 복수의 광검출 회로부(250)의 각각에 전기적으로 접속되어 있다.

서브 화소부(72R, 72G 및 72B)의 각각은, 화소 전극(9a), 본 발명의 「화소 스위칭용 소자」의 일 예인 TFT(30), 및, 본 발명의 「광변조 소자」의 일 예인 액정 소자(50a)를 구비하고 있다.

TFT(30)는, 화소 전극(9a)에 전기적으로 접속되어 있으며, 액정 장치(1)의 동작시에 화소 전극(9a)을 스위칭 제어한다. 화상 신호가 공급되는 데이터선(6a)은, TFT(30)의 소스에 전기적으로 접속되어 있다. 데이터선(6a)에 기입하는 화상 신호(S1, S2, …, Sn)는, 이 순서로 선(線)순차로 공급해도 상관없고, 서로 인접하는 복수의 데이터선(6a)끼리에 대하여, 그룹마다 공급하도록 해도 좋다.

TFT(30)의 게이트에 주사선(3a)이 전기적으로 접속되어 있으며, 액정 장치(1)는, 소정의 타이밍으로, 주사선(3a)에 펄스적으로 주사 신호(G1, G2, …, Gm)를 이 순서로 선순차로 인가하도록 구성되어 있다. 화소 전극(9a)은, TFT(30)의 드레인에 전기적으로 접속되어 있으며, 스위칭 소자인 TFT(30)를 일정 기간만큼 그 스위치를 닫음으로써, 데이터선(6a)으로부터 공급되는 화상 신호(S1, S2, …, Sn)가 소정의 타이밍으로 기입된다. 화소 전극(9a)을 통하여 액정에 기입된 소정 레벨의 화상 신호(S1, S2, …, Sn)는, 대향 기판에 형성된 대향 전극과의 사이에서 일정 기간 유지된다.

액정 소자(50a)는, 인가되는 전압 레벨에 따라 분자 집합의 배향이나 질서가 변화함으로써, 광원광(즉, 백라이트(206)로부터 각 서브 화소부를 향하여 출사되는 빛)을 변조하여, 계조 표시를 가능하게 한다. 노멀(normal) 화이트 모드이면, 각 서브 화소부의 단위로 인가된 전압에 따라 광원광에 대한 투과율이 감소하고, 노멀 블랙 모드이면, 각 서브 화소부의 단위로 인가된 전압에 따라 광원광에 대한 투과율이 증가되어, 전체로서 액정 장치(1)로부터는 화상 신호에 따른 콘트라스트를 갖는 표시광이 출사된다. 축적 용량(70)은, 화상 신호가 리크하는 것을 막기 위해, 화소 전극(9a)과 대향 전극과의 사이에 형성되는 액정 소자(50a)와 병렬로 부가되어 있다. 용량 전극선(300)은, 축적 용량(70)이 갖는 한 쌍의 전극 중 고정 전위측의 전극이다.

다음으로, 도 5 및 도 6을 참조하면서, 광검출 회로부(250)의 상세한 회로 구성을 설명한다.

도 5에 있어서, 광검출 회로부(250)는, 광량 조절부(82) 및 광센서부(150)를 구비하고 있다.

광량 조절부(82)는, 액정 소자(50b), 조절 제어 TFT(130) 및, 축적 용량(storage capacitor; 170)을 구비하여 구성되어 있다. 광량 조절부(82)는, 복수의 광검출 회로부(250)의 각각에 포함되어 있으며, 제어 회로부(201)의 제어하에 있어서, 화상 표시 영역(10a)에 있어서 서로 독립되어 그 동작이 제어된다.

액정 소자(50b)는, 조절 제어 TFT(130) 및 축적 용량(170)의 각각에 전기적으로 접속되어 있으며, 액정 소자가 갖는 액정 부분의 배향 상태가 조절 제어 TFT(130)에 의해 제어되고, 표시면(301s)으로부터 광센서부(150)로 입사하는 입사 가시광의 광량을 조절한다. 축적 용량(170)이 갖는 한 쌍의 용량 전극의 한쪽은, 고정 전위선(300)에 전기적으로 접속되어 있다.

조절 제어 TFT(130)의 게이트 및 소스의 각각은, 주사선(3a) 및 신호선(6a1)의 각각에 전기적으로 접속되어 있다. 조절 제어 TFT(130)는, 주사선(3a)을 통하여 공급된 선택 신호가 공급됨으로써 그 온·오프가 전환 가능하게 구성되어 있다. 조절 제어 TFT(130)는, 그 온·오프에 따라서 신호선(6a1)을 통하여 공급된 조절 신호를 액정 소자(50b)에 공급한다. 액정 소자(50b)는, 조절 신호에 따라서 액정 부분의 배향 상태가 제어됨으로써 광센서부(150)에 입사하는 입사 가시광의 광량을 조절한다.

광센서부(150)는, 본 발명의 「제2 수광 소자」의 일 예인 수광 소자(192), 축적 용량(152), 리셋용 TFT(163), 신호 증폭용 TFT(154) 및 출력 제어용 TFT(155)를 구비하여 구성되어 있다. 덧붙여, 광센서부(150)는, 각각이 본 발명의 「제1 수광 소자」의 일 예인 수광 소자(191R, 191G 및 191B)(도 6 참조)를 포함하여 구성된 수광 소자부(191)를 구비하고 있다.

여기에서, 도 6을 참조하면서, 수광 소자부(191)의 전기적인 구성을 상세하게 설명한다.

도 6에 나타내는 바와 같이, 수광 소자부(191)는, 서브 화소부(72R, 72G 및 72B)의 각각에 배치된 수광 소자(191R, 191G 및 191B)로 구성되어 있다. 수광 소자(191R, 191G 및 191B)의 각각은, 전기적으로 보아, 서로 병렬로 접속되어 있다. 수광 소자(191R, 191G 및 191B)의 각각은, 액정 장치(1)의 동작시에 있어서, 표시면(301s)으로부터 각 서브 화소부에 입사하는 입사 가시광을 수광한다. 수광 소자(191R, 191G 및 191B)는, 액정 장치(1)의 동작시에 있어서, 각 서브 화소부에 입사하는 입사 가시광에 따른 출력 전류를 출력한다.

다시, 도 5에 있어서, 리셋용 TFT(163)의 소스, 게이트 및 드레인의 각각은, 수광 소자부(191) 및 수광 소자(192), 리셋용 신호선(350), 그리고 신호 증폭용 TFT(154)의 각각에 전기적으로 접속되어 있다. 신호 증폭용 TFT(154)의 소스, 게이트 및 드레인의 각각은, 전원선(351), 수광 소자부(191) 및 수광 소자(192), 출력 제어용 TFT(155)의 각각에 전기적으로 접속되어 있다. 출력 제어용 TFT(155)의 소스, 게이트 및 드레인의 각각은, 신호 증폭용 TFT(154), 선택 신호선(353) 및, 판독 신호선(6a2)의 각각에 전기적으로 접속되어 있다.

액정 장치(1)의 동작시에 있어서, 수광 소자부(191)를 구성하는 수광 소자(191R, 191G 및 191B)의 적어도 하나의 수광 소자가 입사 가시광을 검출했을 때에는, 당해 하나의 수광 소자에서 생긴 광전류가 출력 전류로서 당해 하나의 수광 소자로부터 출력된다. 수광 소자(192)가, 표시면(301s)에 입사한 입사 적외광을 검출했을 때에는, 수광 소자(192)에서 발생한 광전류가 출력 전류로서 출력된다.

수광 소자부(191) 및 수광 소자(192)의 각각으로부터 출력된 출력 전류는, 리셋용 TFT(163), 전압 증폭용 TFT(154) 및, 출력 제어용 TFT(155)의 각각의 동작에 따라서, 수광 소자부(191) 및 수광 소자(192)에 전기적으로 접속된 전원선(352) 및 노드(a) 간의 전압(V)에 대응한 신호로 변환되고, 당해 변환된 신호가 판독 신호선(6a2)에 판독된다. 따라서, 판독 신호선(6a2)에 판독되는 전압(V)은, 수광 소자부(191) 및 수광 소자(192)의 각각으로부터 출력된 출력 전류에 의해 규정되어 있다.

다음으로, 도 7 내지 도 12를 참조하면서, 액정 장치(1)의 구체적인 구성을 설명한다.

도 7에 있어서, 화소부(72)는, X방향을 따라 배열된 3개의 서브 화소부(72R, 72G 및 72B), 수광 소자(191R, 191G 및 191B), 및, 적외광 검출부(251)를 갖고 있다. 수광 소자(191R, 191G 및 191B), 및, 적외광 검출부(251)가, 전술의 광검출부(250)를 구성하고 있다.

서브 화소부(72R, 72G 및 72B)의 각각은, 개구부(73R, 73G 및 73B)의 각각을 갖고 있다. 서브 화소부(72R, 72G 및 72B)의 각각은, 각 서브 화소부의 동작을 스위칭 제어하는 TFT(30)를 갖고 있으며, 액정 장치(1)의 동작시에 있어서, TFT(30)의 온·오프 동작에 따라서, 개구부(73R, 73G 및 73B)의 각각으로부터 적색광, 녹색광 및, 청색광의 각각을 출사하여, 액정 장치(1)에 의한 컬러 화상의 표시를 가능하게 한다.

수광 소자(191R, 191G 및 191B)의 각각은, 개구부(73R, 73G 및 73B)의 각각에 면하도록, 각 서브 화소부에 대응하여 배치되어 있다. 수광 소자(191R, 191G 및 191B)의 각각은, 액정 장치(1)의 동작시에 있어서, 표시면(301s)으로부터 개구부(73R, 73G 및 73B)의 각각에 입사하는 입사 가시광을 수광한다. 또한, 수광 소자(191R, 191G 및 191B)는, 각 서브 화소부(72R, 72G 및 72B)의 각각에 대응하여 배치되어 있는 경우에 한정되는 것은 아니고, 화상 표시 영역(10a)에 있어서 적외광 검출부(251)에 겹치지 않도록 배치되어 있으면 된다. 또한, 수광 소자부(191)를 구성하는 수광 소자는, 서브 화소부마다 배치된 복수의 수광 소자로 구성되어 있는 경우로 한정되는 것은 아니며, 화상 표시 영역(10a)에 있어서 적외광 검출부(251)와 별도로 형성되어 있으면, 그 배치나 개수는, 본 실시 형태에 있어서의 수광 소자(191R, 191G 및 191B)의 배치 및 개수의 형태에 한정되는 것은 아니다.

적외광 검출부(251)는, 조절 제어 TFT(130), 개구부(83) 및, TFT 회로부(80)를 갖고 있다. 수광 소자(192)는, 개구부(83)에 면하도록 배치되어 있으며, 표시면(301s)에 입사하는 입사 적외광을 수광한다. TFT 회로부(80)는, 리셋용 TFT(163), 전압 증폭용 TFT(154) 및, 출력 제어용 TFT(155)를 포함하여 구성되어 있으며(도 5 참조), 개구부(83)에 면하는 수광 소자(192)의 동작과, 수광 소자(191R, 191G 및 191B)의 각각의 동작을 제어함과 함께, 입사 가시광 및 입사 적외광의 각각에 따라서 수광 소자(191R, 191G 및 191B), 그리고 수광 소자(192)의 각각이 출력하는 출력 전류에 따른 전압(V)의 변화를 판독 신호선(6a2)에 출력한다.

도 8 내지 도 10에 있어서, 액정 장치(1)는, 차광막(11 및 153), 평탄화막(20a)에 매입된 3종류의 컬러 필터(154R, 154G 및 154B), 가시광 필터(89), 액정 소자(50b), 수광 소자(191 및 192), 본 발명의 「광원 수단」의 일 예인 백라이트(206), 그리고, 제1 편광판(301) 및, 제2 편광판(302)을 구비하고 있다.

백라이트(206)는, 액정 장치(1)의 동작시에 있어서, TFT 어레이 기판(10)으로부터 보아 표시면(301s)의 반대측에 배치되어 있으며, 적색광, 녹색광 및 청색광, 그리고 적외광을 포함하는 광원광(L1)을 화상 표시 영역(10a)을 향하여 출사한다.

복수의 서브 화소부(72R, 72G 및 72B)의 각각은, 적색광, 녹색광, 청색광의 각각의 색광이 투과 가능한 복수의 컬러 필터(154R, 154G 및 154B)의 각각을 갖고 있다. 복수의 컬러 필터(154R, 154G 및 154B)의 각각은, 액정 장치(1)의 동작시에 있어서, 각 서브 화소부에 대응하는 액정 소자에 따라 변조된 광원광(L1)에 포함되는 적색광(L1R), 녹색광(L1G) 및 청색광(L1B)의 각각을 투과한다. 따라서, 액정 장치(1)는, 액정 소자의 구동에 따라서, 적색광(L1R), 녹색광(L1G) 및 청색광(L1B)을 이용한 컬러 화상을 표시 가능하다.

컬러 필터(154R, 154G 및 154B)의 각각은, 광원광(L1)에 포함되는 적외광(R1)을 투과시키는 것이 가능하다. 따라서, 표시면(301s)을 지시하는 손가락 등의 지시 수단을 검출할 때에, 광원광(L1)에 포함되는 적외광(R1)이 지시 수단에 조사된다. 지시 수단에 조사된 적외광(R1)은, 지시 수단에 의해 반사되어, 입사 적외광(R2)으로서 표시면(301s)에 입사한다. 입사 적외광(R2)은, 수광 소자(192)에 의해 검출된다. 수광 소자(192)는, 입사 적외광(R2)에 대응한 출력 전류를 출력한다.

덧붙여, 서브 화소부(72R, 72G 및 72B)의 각각으로부터 출사된 적색광(L1R), 녹색광(L1G) 및 청색광(L1B)의 각각 중 지시 수단에 의해 반사된 반사광은, 입사 가시광(L2)으로서 표시면(301s)으로부터 개구부(73R, 73G 및 73B)로 입사한다. 수광 소자(191R, 191G 및 191B)의 각각은, 입사 가시광(L2)을 검출하고, 입사 가시광(L2)에 대응한 출력 전류를 출력한다.

따라서, 외광에 적외광이 거의 포함되어 있지 않은 조건하에서, 보다 구체적으로는, 예를 들면, 외광의 강도가 약한 조건하에서도, 광원광(L1)에 포함되는 가시광(L1R, L1G 및 L1B), 그리고 적외광(R1)의 각각 중 지시 수단에 의해 반사된 성분이 입사 가시광(L2) 및 입사 적외광(R2)으로서, 수광 소자(191R, 191G 및 191B, 그리고 192)에 검출된다. 이에 따라, 지시 수단의 위치 등을 특정 가능하다. 또한, 외광의 강도가 강한 조건하에서도, 외광에 포함되는 가시광 및 적외광의 각각을 입사 가시광(L2) 및 입사 적외광(R2)으로서 수광 소자(191R, 191G 및 191B), 그리고 수광 소자(192)가 검출함으로써, 지시 수단의 위치 등을 특정하는 것이 가능 하다.

또한, 본 실시 형태에서는, 백라이트(206)는, 형광 재료를 이용하여 자외선을 광원광(L1)으로 변환 가능한 냉음극관 등의 형광 장치이다. 이러한 백라이트(206)에 따르면, 형광 재료를 편의 선택함으로써, 가시광 및 적외광을 포함하는 광원광(L1)을 용이하게 생성할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에서는, 백라이트(206)는, 입력 전류에 따라서 광원광(L1)을 출사하는 발광 소자를 포함하는 발광 장치라도 좋다. 이러한 백라이트(206)에 따르면, 입력 전류에 따라서 광원광(L1)의 강도를 변경 가능하다. 이러한 백라이트(206)에 따르면, 지시 수단을 검출 가능하도록, 광원광에 포함되는 가시광 및 적외광의 강도를 외광의 강도에 따라서 용이하게 변경 가능하다. 특히, 백라이트(206)를 구성하는 발광 소자로서 유기 EL 소자를 이용한 경우, 발광층을 구성하는 발광 재료의 선택 및 층 형성 조건에 따라서, 백라이트(206)의 발광 성능을 설정하는 것이 가능하다. 보다 구체적으로는, 광원광(L1)에 포함되는 적색광(L1R), 녹색광(L1G) 및 청색광(L1B), 그리고 적외광(R1)의 각각의 파장을 세밀하게 설정할 수 있다. 또한, 백라이트(206)를 구성하는 발광 소자는, 무기(無機)의 반도체층을 발광층으로 하는 발광 다이오드 등의 반도체 발광 소자라도 좋다. 이러한 반도체 발광 소자에 따르면, 백라이트(206)의 점등 개시시부터 안정되게 적외광(R1)을 출사할 수 있다.

가시광 필터(89)는, 수광 소자(192)로부터 보아 표시면(301s)의 측에 형성되고, 그리고 개구부(83)에 있어서 수광 소자(192)와 겹치도록, 배향막(22) 중에 매 입되어 있어, 가시광을 차광하여, 입사 적외광(R2)을 표시면(301s)으로부터 수광 소자(192)를 향하여 투과시킨다.

가시광 필터(89)에 따르면, 화상 표시 영역(10a)에 화상을 표시할 때에, TFT 어레이 기판(10)에서 표시면(301s)을 향하는 가시광을 차광할 수 있다. 따라서, 액정 장치(1)의 동작시에 있어서, 개구부(83)가 하얗게 표시되는(소위 흰색 표시) 것을 방지할 수 있어, 액정 장치(1)에 의한 화상의 표시 품위를 높이는 것이 가능해진다.

수광 소자(191R, 191G 및 191B), 그리고 수광 소자(192)와, 액정층(50)과의 사이에 배치된 도시하지 않은 편광층과, 제1 편광층(301)과는, 각각의 광축이 서로 교차하도록 크로스 니콜(crossed Nicols configuration) 배치되어 있다.

광량 조절부(82)는, 표시면(301s)으로부터 개구부(83)로 입사하는 입사 가시광(L2)의 광량을 조절하는 조리개 기구로서 기능한다. 본 실시 형태에서는, 도 5를 참조하면서 설명한 바와 같이, 액정 소자(50b)가 갖는 액정 부분의 배향 상태를 제어 가능하기 때문에, 입사 가시광(L2)의 광량을 광량 조절부(82)마다 독립하여 조절할 수 있다. 따라서, 각 화소부에 있어서 액정층의 배향 상태를 제어함으로써 표시용 빛의 광강도를 제어하는 경우와 동일하게, 각 광센서부(150)의 수광 소자(192)를 향하는 입사 가시광(L2)의 강도를 화소부마다 서로 독립하여 조절할 수 있다. 따라서, 입사 가시광(L2)이 가시광 필터(89)에 입사하기 전에 당해 입사 가시광(L2)의 강도를 약하게 하는 것이 가능하기 때문에, 가시광 필터(89)만으로 차광할 수 없는 가시광 성분이 수광 소자(192)에 도달하는 것을 저감할 수 있다. 이 때문에, 수광 소자(192)에 가시광이 조사됨으로써 생기는 노이즈를 저감할 수 있어, 지시 수단의 검출 정밀도를 높이는 것이 가능하다.

액정 장치(1)는, 액정층(50)에서 보아 TFT 어레이 기판(10)의 측에 있어서 화소 전극(9a)에 겹치도록 연장하는 제2 편광층(302)을 구비하고 있다. 제2 편광층(302)은, 전술한 도시하지 않은 편광층의 광축이 연장하는 방향을 따라 연장하는 광축을 갖고 있다. 따라서, 제2 편광층(302)에 따르면, 각 화소부에 입사하는 광원광(L1)을 직선 편광시키는 것이 가능하다.

또한, 제1 편광층(301) 및 제2 편광층(302)은, 연신(延伸)된 PVA(폴리비닐알코올)막을 TAC(트리아세틸셀룰로오스)로 구성된 보호 필름에 의해 사이에 끼워 구성되어 있다.

도 8 및 도 9에 나타내는 바와 같이, 차광막(153)은, 개구부(73R, 73G 및 73B)의 테두리의 적어도 일부를 규정하는, 소위 블랙 매트릭스이다. 따라서, 차광막(153)에 따르면, 화소 스위칭용 TFT(30) 등의 반도체 소자 및, TFT 회로부(80)에, 표시면(301s)측에서 입사 가시광(L2)이 조사되는 것을 저감할 수 있어, TFT(30) 및 TFT 회로부(80)에 포함되는 반도체 소자에 발생하는 광리크 전류를 저감할 수 있다.

액정 장치(1)는, TFT 어레이 기판(10) 상에 있어서 수광 소자(191R, 191G 및 191B), 그리고 수광 소자(192)의 하층측에 형성된 차광막(11)을 구비하고 있다. 차광막(11)은, 금속막 등의 차광성을 갖는 재료로 구성되어 있으며, 백라이트(206)로부터 출사된 광원광(L1)이, 수광 소자(191R, 191G 및 191B, 그리고 192)에 조사 되지 않도록, 광원광(L1)을 차광한다. 따라서, 차광막(11)에 따르면, 광원광(L1)이 각 수광 소자에 조사됨으로써 발생하는 노이즈를 저감할 수 있다.

덧붙여, 차광막(11)은, TFT 회로부(80) 및 화소 스위칭용 TFT(30)와 겹치도록 TFT 어레이 기판(10) 상에 연장되어 있다. 따라서, 차광막(11)에 따르면, 화소 스위칭용 TFT(30) 및, TFT 회로부(80)를 차광할 수도 있어, TFT(30) 및 TFT 회로부(80)의 오동작을 저감하는 것도 가능하다.

다음으로, 도 11 및 도 12를 참조하면서, 수광 소자(191R, 191G 및 191B), 그리고, 수광 소자(192)의 상세한 구성 및 배치를 설명한다. 또한, 수광 소자(191R, 191G 및 191B)의 각각은 서로 공통의 구성을 갖고 있기 때문에, 수광 소자(191R, 191G 및 191B)에 대해서는, 191B만을 상세하게 설명한다.

도 11에 있어서, 수광 소자(191B)는, 평면적으로 보아 개구부(73B)에 면(face)하도록 TFT 어레이 기판(10) 상에 형성되어 있다.

수광 소자(191B)는, 본 발명의 「제1 수광층」의 일 예인 수광층(191a')을 갖고 있다. 수광 소자(191B)는, 본 발명의 「다른 반도체층」의 일 예인 반도체층(191a)을 구성하고, 그리고 수광층(191a')에 전기적으로 접속된 P형 도전 영역(191b') 및 N형 도전 영역(191c')이 수광층(191a')의 수광면과 겹치지 않는 가로형 PIN 다이오드이다. 따라서, 수광 소자(191B)에 따르면, P형 도전 영역(191b') 및 N형 도전 영역(191c')의 각각이 수광층(191a')과 겹침으로써 생길 가능성이 있는 수광 감도의 저하를 일으키는 일이 없다.

도 12에 있어서, 수광 소자(192)는, 본 발명의 「제2 수광층」의 일 예인 수 광층(192a')과, 수광층(192a')의 양면의 각각에 있어서 수광층(192a')과 겹치고, 그리고 수광층(192a')에 전기적으로 접속된 P형 도전 영역(192b') 및 N형 도전 영역(192c')을 갖는 세로형 PIN 다이오드이다. 따라서, 액정 장치(1)의 제조시에, 순서대로 P형 도전 영역(192b'), 수광층(192a') 및, N형 도전 영역(192c')을 형성함으로써, 수광 소자(192)를 TFT 어레이 기판(10) 상에 용이하게 형성할 수 있다.

다시, 도 11에 있어서, 절연막(41)은, 본 발명의 「하나의 층」의 일 예이며, TFT(30)가 갖는 반도체층(1a)은, 절연막(41) 상에 형성된, 본 발명의 「하나의 반도체층」의 일 예이다. 수광 소자(191B)는, 절연막(41) 상에 형성된 본 발명의 「다른 반도체층」의 일 예인 반도체층(191a)을 갖고 있다. 따라서, 반도체층(1a 및 191a)은, 액정 장치(1)의 제조 프로세스에 있어서, 서로 공통의 공정에 의해 형성 가능하다. 보다 구체적으로는, 반도체층(1a 및 191a)은, 예를 들면, 절연막(41) 상에 폴리실리콘층 등의 반도체층을 형성한 후, 당해 반도체층을 TFT(30) 및 수광층(191a)의 각각의 레이아웃에 따른 평면 패턴이 되도록, 동시에, 혹은 병행하여 패터닝함으로써, 동시에, 혹은 병행하여 형성 가능하다. 따라서, 반도체층(1a)을 형성하는 공정과는 별개로 반도체층(191a)을 형성하는 공정을 마련하는 경우에 비하여, 액정 장치(1)의 제조 프로세스를 간편화하는 것이 가능하다.

TFT(30)가 갖는 반도체층(1a) 은, 예를 들면 저온 폴리실리콘층으로, 게이트 전극(3a1)과 겹치는 채널 영역(1a'), 소스 영역(1b') 및, 드레인 영역(1c')을 포함하고 있다. 채널 영역(1a')에는, 액정 장치(1)의 동작시에, 주사선(3a)에 전기적으로 접속된 게이트 전극(3a1)으로부터의 전계에 의해 채널이 형성된다. 절연 막(42)의 일부를 구성하는 절연막(42a) 중 게이트 전극(3a1) 및 반도체층(1a) 사이에 연장하는 부분은, TFT(30)의 게이트 절연막을 구성하고 있다. 소스 영역(1b') 및 드레인 영역(1c')의 각각은, 채널 영역(1a')의 양측의 각각에 미러(mirror) 대칭으로 형성되어 있다.

게이트 전극(3a1)은, 폴리실리콘막 등의 도전막이나, 예를 들면, Ti, Cr, W, Ta, Mo, Pd, Al 등의 금속 중의 적어도 1개를 포함하는, 금속 단체(單體), 합금, 금속 실리사이드, 폴리 실리사이드, 이들을 적층한 것 등에 의해 형성되어 있으며, 소스 영역(1b') 및 드레인 영역(1c')과 겹치지 않도록 절연막(42a)을 개재시켜 채널 영역(1a') 상에 형성되어 있다.

또한, TFT(30)는, 소스 영역(1b') 및 드레인 영역(1c')의 각각에 저농도 소스 영역 및 저농도 드레인 영역의 각각이 형성된 LDD(Lightly Doped Drain) 구조를 갖고 있어도 좋다.

콘택트홀(181 및 182)의 각각은, 절연막(42)을 구성하는 절연막(42a 및 42b)을 반도체층(1a)까지 관통하도록 형성되어 있으며, 소스 영역(1b') 및 드레인 영역(1c')의 각각에 전기적으로 접속되어 있다. 소스 전극(91) 및 드레인 전극(92)의 각각은, 절연막(42b) 상에 형성되고, 그리고 콘택트홀(181 및 182)의 각각에 전기적으로 접속되어 있다. 소스 전극(91) 및 드레인 전극(92)의 각각은, 절연막(43a)으로 덮여 있으며, 드레인 전극(92)은, 콘택트홀을 통하여 화소 전극(9a)에 전기적으로 접속되어 있다.

다시, 도 12에 있어서, 수광 소자(192)는, 절연막(41)과 다른, 본 발명의 「 다른 층」의 일 예인 절연막(43)에 형성된 수광층(192a')을 갖고 있으며, 수광 소자(191)가 절연막(41) 상에 형성된 후에 형성된다.

수광 소자(192)는, P형 도전 영역(192b') 및 N형 도전 영역(192c') 중 수광층(192a') 상에 형성된 N형 도전 영역(192c')과 겹치고, 그리고 N형 도전 영역(192c') 상에 있어서 N형 도전 영역(192c')에 전기적으로 접속된 투명한 상전극(上電極; 169a)을 갖고 있다.

상전극(169a)은, ITO 등의 투명 도전 재료로 구성되어 있다. 상전극(169a)에 따르면, 수광 소자(192)의 상층측으로부터 입사 적외광(R2)이 수광 소자(192)에 입사한 경우에, 상전극(169a)에 의해 입사 적외광(R2)이 차단되는 일 없이, 지시 수단에 의해 차단된 빛을 정확하게 검출할 수 있다.

수광 소자(192)는, P형 도전 영역(192b') 및 N형 도전 영역(192c') 중 수광층(192a') 아래에 형성된 P형 도전 영역(192b')과 겹치고, 그리고 P형 도전 영역(192b') 아래에 있어서 도전막(199)에 전기적으로 접속되어 있다. 도전막(199)은, ITO 등의 투명 도전 재료로 구성되어 있다.

수광 소자(192)는, 예를 들면, InGaAs(인듐·갈륨·비소) PIN 포토다이오드이다. 이러한 수광 소자에 따르면, 수광할 수 있는 적외광의 파장 범위를 약 1∼5㎛까지 넓히는 것이 가능하다. 또한, 수광 소자(192)로서, 예를 들면 PbS(황화납)을 이용한 광도전 소자를 이용함으로써, TFT 어레이 기판(10) 상에 용이하게 소자를 형성 가능하다. 또한, 수광 소자(192)로서 PbSe(셀렌화 납)을 이용한 광도전 소자를 이용함으로써, 수광 소자(192)를 상온에서 동작시키는 것이 가능하다.

다음으로, 도 13을 참조하면서, 수광 소자(191B) 수광 소자(192)의 각각의 수광 감도를 설명한다. 도 13은, 수광 소자(191B 및 192)의 각각의 수광 감도를 빛의 파장에 관한 상대 감도로 나타낸 상대 감도 특성도이다. 여기에서, 상대 감도란, 빛에 대한 각 수광 소자의 수광 감도를, 각 소자의 최대의 수광 감도를 기준으로 하여 나타낸 지표로서, 본 발명의 「수광 감도」의 일 예이다. 따라서, 하나의 수광 소자에 있어서, 빛의 각 파장에 대한 상대 감도를 서로 비교하는 것은 가능하지만, 서로 다른 소자 간에서 서로 상대 감도를 비교하는 것은 물리적으로 의미가 없음에 유의하기 바란다.

도 13에 있어서, 수광 소자(191B), 즉 가시광을 검출 가능한 수광 소자는, 파장이 200nm∼1000nm의 범위에 포함되는 빛을 검출 가능하다. 수광 소자(192), 즉 적외광을 검출 가능한 수광 소자는, 900nm∼1800nm의 범위에 포함되는 빛을 검출 가능한다. 여기에서, 수광 소자(191B 및 192)의 각각의 상대 감도 특성은, 빛의 파장에 대하여 변화하는 파장 의존성을 갖고 있다. 도 13에 나타내는 바와 같이, 수광 소자(191B)의 상대 감도의 피크치(値)는, 빛의 파장이 약 500nm 부근에 존재한다. 수광 소자(192)의 상대 감도의 피크치는, 빛의 파장이 약 1600nm 부근에 존재한다. 덧붙여, 수광 소자(191B 및 192)의 각각의 상대 감도는, 거의 겹쳐 있지 않다. 따라서, 수광 소자(191B)가 검출하지 못하는 파장 범위에 있는 빛은, 수광 소자(192)에 의해 검출 가능하며, 수광 소자(192)가 검출하지 못하는 파장 범위에 있는 빛은, 수광 소자(191B)에 의해 검출 가능하다. 이러한 2종류의 수광 소자에 의해, 표시면(301s)에 입사하는 입사 가시광(L2) 및 입사 적외광(R2)을 검출 함으로써, 가시광 및 적외광의 한쪽을 검출하는 것만으로는 향상시키는 것이 곤란했던 지시 수단의 검출 정밀도를 높이는 것이 가능하다. 또한, 본 실시 형태에서는, 입사 가시광(L2)의 파장은, 400nm∼700nm의 파장 범위에 포함되어 있는 편이 바람직하다. 또한, 입사 적외광(R2)의 파장은, 800nm∼1000nm의 파장 범위에 포함되는 근(近)적외광인 편이 바람직하다.

또한, 수광 소자부(191)를 구성하는 수광 소자(191R, 191G 및 191B)와, 수광 소자(192)와는, 수광 감도를 나타내는 빛의 파장 대역이 서로 다르도록, 예를 들면, 소자 구조, 사이즈, 혹은 구성 재료 등의 각종 소자 설계가 서로 다르면 좋다.

다음으로, 도 14를 참조하면서, 수광 소자부(191) 및 수광 소자(192)로부터 출력되는 출력 전류를 외광의 강도가 강한 경우와 약한 경우로 구분하여 설명한다. 도 14는, 총 수광 출력, 즉 수광 소자부(191) 및 수광 소자(192)로부터 출력되는 총 출력 전류를, 외광의 강도가 강한 경우와 약한 경우로 구분하여 나타낸 일람표이다.

도 14에 나타내는 바와 같이, 외광의 강도가 높은(밝은) 경우, 화상 표시 영역(10a) 중 지시 수단이 지시하는 영역, 즉, 화상 표시 영역(10a) 중 지시 수단이 겹치는 영역에 배치된 수광 소자부(191)로부터 출력되는 출력 전류(I1')는, 지시 수단이 겹치지 않는 영역에 배치된 수광 소자부(191)로부터 출력되는 출력 전류보다 전류(I1)만큼 낮은 값이 된다. 이는, 지시 수단에 외광이 차단되는 영역에서는 수광 소자부(191)에 도달하는 입사 가시광(L2)의 강도가 그 주변보다 낮은 것에 기인한다.

외광의 강도가 높은 경우, 화상 표시 영역(10a) 중 지시 수단이 지시하는 영역, 즉, 화상 표시 영역(10a) 중 지시 수단이 겹치는 영역에 배치된 수광 소자부(192)로부터 출력되는 출력 전류(I2+I2')는, 지시 수단이 겹치지 않는 영역에 배치된 수광 소자(192)로부터 출력되는 출력 전류(I2')보다 전류(I2)만큼 높은 값이 된다. 이는, 지시 수단에 외광이 차단되는 영역에서는 표시면(301s)으로부터 출사된 적외광(R1)이 지시 수단에 의해 반사되어, 입사 적외광(R2)으로서 수광 소자(192)에 도달함으로써, 입사 적외광(R2)의 강도는, 지시 수단이 겹치지 않는 영역보다 높아지는 것에 기인한다.

따라서, 지시 수단의 위치 등을 특정하기 위해 수광 신호 처리 회로부(215) 및 화상 처리 회로부(216)에서 처리되는 총 수광 출력은, 출력 전류(I1+I2)가 된다. 따라서, 외광이 강한 조건하에서는, 화상 표시 영역(10a) 중 지시 수단이 겹치는 영역에 있어서, 다른 영역보다 입사 가시광(L2)의 강도의 저하분에 따른 출력 전류의 저하분(즉, 저하 전류(I1))과, 화상 표시 영역(10a) 중 지시 수단이 겹치는 영역에 있어서의 입사 적외광(R2)의 강도에 대응하여 증대한 출력 전류(I2)의 합에 기초하여, 지시 수단을 보다 정확하게 특정 가능해진다. 따라서, 입사 가시광(L2)이 다른 영역보다 낮아지는 것에 따라서 출력되는 전류(I1)에만 기초하여 지시 수단의 위치 등을 특정하는 경우에 비하여, 지시 수단을 정확하게 특정 가능하다.

다음으로, 외광의 강도가 낮은(어두운) 경우, 화상 표시 영역(10a) 중 지시 수단이 지시하는 영역, 즉, 화상 표시 영역(10a) 중 지시 수단이 겹치는 영역에 배치된 수광 소자부(191)로부터 출력되는 출력 전류(I3)는, 지시 수단이 겹치지 않는 영역에 배치된 수광 소자부(191)로부터 출력되는 출력 전류보다 전류(I3)만큼 높은 값이 된다. 이는, 표시면(301s)으로부터 출사된 가시광(L1) 중 지시 수단에 의해 반사된 반사광이, 입사 가시광(L2)으로서 수광 소자부(191)에 검출되기 때문이다.

외광의 강도가 낮은(어두운) 경우, 화상 표시 영역(10a) 중 지시 수단이 지시하는 영역, 즉, 화상 표시 영역(10a) 중 지시 수단이 겹치는 영역에 배치된 수광 소자(192)로부터 출력되는 출력 전류(I4)는, 지시 수단이 겹치지 않는 영역에 배치된 수광 소자(192)로부터 출력되는 출력 전류보다 출력 전류(I4)만큼 높은 값이 된다. 이는, 지시 수단에 외광이 차단되는 영역에서는 표시면(301s)으로부터 출사된 적외광(R1)이 지시 수단에 의해 반사되어, 입사 적외광(R2)으로서 수광 소자(192)에 도달하는 것에 기인한다.

따라서, 외광이 낮은 경우, 지시 수단의 위치 등을 특정하기 위해 수광 신호 처리 회로부(215) 및 화상 처리 회로부(216)에서 처리되는 총 수광 출력은, 출력 전류(I3+I4)가 된다. 따라서, 가시광에 따라서 출력되는 전류(I3)에만 기초하여 지시 수단의 위치 등을 특정하는 경우에 비하여, 총 수광 출력을 증대시킬 수 있어, 지시 수단을 정확하게 특정 가능하다.

또한, 액정 장치(1)에 따르면, 외광이 강한 조건 및 약한 조건의 각각의 조건하에서 지시 수단을 보다 정확하게 검출 가능해지는 경우와 동일하게, 외광 및 표시면(301s)으로부터 출사되는 표시광의 각각의 강도가 대략 동일한 조건하에서도, 입사 가시광(L2) 및 입사 적외광(R2)의 양쪽이 검출됨으로써, 가시광에만 기초하여 지시 수단을 검출하는 경우에 비하여 지시 수단의 위치 및 형상 등에 관한 보 다 정확한 정보를 취득하는 것이 가능해진다.

따라서, 본 실시 형태에 따른 액정 장치(1)에 따르면, 액정 장치(1)의 동작시에 있어서, 지시 수단의 위치 및 형상 등에 따라서 표시면(301s)에 각각 입사하는입사 가시광(L2) 및 입사 적외광(R2)의 각각을 검출 가능하기 때문에, 검출 가능한 빛의 파장 대역이 한 종류인 하나의 수광 소자를 이용하여 지시 수단을 검출하는 경우에 비하여, 지시 수단의 검출 감도를 높이는 것이 가능하다.

따라서, 본 실시 형태에 따른 액정 장치(1)에 따르면, 예를 들면, 외광의 강도에 좌우되는 일 없이 확실하게 손가락 등의 지시 수단을 검출할 수 있어, 액정 장치(1)의 터치 패널 기능을 높이는 것이 가능해진다.

＜제2 실시 형태＞

다음으로 도 15를 참조하면서, 본 발명에 따른 전기 광학 장치의 다른 실시 형태인 발광 장치(500)를 설명한다. 도 15는, 본 실시 형태에 따른 발광 장치(500)의 주요한 부분의 구성을 나타낸 부분 단면도이다. 또한, 이하에서는, 전술한 액정 장치(1)와 공통되는 부분에 공통의 참조 부호를 붙여, 상세한 설명을 생략한다.

도 15에 있어서, 발광 장치(500)는, 서로 다른 적색광(L1R), 녹색광(L1G) 및 청색광(L1B)의 각각을 출사 가능한 복수의 서브 화소부(72R, 72G 및 72B)를 포함하여 구성된 화소부(72)를 갖고 있다.

복수의 서브 화소부(72R, 72G 및 72B)의 각각은, 적색광(L1R)을 출사하는 발광 소자(207R), 녹색광(L1G)을 출사하는 발광 소자(207G) 및, 청색광(L1B)을 출사 하는 발광 소자(207B)의 각각을 갖고 있다. 이들 3종류의 색광에 의해 발광 장치(500)는, 표시면(301s)에 컬러 화상을 표시할 수 있다.

복수의 서브 화소부(72R, 72G 및 72B)의 각각은, 입사 가시광(L2)을 검출 가능한 수광 소자(191R, 191G 및 191B)를 갖고 있다. 따라서, 발광 장치(500)는, 전술의 액정 장치(1)와 동일하게, 그 동작시에 있어서, 입사 가시광(L2)을 검출하는 것이 가능하다.

복수의 발광 소자(207R, 207G 및 207B)의 각각은, 예를 들면, 유기 EL 소자, 혹은 반도체 발광 다이오드로서, 표시광으로서 각 발광 소자가 출사해야 할 색광과 함께 표시면(301s)의 측을 향하여 적외광(R1)을 출사 가능하다.

따라서, 발광 장치(500)에 따르면, 표시면(301s)을 지시하는 손가락 등의 지시 수단을 검출하는 것을 목적으로 하여 적외광을 출사하는 소자를 이들 발광 소자(207R, 207G 및 207B)와는 별개로 형성하지 않아도 좋아, 장치 구성을 간편하게 하는 것이 가능하다. 또한, 수광 소자(191R, 191G 및 191B)의 적어도 1개의 소자가 적외광을 출사 가능하게 구성되어 있으면, 발광 장치(500)의 구성을 간편한 것으로 하는 것이 가능하다.

발광 장치(500)는, 전술의 액정 장치(1)와 동일하게, 입사 가시광(L2)을 검출 가능한 수광 소자(191R, 191G 및 191B)와, 입사 적외광(R2)을 검출 가능한 수광 소자(192)를 갖고 있다. 따라서, 전술의 액정 장치(1)와 동일하게, 입사 가시광(L2) 및 입사 적외광(R2)의 각각이 각 수광 소자에 검출됨으로써 출력되는 총 수광 출력에 기초하여, 보다 정확하게 지시 수단의 위치 등의 정보를 특정하는 것이 가능해진다. 또한, 발광 장치(500)는, TFT 어레이 기판(10) 상에 있어서의 수광 소자(192)가 배치된 개구부(83)와 겹치도록 가시광 필터(89)가 형성되어 있어, 수광 소자(192)를 향하여 조사되는 입사 가시광(L2)을 저감할 수 있다. 따라서, 입사 가시광(L2)이 조사되는 것에 기인하여 수광 소자(192)에 생기는 노이즈를 저감할 수 있어, 지시 수단의 검출 정밀도를 높이는 것이 가능하다.

＜전자 기기＞

다음으로, 도 16 및 도 17을 참조하면서, 전술한 액정 장치를 구비하여 이루어지는 전자 기기의 실시 형태를 설명한다.

도 16 은, 전술의 전기 광학 장치가 적용된 모바일형의 퍼스널 컴퓨터의 사시도이다. 도 16에 있어서, 컴퓨터(1200)는, 키보드(1202)를 구비한 본체부(1204)와, 전술한 액정 장치를 포함하여 이루어지는 표시 유닛(1206)으로 구성되어 있다. 표시 유닛(1206)은, 표시 패널(1005)의 배면(背面)에 백라이트를 부가함으로써 구성되어 있으며, 정확하게 각종 정보를 입력할 수 있는 터치 패널 기능을 갖고 있다.

다음으로, 전술한 액정 장치를 휴대 전화에 적용한 예에 대하여 설명한다. 도 17은, 본 실시 형태의 전자 기기의 일 예인 휴대 전화의 사시도이다. 도 17에 있어서, 휴대 전화(1300)는, 복수의 조작 버튼(1302)과 함께, 투과형의 표시 형식을 채용하고, 그리고 전술한 액정 장치와 동일한 구성을 갖는 액정 장치(1005)를 구비하고 있다. 휴대전화(1300)에 따르면, 고품위의 화상 표시가 가능함과 함께, 손가락 등의 지시 수단에 의해 표시면을 통하여 정확하게 정보를 입력 가능하다. 또한, 액정 장치뿐만 아니라, 전술의 발광 장치를 각종 전자 기기에 응용 가능함은 말할 필요도 없으며, 액정 장치를 이용한 경우와 동일하게, 전자 기기에 있어서의 터치 패널 기능을 보다 한층 높이는 것이 가능하다

도 1은 본 발명에 따른 전기 광학 장치의 제1 실시 형태인 액정 장치의 평면도이다.

도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ' 단면도이다.

도 3은 본 발명에 따른 전기 광학 장치의 제1 실시 형태인 액정 장치의 주요한 회로 구성을 나타낸 블록도이다.

도 4는 본 발명에 따른 전기 광학 장치의 제1 실시 형태인 액정 장치의 화상 표시 영역에 있어서의 등가 회로이다.

도 5는 광검출 회로부의 전기적인 구성을 상세하게 나타낸 회로도이다.

도 6은 수광 소자부의 전기적인 구성을 나타낸 회로도이다.

도 7은 본 발명에 따른 전기 광학 장치의 제1 실시 형태인 액정 장치에 있어서의 화소부의 도식적 평면도이다.

도 8은 도 7의 Ⅷ-Ⅷ' 단면도이다.

도 9는 도 7의 Ⅸ-Ⅸ' 단면도이다.

도 10은 도 7의 Ⅹ-Ⅹ' 단면도이다.

도 11은 도 9에 나타낸 단면의 일부를 상세하게 나타낸 부분 단면도이다.

도 12는 도 10에 나타낸 단면의 일부에 있어서의 각종 소자의 구성을 상세하게 나타낸 단면도이다.

도 13은 수광 소자의 상대 감도를 빛의 파장에 대하여 나타낸 그래프이다.

도 14는 외광의 강도 및 각 수광 소자의 출력 전류의 관계를 나타낸 일람표 이다.

도 15는 본 발명에 따른 전기 광학 장치의 제2 실시 형태인 발광 장치의 주요부를 나타낸 단면도이다.

도 16은 본 실시 형태에 따른 전자 기기의 일 예를 나타낸 사시도이다.

도 17은 본 실시 형태에 따른 전자 기기의 다른 예를 나타낸 사시도이다.

(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)

1 : 액정 장치

10 : TFT 어레이 기판

16 : 배향막

20 : 대향 기판

50 : 액정층

50a, 50b : 액정 소자

72 : 화소부

82 : 광량 조절부

89 : 가시광 필터

93, 94 : 소스 전극

150 : 광센서부

181, 182 : 콘택트홀

191 : 수광 소자부

191R, 191G, 191B, 192 : 수광 소자

500 : 발광 장치

Claims (11)

1. 기판 상의 표시 영역에 형성된 복수의 화소부와,

   상기 표시 영역에 형성되어 있고, 표시면에 입사하는 입사 가시광에 대한 수광(受光) 감도를 나타내는 제1 수광 소자와,

   상기 표시 영역에 형성되어 있고, 상기 표시면에 입사하는 입사 적외광(赤外光)에 대한 수광 감도를 나타내는 제2 수광 소자와,

   상기 입사 가시광에 대한 수광 감도 및, 상기 입사 적외광에 대한 수광 감도에 기초하여, 상기 표시면을 지시하는 지시 수단을 검출하는 검출 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 제1 수광 소자 및 상기 제2 수광 소자는, 서로 전기적으로 병렬로 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 화소부는, 상기 기판 상의 하나의 층에 형성된 하나의 반도체층을 포함하는 화소 스위칭용 소자를 갖고 있으며,

   상기 제1 수광 소자는, 상기 하나의 층에 형성된 다른 반도체층의 일부를 구성하는 제1 수광층을 갖고 있으며,

   상기 제2 수광 소자는, 상기 하나의 층과 다른 그 외의 층에 형성된 제2 수광층을 갖고 있으며,

   상기 하나의 반도체층 및 상기 다른 반도체층은, 서로 공통의 공정에 의해 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 제2 수광 소자로부터 보아 상기 표시면의 측에 형성되고, 그리고 상기 제2 수광 소자에 겹쳐 있으며, 상기 기판으로부터 상기 표시면을 향하는 가시광을 차광하고, 그리고 상기 입사 적외광을 투과하는 가시광 필터를 구비한 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 기판으로부터 보아 상기 표시면의 반대측에 배치되어 있어, 서로 다른 복수의 색광(色光) 및 적외광을 포함하는 광원광(光源光)을 상기 표시 영역을 향하여 출사하는 광원 수단을 추가로 구비하고,

   상기 화소부는, 상기 복수의 색광의 각각이 투과 가능한 복수의 컬러 필터의 각각을 갖는 복수의 서브 화소부를 갖고 있으며,

   상기 복수의 서브 화소부의 각각은, 상기 복수의 색광을 변조하는 광변조 소자를 갖고 있으며,

   상기 복수의 컬러 필터의 적어도 1개의 컬러 필터는, 상기 적외광을 투과하 는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
6. 제5항에 있어서,

   상기 광원 수단은, 형광 재료를 이용하여 자외선을 상기 광원광으로 변환하는 형광 장치인 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
7. 제5항에 있어서,

   상기 광원 수단은, 입력 전류에 따라서 상기 광원광을 출사하는 발광 소자를 포함하는 발광 장치인 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
8. 제7항에 있어서,

   상기 발광 소자는 유기 EL 소자인 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
9. 제7항에 있어서,

   상기 발광 소자는 반도체 발광 소자인 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
10. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 화소부는, 서로 다른 복수의 색광의 각각을 발광하는 복수의 서브 화소부로 구성되어 있고,

    상기 복수의 서브 화소부의 적어도 1개의 서브 화소부는, 상기 복수의 색광 의 하나의 색광과 함께 상기 표시면의 측을 향하여 적외광을 출사하는 발광 소자를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 기재된 전기 광학 장치를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전자 기기.

Images