液晶装置及び電子機器
【課題】例えば、タッチパネル機能を有する表示装置において、指示手段の位置を正確に特定する。
【解決手段】赤外光センサ１５０は、指示手段Ｆによって検知用赤外光ＩＲ１が反射されることによって生じた反射赤外光ＩＲ２、及び外光に含まれる赤外光を検出する。赤外線センサ１５０によって検出された反射赤外光ＩＲ２及び外光に含まれる赤外光の夫々に対応した受光信号は、受光信号処理回路部２１５によって処理され、当該処理された受光信号は、位置検出・光強度検出回路部２１６に転送される。位置検出・光強度検出回路部２１６は、画像表示領域１０ａのうち反射赤外光ＩＲ２を検出した赤外光センサ１５０が配置されている領域に指示手段Ｆが重なっていることを検知する。
【解決手段】赤外光センサ１５０は、指示手段Ｆによって検知用赤外光ＩＲ１が反射されることによって生じた反射赤外光ＩＲ２、及び外光に含まれる赤外光を検出する。赤外線センサ１５０によって検出された反射赤外光ＩＲ２及び外光に含まれる赤外光の夫々に対応した受光信号は、受光信号処理回路部２１５によって処理され、当該処理された受光信号は、位置検出・光強度検出回路部２１６に転送される。位置検出・光強度検出回路部２１６は、画像表示領域１０ａのうち反射赤外光ＩＲ２を検出した赤外光センサ１５０が配置されている領域に指示手段Ｆが重なっていることを検知する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、タッチパネル機能を有する液晶装置、及びそのような液晶装置を具備してなる電子機器の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の液晶装置では、複数の画素部毎に、或いは任意の個数の画素部を一群とする群毎に光センサを配置し、画素部を透過する透過光による画像表示、及び指等の指示手段を介した当該液晶装置への情報の入力を可能にする、所謂タッチパネル機能を有する液晶装置が提案されている。このような液晶装置では、指或いは指示部材等の指示手段が液晶装置の表示面に触れたこと、或いは表示面上で動いたことが光センサ等の受光素子によって検知され、当該液晶装置への情報の入力が可能になっている。例えば、非特許文献１によれば、低温ポリシリコン（Low Temperature Poly Silicon：LTPS）を有するＴＦＴからなる駆動回路の動作によって画像を表示可能な液晶装置であって、各画素に配置された光センサによって取得された指示手段の画像に基づいて各種情報を入力可能なタッチパネル機能を有する液晶装置が開示されている。
【０００３】
このような液晶装置では、指示手段の周囲が明るい場合には、表示面に近づく、或いは表示面に接触する指示手段の影がその周囲の明るい領域と識別されることによって指示手段の位置等が特定される。他方、このような液晶装置では、指示手段の周囲が暗い場合、即ち外光に含まれる可視光成分の光強度が低い場合、液晶装置の表示面から出射された画像を表示する光が指示手段によって反射され、該反射された反射光を検出用の光として外光と区別して検出することによって指示手段の位置等が特定される。
【０００４】
したがって、可視光を検出することによって指示手段を検知する際には、表示面の表示領域から出射される光、即ち画像を表示する光の光強度と、外光に含まれる可視光成分の光強度との相対的な大小関係に起因して、指示手段の画像を特定できなくなる問題点がある。より具体的には、外光に含まれる可視光成分、及び表示面から出射される光の夫々の光強度が略等しくなる条件下では、可視光を遮る指示手段の影、及び指示手段によって反射された反射光の夫々の光強度の差に応じて特定される指示手段の輪郭を特定することが困難になり、指示手段の位置等を特定することが困難になる。言い換えれば、外光に含まれる可視光成分、及び表示面から出射される光の夫々の光強度の相対的な大小関係に起因して、指示手段を特定できなくなる光強度の範囲、即ち不感帯が生じてしまう。
【０００５】
そこで、特許文献１では、表示面から赤外光等の非可視光を出射し、指示手段によって反射された非可視光を検出することによって、指示手段を介した各種情報の入力を可能にする画像表示装置が提案されている。
【０００６】
【非特許文献１】Touch Panel Function Integrated LCD Using LTPS Technology，N.Nakamura et al，IDW/AD'05 p.1003-1006
【特許文献１】特開２００６−３０１８６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に開示された画像表示装置は、外光に含まれる赤外光等の非可視光の光強度に関係なく表示面から赤外光を出射する。したがって、画像表示装置の動作時には、常時、赤外光を出射するために消費される消費電力が発生する問題点がある。
【０００８】
また、特許文献１に開示された画像表示装置によれば、表示面において赤外光を出射するための専用の開口部が設けられるため、表示面の表示領域において実質的に画像を表示する表示光を透過させるための開口領域が狭められてしまい、各画素に占める開口領域の割合である開口率の低下を招く問題点もある。加えて、赤外光を検出するためのセンサが画像表示の邪魔にならないように、センサが配置されたセンサ領域から出射される可視光を吸収する可視光カットフィルタを配置する必要も生じる。
【０００９】
よって、本発明は上記問題点等に鑑みてなされたものであり、例えば、指等の指示手段を正確に検知することによって、指等の指示手段を介して各種情報を正確に入力可能なタッチパネル機能を有する液晶装置、及びそのような液晶装置を具備してなる電子機器を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る液晶装置は上記課題を解決するために、第１基板と、前記第１基板に対向するように配置された第２基板と、前記第１基板及び前記第２基板間に挟持された液晶層と、前記第２基板から見て前記液晶層に臨まない側に位置する表示面に照射された外光のうち前記表示面の表示領域に位置する指示手段によって遮られなかった外光に含まれる赤外光を検出する検出手段と、前記照射された外光の光強度が所定値より低い場合に、前記表示領域において前記指示手段を検知するための検知用赤外光を前記指示手段に向かって出射する出射手段とを備え、前記検出手段は、前記照射された外光の光強度が所定値より低い場合に、前記検知用赤外光のうち前記指示手段によって反射された反射赤外光を検出する。
【００１１】
本発明に係る液晶装置によれば、第１基板は、例えば、ＴＦＴ等の半導体素子を含む駆動回路が形成されたＴＦＴアレイ基板であり、第２基板は、ＴＦＴアレイ基板等の第１基板に対向するように配置された対向基板である。液晶層は、第１基板及び第２基板間に挟持されている。液晶層は、当該液晶装置の動作時に、画像信号に応じてその配向状態が制御され、後述する出射手段から出射された光に含まれる可視光を変調する。変調光は、表示面上の表示領域に出射される。
【００１２】
外光は、第２基板から見て液晶層に臨まない側に位置する表示面に照射される。より具体的には、例えば、表示面は、対向基板の両面のうち液晶層に臨まない側に位置する面である。また、偏光板等の光学系を構成する板状の光学部材が対向基板上に配置されている場合には、最も上層に配置された光学部材の表面が表示面になる。本発明に係る液晶装置によれば、その動作時に、当該液晶装置の外部である表示面の上側から表示面に外光が照射される。液晶装置の動作時において、指等の指示手段を表示面に接触、或いは近接させることによって当該液晶装置に各種情報を入力する場合、表示面の表示領域に位置する指示手段によって、表示面に照射される外光の一部が遮られる。より具体的には、表示面に画像を表示するために当該表示面から出射される光の光強度が外光の光強度より低い場合、表示面の表示領域のうち平面的に見て指示手段が重なる領域に指示手段の影が投影される。
【００１３】
ここで、外光は、可視光だけでなく、赤外光も含んでいるため、表示面のうち平面的に見て指示手段が重なる領域では、外光に含まれる可視光だけでなく赤外光も指示手段によって遮られる。
【００１４】
検出手段は、表示面に照射される外光のうち表示面の表示領域に位置する指示手段によって遮られなかった外光に含まれる赤外光を検出する。検出手段によって検出された赤外光によれば、表示面上の表示領域において、赤外光が検出された領域及び赤外光が検出されなかった領域が区別可能になり、指示手段の形状、及び表示面上における指示手段の位置を特定できる。より具体的には、表示面に投影された指示手段の影を特定することによって、当該影の位置、及び形状等に応じて表示面上における指示手段の位置、サイズ及び形状等を特定でき、液晶装置に各種情報を入力可能になる。
【００１５】
また、外光の光強度が低くなっていくに伴い、外光に含まれる赤外光の光強度も通常低くなっていく。したがって、照射された外光の光強度が所定値より低い場合、外光に含まれる赤外光のうち指示手段に遮られることなく表示面に照射された赤外光と、指示手段の表面から表示面に照射された赤外光との夫々を区別することが困難になり、平面的に見た指示手段の位置、及びサイズ、並びに形状を検知することが困難になる。
【００１６】
そこで、出射手段は、照射された外光の光強度が所定値より低い場合に、表示領域において、指示手段を検知するための検知用赤外光を前記指示手段に向かって出射する。このような検知用赤外光の光強度は、外光に含まれる赤外光の光強度より高く設定されている。検知用赤外光は、指等の指示手段の表面で反射され、当該反射された反射赤外光が検出手段によって検出される。このような反射赤外光の光強度は、外光に含まれる赤外光の光強度より高い。したがって、外光の光強度が所定値より低い場合に、反射赤外光が検出されることによって、表示面のうち平面的に見て指示手段が重なる領域と、指示手段が重ならない領域とが区別可能になり、指示手段の位置、サイズ、及び形状を検知可能になる。
【００１７】
このように本発明に係る液晶装置によれば、外光の光強度が低下することによって、表示面上において指示手段が重なる領域と、重ならない領域とを区別できなくなる不感帯が生じることをなくすことができ、外光の光強度に左右されず、指示手段の位置等を正確に検知可能である。したがって、本発明に係る液晶装置によれば、指示手段を介して表示面から各種情報を当該液晶装置に正確に入力可能になる。
【００１８】
加えて、本発明に係液晶装置によれば、外光の光強度が所定値より低くなった場合に、出射手段が検知用赤外光を出射する。したがって、液晶装置の動作時において、外光の光強度と無関係に常時液晶装置から指示手段に向かって検知用赤外光を出射する場合に比べて、検知用赤外光を出射する際に消費される消費電力を低減できる。
【００１９】
本発明に係る液晶装置の一の態様では、前記所定値は、前記反射赤外光及びノイズを識別可能な前記検出手段の感度に基づいて規定されていてもよい。
【００２０】
この態様によれば、例えば、半導体素子を含んで構成される検出手段の感度は、その設計、及び材料によって限界値が存在する。加えて、液晶装置の動作時には、当該液晶装置の外部から各種ノイズが検出手段に検出されてしまう。特に、外光の光強度が低くなるに伴い、検出手段が赤外光を検出する際の検出誤差の一因となるノイズの影響が相対的に大きくなり、指示手段を正確に検知することが困難になる。同様に、検知用赤外光の光強度が低い場合には、反射赤外光及びノイズを識別して指示手段を検知することが困難になる。そこで、この態様では、検知用赤外光を出射する基準となる所定値を、反射赤外光及びノイズを識別可能な検出手段の感度によって規定する。
【００２１】
したがって、この態様では、検知用赤外光の光強度が一定の値に固定された場合に限定されず、検出手段の感度に応じて検知用赤外光及びノイズを識別できるように所定値を便宜設定可能である。
【００２２】
本発明に係る液晶装置の他の態様では、前記照射された外光の光強度が所定値より低い場合に、前記検知用赤外光が前記出射手段から出射されるように前記出射手段を制御する制御手段とを備えていてもよい。
【００２３】
この態様によれば、例えば、制御手段によって検知用赤外光の光強度、及び出射タイミングを選択することも可能である。このような制御手段は、第１基板或いは第２基板に形成されていてもよいし、液晶装置及び外部回路を相互に電気的に接続するＦＰＣ等の接続手段に搭載されていてもよい。
【００２４】
本発明に係る液晶装置の他の態様では、前記出射手段は、前記表示領域に画像を表示するための表示用光を生成する表示用光源と、前記検知用赤外光を生成し、且つ前記検知用赤外光の光強度を変更可能な赤外光源と、前記表示用光及び前記検知用赤外光を前記表示領域に導く導光手段とを有していてもよい。
【００２５】
この態様によれば、表示用光源は、画像を表示するために必要となる可視光を生成する。赤外光源は、例えば、検知用赤外光を生成可能なＧａＡｓ系化合物半導体からなる半導体発光素子を含んで構成されている。赤外光源は、制御手段の制御下で検知用赤外光の光強度を変更できる。尚、表示用光は、例えば、４００乃至７００ｎｍ程度の波長を有する可視光を含んでおり、検知用赤外光は、可視光より長波長域の赤外領域に含まれている。このような検知用赤外光としては、例えば、８００乃至１０００ｎｍの波長を有しているほうが好ましい。
【００２６】
導光手段は、表示用光源から出射された表示用光、及び赤外光源から出射された検知用赤外光の夫々を表示領域に導く。導光手段は、可視光を含む表示用光、及び検知用赤外光の夫々の透過率が相対的に高いアクリル樹脂等の透明材料を用いて構成されているほうが、高精度で指示手段を検知し、且つ高品位で画像を表示するためには好ましい。
【００２７】
この態様では、前記表示用光及び前記検知用赤外光の夫々の光路に沿って前記液晶層の両側の夫々に配置され、且つ各々の光軸が互いに交差する第１偏光板及び第２偏光板とを備えていてもよい。
【００２８】
この態様によれば、例えば、第１偏光板及び第２偏光板は、各々の光軸が直交するように、所謂クロスニコルとなるように配置されている。このような第１偏光板及び第２偏光板によれば、例えば、ＴＮ（Twisted Nematic）液晶からなる液晶層を用いて表示用光を変調し、ノーマリーホワイトモードによって画像を表示可能である。クロスニコル配置となるように相対的な位置が設定された第１偏光板及び第２偏光板は、赤外光の透過率が他の波長領域の光に比べて高いため、赤外光源で生成された検知用赤外光の損失を殆ど伴うことなく、効率良く、且つ高精度で指示手段を検知可能である。加えて、この態様によれば、検知用赤外光の光強度は、画像を表示するための表示用光の光強度とは独立に制御可能である。このような第１偏光板及び第２偏光板は、例えば、アクリル樹脂に染色系色素を添加した材料を用いて構成可能である。
【００２９】
加えて、この態様によれば、画像を表示するための表示用光は、第１偏光板及び第２偏光板間に介在する液晶層によって変調されるため、検知用赤外光を表示面から出射することなく、単に画像を表示するだけの液晶装置の設計を大きく変更することなく、当該液晶装置のタッチパネル機能の高めることが可能である。
【００３０】
本発明に係る液晶装置の他の態様では、前記検出手段は、前記第１基板上において前記表示領域を構成する複数の画素部の開口領域を互いに隔てる非開口領域に形成された複数の赤外光センサを有しており、前記検知用赤外光は、前記表示用光と共に前記開口領域から出射されてもよい。
【００３１】
この態様によれば、「開口領域」とは、第１基板上に設けられた画素部のうち実質的に画像表示に寄与する光が透過する領域をいい、「非開口領域」とは、第１基板上において開口領域を互いに隔て、且つ画像表示に寄与する光が遮られる領域をいう。また、画素部が互いに異なる色光を出射する複数のサブ画素部を含んで構成されている場合には、画像を表示する光が実質的に透過されず、且つ複数のサブ画素部の夫々の開口領域を互いに隔てる領域も非開口領域の範疇に含まれる。
【００３２】
非開口領域に形成された赤外光センサによれば、開口領域を透過する光が遮られることがない。加えて、検知用赤外光を出射するための専用の領域を表示領域内に設けなくてもよいため、開口領域が狭められることなく、高品位の画像表示が可能である。
【００３３】
この態様では、前記第１基板上において、前記非開口領域の縁の少なくとも一部を規定し、前記指示手段によって遮られなかった外光に含まれる赤外光、及び前記反射赤外光を透過すると共に、前記指示手段によって遮られなかった外光に含まれる可視光を遮光する第１遮光膜とを備えていてもよい。
【００３４】
この態様によれば、非開口領域に形成された画素スイッチング用ＴＦＴ等の半導体素子に可視光が照射されることを低減でき、光リーク電流の発生を抑制できる。加えて、第１遮光膜によれば、指示手段によって反射された反射赤外光、及び外光に含まれる赤外光を透過させることから、画像を表示するための表示性能を低下させることなく、赤外光を用いた指示手段の検知が可能になる。
【００３５】
第１遮光膜は、例えば、開口領域の縁の少なくとも一部を規定する、所謂ブラックマトリクスとして赤外光センサに重なるように形成されている。このようなブラックマトリクスは、可視光を遮光し、且つ赤外光及び反射赤外光を透過可能なように、例えば、赤外光を透過するアクリル樹脂に、可視光を吸収する染料及び顔料等の材料を混ぜ込むことによって形成されている。
【００３６】
本発明に係る液晶装置の他の態様では、前記第１基板上において、前記赤外光センサに重なるように前記非開口領域に形成されており、前記赤外光センサに向かって前記表示面から入射する可視光を吸収する吸収手段とを備えていてもよい。
【００３７】
この態様によれば、表示領域において赤外光センサから出射される可視光が吸収手段によって吸収される。したがって、表示すべき画像中に赤外光センサから出射された可視光が含まれることなく、赤外光センサを設けることによって画像の表示性能は低下しない。加えて、吸収手段によれば、赤外光センサに可視光が照射されることを低減できるため、可視光の照射に起因して生じる赤外光センサの誤動作も防止できる。
【００３８】
この態様では、前記画素部は、前記表示用光のうち互いに異なる複数の色光の夫々を透過可能な複数種のカラーフィルタの夫々を有する複数のサブ画素部を有しており、前記吸収手段は、前記第１基板上において、前記複数種のカラーフィルタの少なくとも２種のカラーフィルタの夫々と同種の材料で構成された少なくとも２つの膜部が相互に積層された積層体であってもよい。
【００３９】
この態様によれば、画素部は、例えば、表示用光を変調した後、赤色、緑色、及び青色の夫々の色光を透過可能な赤色用カラーフィルタ、緑色用カラーフィルタ及び青色用カラーフィルタ等の複数種のカラーフィルタの夫々を介して各々のサブ画素部に対応した色光を出射する。このようなカラーフィルタは、液晶層から見て第２基板側に配置されている。
【００４０】
吸収手段は、第１基板上において、前記複数種のカラーフィルタの少なくとも２種のカラーフィルタの夫々と同種の材料で構成された少なくとも２つの膜部が相互に積層された積層体である。したがって、カラーフィルタを形成する工程と共通の工程によって少なくとも２つの膜部を形成することが可能であり、カラーフィルタを形成する工程と別の工程によって膜部を形成する場合に比べて、簡便な工程で膜部を形成可能である。このような少なくとも２つの膜部は、例えば、赤色用カラーフィルタ及び緑色用カラーフィルタの夫々を構成する材料と同種の材料で構成された膜部である。このような２つの膜部を互いに積層してなる吸収手段によれば、可視光を遮光しつつ、赤外光を透過させることが可能である。
【００４１】
本発明に係る液晶装置の他の態様では、前記第１基板上において前記赤外光センサの下層側に形成されており、前記赤外光センサに前記表示用光及び前記検知用赤外光が照射されないように前記前記表示用光及び前記検知用赤外光を遮光する第２遮光膜とを備えていてもよい。
【００４２】
この態様によれば、表示用光及び検知用赤外光を遮光できるため、これら光が照射されることに起因して生じる赤外光センサの誤動作を低減できる。
【００４３】
尚、第２遮光膜は、第１基板上に形成された他の素子の一部、或いは配線を構成する導電膜等の遮光性を有する膜と同層に共通の工程を用いて形成可能である。
【００４４】
本発明に係る電子機器は上記課題を解決するために、上述した本発明の液晶装置を具備してなる。
【００４５】
本発明に係る電子機器によれば、上述した本発明に係る液晶装置を具備してなるので、タッチパネル機能を有し、且つ高品位の表示が可能な、携帯電話、電子手帳、ワードプロセッサ、モニタ直視型のビデオテープレコーダ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末などの各種電子機器を実現できる。また、本発明に係る電子機器として、例えば電子ペーパなどの電気泳動装置等も実現することが可能である。
【００４６】
本発明のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施形態から明らかにされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４７】
以下、図面を参照しながら、本発明に係る液晶装置及び電子機器の各実施形態を説明する。
【００４８】
＜１：液晶装置＞
＜１−１：液晶装置の全体構成＞
先ず、図１及び図２を参照しながら、本実施形態に係る液晶装置１の全体構成を説明する。図１は、ＴＦＴアレイ基板をその上に形成された各構成要素と共に対向基板の側から見た液晶装置１の平面図であり、図２は、図１のＩＩ−ＩＩ´断面図である。本実施形態に係る液晶装置１は、駆動回路内蔵型のＴＦＴアクティブマトリクス駆動方式で駆動される。
【００４９】
図１及び図２において、液晶装置１では、本発明の「第１基板」の一例であるＴＦＴアレイ基板１０と、本発明の「第２基板」の一例である対向基板２０とが対向配置されている。ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間に液晶層５０が封入されており、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０とは、複数の画素部が設けられる表示領域たる画像表示領域１０ａの周囲に位置するシール領域に設けられたシール材５２により相互に接着されている。
【００５０】
シール材５２は、両基板を貼り合わせるための、例えば紫外線硬化樹脂、熱硬化樹脂等からなり、製造プロセスにおいてＴＦＴアレイ基板１０上に塗布された後、紫外線照射、加熱等により硬化させられたものである。シール材５２中には、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間隔（基板間ギャップ）を所定値とするためのグラスファイバ或いはガラスビーズ等のギャップ材が散布されている。
【００５１】
シール材５２が配置されたシール領域の内側に並行して、画像表示領域１０ａの額縁領域を規定する遮光性の額縁遮光膜５３が、対向基板２０側に設けられている。但し、このような額縁遮光膜５３の一部又は全部は、ＴＦＴアレイ基板１０側に内蔵遮光膜として設けられてもよい。尚、画像表示領域１０ａの周辺に位置する周辺領域が存在する。言い換えれば、本実施形態においては特に、ＴＦＴアレイ基板１０の中心から見て、この額縁遮光膜５３より以遠が周辺領域として規定されている。
【００５２】
液晶装置１は、データ線駆動回路１０１、走査線駆動回路１０４、及びセンサ用走査回路２０４を備えている。周辺領域のうち、シール材５２が配置されたシール領域の外側に位置する領域において、データ線駆動回路１０１及び外部回路接続端子１０２がＴＦＴアレイ基板１０の一辺に沿って設けられている。走査線駆動回路１０４は、この一辺に隣接する２辺の一方に沿い、且つ、額縁遮光膜５３に覆われるようにして設けられている。センサ用走査回路２０４は、画像表示領域１０ａを介して走査線駆動回路１０４に向かい合うように設けられている。走査線駆動回路１０４及びセンサ用走査回路２０４は、額縁遮光膜５３に覆われるように形成された複数の配線１０５によって相互に電気的に接続されている。
【００５３】
ＴＦＴアレイ基板１０上の周辺領域には、後述する赤外光センサ、及び赤外光センサを駆動すると共に、当該赤外光センサから出力される信号を処理する回路部を含むセンサ制御回路部２０１が形成されている。外部回路接続端子１０２は、外部回路及び液晶装置１を電気的に接続する接続手段の一例であるフレキシブル（ＦＰＣ）基板２００に設けられた接続端子に接続されている。液晶装置１が有するバックライトは、ＦＰＣ２００に搭載されたＩＣ回路等から構成されるバックライト制御回路２０２によって制御される。
【００５４】
尚、センサ制御回路部２０１及びバックライト制御回路２０２の夫々は、液晶装置１に内蔵されていてもよいし、液晶装置１の外部に形成されていてもよい。また、センサ制御回路２０１に電気的に接続されたモジュールコントローラ、当該モジュールコントローラの制御下で走査線駆動回路１０４及びデータ線駆動回路１０１の夫々の駆動を制御すると共に、バックライト制御回路２０２に各種制御信号を供給する表示信号制御回路が、ＴＦＴアレイ基板１０、ＦＰＣ２００、或いは液晶装置１の外部に設けられている。
【００５５】
対向基板２０の４つのコーナー部には、ＴＦＴアレイ基板１０及び対向基板２０間の上下導通端子として機能する上下導通材１０６が配置されている。他方、ＴＦＴアレイ基板１０にはこれらのコーナー部に対向する領域において上下導通端子が設けられている。これらにより、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間で電気的な導通をとることができる。
【００５６】
図２において、ＴＦＴアレイ基板１０上には、画素スイッチング用のＴＦＴや走査線、データ線等の配線が形成された後の画素電極９ａ上に、配向膜が形成されている。他方、対向基板２０上には、対向電極２１の他、格子状又はストライプ状の遮光膜２３、更には最上層部分に配向膜が形成されている。液晶層５０は、例えば一種又は数種類のネマティック液晶を混合した液晶からなり、これら一対の配向膜間で、所定の配向状態をとる。
【００５７】
液晶装置１は、第１偏光板３０１、第２偏光板３０２、及び本発明の「出射手段」の一例であるバックライト２０６を備えている。第１偏光板３０１は、ＴＦＴアレイ基板１０の図中下側においてバックライト２０６及びＴＦＴアレイ基板１０間に配置されている。第２偏光板３０２は、対向基板２０上に配置されている。液晶装置１は、その動作時に、第２偏光板３０２の両面のうち対向基板２０に臨まない側に位置する表示面３０２ｓに画像を表示する。
【００５８】
尚、図１及び図２に示したＴＦＴアレイ基板１０上には、これらのデータ線駆動回路１０１、走査線駆動回路１０４等の回路部に加えて、画像信号線上の画像信号をサンプリングしてデータ線に供給するサンプリング回路、複数のデータ線に所定電圧レベルのプリチャージ信号を画像信号に先行して各々供給するプリチャージ回路、製造途中や出荷時の当該電気光学装置の品質、欠陥等を検査するための検査回路等が形成されていてもよい。
【００５９】
＜１−２：液晶装置の回路構成＞
次に、図３を参照しながら、液晶装置１の回路構成を説明する。図３は、液晶装置１の主要な回路構成を示したブロック図である。
【００６０】
図３において、液晶装置１は、データ線駆動回路１０１、走査線駆動回路１０４、表示信号制御回路２１８、モジュールコントローラ２１７、センサ用走査回路２０４、受光信号処理回路２１５、位置検出・光強度検出回路２１６、表示部１１０、本発明の「制御手段」の一例であるバックライト制御回路２０２を構成する可視光制御回路２０２ａ及び赤外光制御回路２０２ｂを備えている。
【００６１】
表示部１１０は、後述するようにマトリクス状に配列された複数の画素部から構成されている。データ線駆動回路１０１及び走査線駆動回路１０４は、モジュールコントローラ２１７及び表示信号制御回路２１８の制御下で走査信号、及び画像信号を所定のタイミングで表示部１１０に供給し、各画素部を駆動する。
【００６２】
センサ用走査回路部２０４は、受光信号処理回路部２１５及び位置検出・光検出回路部２１６と共にセンサ制御回路部２０１を構成する。センサ制御回路部２０１は、後述する赤外光センサ２１２と共に、本発明の「検出手段」の一例を構成している。センサ用走査回路部２０４は、液晶装置１の動作時に、後述する赤外光センサを動作させるための信号を各赤外光センサに供給する。受光信号処理回路部２１５は、ＴＦＴアレイ基板１０上の画像表示領域１０ａに設けられた赤外光センサによって検出された受光信号を処理する。位置検出・光強度検出回路部２１６は、受光信号処理回路２１５が供給された処理済信号を演算することによって、表示面３０２ｓを指示する指等の指示手段の位置、形状及びサイズを特定する。
【００６３】
可視光源制御回路部２０２ａは、バックライト２０６が有する可視光源から出射される可視光の光強度を制御する。赤外光制御回路部２０２ｂは、バックライト２０６が有する赤外光源から出射される赤外光の光強度を制御する。赤外光制御回路２０２ｂは、表示面３０２ｓに照射される外光に含まれる赤外光の光強度に応じて、指示手段を検知可能なように赤外光源から出射される検知用赤外光の光強度、及び出射タイミングを選択することが可能である。
【００６４】
＜１−３：指示手段の検知方法＞
次に、図４乃至図９を参照しながら、液晶装置１によって実行可能な指示手段の検知方法の概要を説明しつつ、受光信号処理回路部２１５及び位置検出・光強度検出回路部２１６の機能を詳細に説明する。図４は、本実施形態に係る液晶装置によって実行可能な検知方法の主要な手順を示したフローチャートである。図５は、外光に含まれる赤外光の光路を図式的に示した概念図である。図６は、外光に含まれる赤外光を検出することによって取得された画像の概念図の一例である。図７は、バックライトから出射された検知用赤外光の光路を図式的に示した概念図である。図８は、検知用赤外光を検出することによって取得された画像の概念図の一例である。図９は、外光に含まれる赤外光の光強度と、赤外光センサの感度との関係を示したグラフの概念図である。尚、本実施形態に係る検知方法によれば、液晶装置１は、表示面３０２ｓを指示する指等の指示手段の位置、サイズ及び形状等の各種情報を取得可能になる。液晶装置１は、本実施形態に係る検知方法を実行することによって指示手段を介した各種情報の入力が可能になるように構成されている。
【００６５】
図４及び図５に示すように、赤外光センサ１５０は、表示面３０２ｓに照射される外光に含まれる赤外光ＩＲ０のうち指示手段Ｆによって遮られなかった赤外光ＩＲ０を検出する（ステップＳ１０）。次に、受光信号処理回路部２１５は、赤外線センサ１５０によって検出された赤外光ＩＲ０に対応した受光信号を処理する。処理された受光信号は、位置検出・光強度検出回路部２１６に転送される。位置検出・光強度検出回路部２１６は、赤外光ＩＲ０の光強度が所定値より低いか否かを判定する（ステップＳ２０）。赤外光ＩＲ０の光強度が所定値以上である場合には、画像表示領域１０ａのうち赤外光ＩＲ０を検出しなかった赤外光センサ１５０が配置されている領域に指示手段が重なるように位置していることが検知される（ステップＳ３０）。
【００６６】
より具体的には、図６に示すように、赤外光ＩＲ０を検出することによって取得された画像Ｇ１のうち指等の指示手段Ｆの影の部分である領域部分Ｆｂは、表示面３０２ｓに赤外光ＩＲ０が照射された領域部分Ｗに比べて赤外光の光強度が低い部分、言い換えれば、赤外光について暗い領域部分となる。位置検出・光強度検出回路部２１６は、領域部分Ｆｂを特定することによって、指示手段Ｆの画像表示領域１０ａにおける位置、形状、及びサイズを特定する。位置等が特定された指示手段Ｆによって液晶装置１に対して各種情報の入力が可能になる。
【００６７】
次に、図４及び図７に示すように、ステップＳ２０において、外光の含まれる赤外光の光強度が所定値より低いと判定された場合には、バックライト制御回路２０２の制御下でバックライト２０６から検知用赤外光ＩＲ１が表示面３０２ｓに向かって出射される（ステップＳ４０）。検知用赤外光ＩＲ２は、赤外光センサ１５０の感度に応じて反射赤外光ＩＲ２及びノイズを識別できるように便宜変更可能である。
【００６８】
次に、赤外光センサ１５０は、指示手段Ｆによって検知用赤外光ＩＲ１が反射されることによって生じた反射赤外光ＩＲ２、及び外光に含まれる赤外光を検出する（ステップＳ５０）。
【００６９】
次に、赤外線センサ１５０によって検出された反射赤外光ＩＲ２及び外光に含まれる赤外光の夫々に対応した受光信号は、受光信号処理回路部２１５によって処理され、当該処理された受光信号は、位置検出・光強度検出回路部２１６に転送される。位置検出・光強度検出回路部２１６は、画像表示領域１０ａのうち反射赤外光ＩＲ２を検出した赤外光センサ１５０が配置されている領域に指示手段Ｆが重なっていることを検知する。（ステップＳ６０）。
【００７０】
より具体的には、図８に示すように、反射赤外光ＩＲ２を検出することによって取得された画像Ｇ２のうち指等の指示手段Ｆを示す領域部分Ｆｗは、外光に含まれる赤外光が表示面３０２ｓに照射された画像部分である領域部分Ｂに比べて赤外光の光強度が高い部分、言い換えれば、赤外光について明るい領域部分となる。位置検出・光強度検出回路部２１６は、領域部分Ｆｗを特定することによって、指示手段Ｆの画像表示領域１０ａにおける位置、形状、及びサイズを特定する。位置等が特定された指示手段Ｆによって液晶装置１に対して各種情報の入力が可能になる。
【００７１】
再び、図４において、液晶装置１は、指示手段の検知処理が終了した否かが判定される（ステップＳ７０）。指示手段の検知処理が終了していない場合には、再度ステップＳ１０に戻り、外光に含まれる赤外光の光強度が所定値より低いか否かに応じて互いに異なる手順で指示手段Ｆが検知される。
【００７２】
ここで、図９を参照しながら、検知用赤外光ＩＲ１を出射するか否かの基準となる所定値について説明する。
【００７３】
図９において、ノイズと識別して赤外光を検出できる赤外光センサ１５０の検出感度は、外光に含まれる赤外光の光強度が低下していくにしたがって低下する。図９においては、外光に含まれる赤外光の光強度に対する赤外光センサ１５０の感度の変化を感度特性線で示している。
【００７４】
ここで、指示手段Ｆを検知するためには、赤外光センサ１５０は、外光に含まれる赤外光ＩＲ０と、指示手段Ｆによって反射された反射赤外光ＩＲ２とを、ノイズと識別して検出できなければならない。赤外光センサ１５０が、例えば、フォトダイオード等の半導体素子を含んで構成されている場合、赤外光センサ１５０の感度について、その設計、及び材料によって限界値が存在する。加えて、液晶装置１の動作時には、液晶装置１の外部から各種ノイズが赤外光センサ１５０に検出されてしまう。特に、外光の光強度が低くなるに伴い、赤外光センサ１５０が赤外光ＩＲ０を検出する際の検出誤差の一因となるノイズの影響が相対的に大きくなり、指示手段Ｆを正確に検知することが困難になる。
【００７５】
より具体的には、外光に含まれる赤外光ＩＲ０のうち指示手段Ｆに遮られることなく表示面３０２ｓに照射された赤外光ＩＲ０と、指示手段Ｆの表面から表示面３０２ｓに照射された赤外光との夫々を区別することが困難になり、平面的に見た指示手段Ｆの位置、及びサイズ、並びに形状を検知することが困難になる。
【００７６】
そこで、液晶装置１によって実行可能な指示手段の検知方法によれば、検知用赤外光ＩＲ１を表示面３０２ｓに向かって出射するか否かを判定する基準となる所定値をノイズレベルＮに設定している。したがって、ノイズレベルＮに対応する赤外光の光強度Ａより外光に含まれる赤外光の光強度が低い場合には、液晶装置１は外光に含まれる赤外光ＩＲ０を検出することによって指示手段Ｆを検知するのではなく、バックライト２０６から出射された検知用赤外光ＩＲ１が指示手段Ｆの表面によって反射された反射赤外光ＩＲ２を検出することによって指示手段Ｆを検知する。
【００７７】
尚、検知用赤外光ＩＲ１の光強度が低い場合には、反射赤外光ＩＲ２及びノイズを識別して指示手段Ｆを検知することが困難になる。したがって、赤外光源制御回路２０２ｂは、赤外光センサ１５０が反射赤外光ＩＲ２及びノイズを識別できるように、バックライト２０６を制御する。即ち、赤外光制御回路２９２ｂは、ノイズレベルＮに対応した赤外光の光強度Ａより高い光強度を有する検知用赤外光ＩＲ１がバックライト２０６から出射されるようにバックライト２０６を制御する。
【００７８】
このように、液晶装置１によれば、外光に含まれる赤外光ＩＲ０の光強度が光強度Ａより低い場合に、反射赤外光ＩＲ２が検出されることによって、表示面３０２ｓのうち平面的に見て指示手段Ｆが重なる領域と、指示手段Ｆが重ならない領域とが区別可能になり、指示手段Ｆの位置、サイズ、及び形状を検知可能になる。
【００７９】
したがって、液晶装置１によれば、外光の光強度が低下することによって、表示面３０２ｓ上において指示手段Ｆが重なる領域と、重ならない領域とを区別できなくなる不感帯が生じることをなくすことができ、外光の光強度に左右されず、指示手段Ｆの位置等を正確に検知可能である。液晶装置１よれば、指示手段Ｆの位置等の各種情報を正確に検知可能であるため、指示手段Ｆを介して表示面３０２ｓから各種情報を液晶装置１に正確に入力可能になる。
【００８０】
加えて、液晶装置１によれば、外光に含まれる赤外光の光強度が光強度Ａ以上である場合に、外光に含まれる赤外光を検出し、外光に含まれる赤外光の光強度が光強度Ａより低い場合に、検知用赤外光ＩＲ１が指示手段Ｆによって反射された反射赤外光ＩＲ２を検出する。したがって、液晶装置１の動作時において、外光の光強度と無関係に常時液晶装置１から指示手段Ｆに向かって検知用赤外光Ｆを出射する場合に比べて、検知用赤外光ＩＲ１を出射する際に消費される消費電力を低減できる。
【００８１】
＜１−４：画素部の構成＞
次に、図１０乃至図１７を参照しながら、液晶装置１の画素部の構成を詳細に説明する。図１０は、液晶装置１の画像表示領域１０ａを構成するマトリクス状に形成された複数の画素における各種素子、配線等の等価回路である。図１１は、画素部の図式的平面図である。図１２は、図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ´断面図である。図１３は、図１１のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ´断面図である。図１４は、図１３に示した断面を詳細に示した断面図である。尚、図１０では、ＴＦＴアレイ基板１０上にマトリクス状に配置された複数の画素部のうち実質的に画像の表示に実質的に寄与する部分の回路構成を示している。また、図１２乃至図１５では、各層・各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、該各層・各部材ごとに縮尺を異ならしめてある。
【００８２】
図１０を参照しながら、画素部の回路構成を説明する。図１０において、液晶装置１の画像表示領域１０ａを構成するマトリクス状に形成された複数の画素部７２の夫々は、赤色を表示するサブ画素部７２Ｒ、緑色を表示するサブ画素部７２Ｇ、及び青色を表示するサブ画素部７２Ｂを含んで構成されている。したがって、液晶装置１は、カラー画像を表示可能な表示装置である。サブ画素部７２Ｒ、７２Ｇ及び７２Ｂの夫々は、画素電極９ａ、ＴＦＴ３０、及び液晶素子５０ａを備えている。ＴＦＴ３０は、画素電極９ａに電気的に接続されており、液晶装置１の動作時に画素電極９ａをスイッチング制御する。画像信号が供給されるデータ線６ａは、ＴＦＴ３０のソースに電気的に接続されている。データ線６ａに書き込む画像信号Ｓ１、Ｓ２、・・・、Ｓｎは、この順に線順次に供給しても構わないし、相隣接する複数のデータ線６ａ同士に対して、グループ毎に供給するようにしてもよい。
【００８３】
ＴＦＴ３０のゲートに走査線３ａが電気的に接続されており、液晶装置１は、所定のタイミングで、走査線３ａにパルス的に走査信号Ｇ１、Ｇ２、・・・、Ｇｍを、この順に線順次で印加するように構成されている。画素電極９ａは、ＴＦＴ３０のドレインに電気的に接続されており、スイッチング素子であるＴＦＴ３０を一定期間だけそのスイッチを閉じることにより、データ線６ａから供給される画像信号Ｓ１、Ｓ２、・・・、Ｓｎが所定のタイミングで書き込まれる。画素電極９ａを介して液晶に書き込まれた所定レベルの画像信号Ｓ１、Ｓ２、・・・、Ｓｎは、対向基板に形成された対向電極との間で一定期間保持される。
【００８４】
液晶層５０に含まれる液晶は、印加される電圧レベルにより分子集合の配向や秩序が変化することにより、光を変調し、階調表示を可能とする。ノーマリーホワイトモードであれば、各サブ画素部の単位で印加された電圧に応じて入射光に対する透過率が減少し、ノーマリーブラックモードであれば、各サブ画素部の単位で印加された電圧に応じて入射光に対する透過率が増加され、全体として液晶装置１からは画像信号に応じたコントラストをもつ光が出射される。蓄積容量７０は、画像信号がリークすることを防ぐために、画素電極９ａと対向電極との間に形成される液晶素子５０ａと並列に付加されている。容量電極線３００は、蓄積容量７０が有する一対の電極のうち固定電位側の電極である。
【００８５】
次に、図１１乃至図１５を参照して、画素部を構成するサブ画素部７２Ｒ、７２Ｇ及び７２Ｂの具体的な構成を説明する。
【００８６】
図１１において、画素部７２は、Ｘ方向に沿って配列された３つのサブ画素部７２Ｒ、７２Ｇ及び７２Ｂ、並びに、センサ部８４を有している。
【００８７】
サブ画素部７２Ｒ、７２Ｇ及び７２Ｂサブ画素部の夫々は、開口部７３Ｒ、７３Ｇ及び７３Ｂの夫々を有している。液晶装置１の動作時において、開口部７３Ｒ、７３Ｇ及び７３Ｂの夫々から赤色光、緑色光、及び青色光の夫々が出射されることによって液晶装置１によるカラー画像の表示が可能になる。加えて、サブ画素部７２Ｒ、７２Ｇ及び７２Ｂの夫々は、各サブ画素部をスイッチングするＴＦＴ３０を有している。
【００８８】
センサ部８４は、開口部８３及びＴＦＴ回路部８０を有している。センサ部８４は、表示面３０２ｓを指示する指示手段Ｆを検知する際に、外光に含まれる赤外光、又は、指示手段Ｆによって反射された反射赤外光ＩＲ２を開口部８３を介して受光する。ＴＦＴ回路部８０は、センサ部８４が有する赤外光センサ等の受光素子を駆動する。
【００８９】
図１２乃至図１４において、液晶装置１は、第１遮光膜１５３、本発明の「吸収手段」の一例である可視光カットフィルタ１５５、バックライト２０６、第１偏光板３０１及び第２偏光板３０２、第２遮光膜１１、並びに、３種類のカラーフィルタ１５４Ｒ、１５４Ｇ及び１５４Ｂを備えている。
【００９０】
バックライト２０６は、本発明の「導光手段」の一例である導光板２０６ａ、表示用光源２０６ｂ、及び赤外光源２０６ｃを備えて構成されており、図中ＴＦＴアレイ基板１０の下側に配置されている。
【００９１】
表示用光源２０６ｂは、画像表示領域１０ａに画像を表示するための表示用光Ｌ１を生成する。表示用光Ｌ１は、可視光であり、各サブ画素部の駆動に応じて液晶層５０によって変調される。
【００９２】
赤外光源２０６ｃは、赤外光制御回路部２０２ｂの制御下において、検知用赤外光ＩＲ１を生成する。赤外光源２０６ｃは、赤外光制御回路部２０２ｂの制御下で検知用赤外光ＩＲ１の光強度を変更可能に構成されている。赤外光源２０６ｃは、例えば、光強度のピークが８６０ｎｍである赤外光を生成可能なＧａＡｓ系化合物半導体からなる半導体発光素子を含んで構成されている。したがって、赤外光源２０６ｃは、反射赤外光ＩＲ２をノイズと識別可能なように、光強度Ａより高い光強度の検知用赤外光ＩＲ１を出射できる。
【００９３】
表示用光Ｌ１と共に画像表示領１０ａに出射される検知用赤外光ＩＲ１は、人の視覚によって検知されないため、画像表示に影響を与えることない。加えて、赤外光制御回路２０２ｂは、画像を表示するための表示用光Ｌ１の光強度とは独立に検知用赤外光ＩＲ１の光強度を制御可能であるため、指示手段Ｆを正確に検知するために光強度Ａより高い光強度を有する検知用赤外光ＩＲ１を画像表示領域１０ａに出射しても、画像表示に影響を与えることなく、液晶装置１の表示性能を低下させることがない。
【００９４】
導光板２０６ａは、例えば、表示用光Ｌ１及び赤外光ＩＲ１を透過可能なアクリル樹脂で構成されており、表示用光Ｌ１及び検知用赤外光ＩＲ１を画像表示領域１０ａに導く。したがって、導光板２０６ａによれば、画像表示領域１０ａに表示用光Ｌ１及び検知用赤外光ＩＲ１の両方を導くことができる。液晶装置１は、指示手段Ｆを検知するために、表示用光Ｌ１及び検知用赤外光ＩＲ１のうち検知用赤外光ＩＲ１を利用し、画像表示に表示用光Ｌ１を利用する。
【００９５】
第１偏光板３０１及び第２偏光板３０２の夫々は、互いに同様の構造を有している。より具体的には、第１偏光板３０１及び第２偏光板３０２の夫々は、延伸されたＰＶＡ（ポリビニルアルコール）膜をＴＡＣ（トリアセチルセルロース）で構成された保護フィルムによって挟み込んで構成されている。第１偏光板３０１及び第２偏光板３０２は、各々の光軸が互いに直交するようにクロスニコル配置されている。
【００９６】
したがって、第１偏光板３０１及び第２偏光板３０２によれば、例えば、ＴＮ（Twisted Nematic）液晶からなる液晶層５０を用いて表示用光Ｌ１を変調し、ノーマリーホワイトモードによって画像を表示可能である。このような第１偏光板３０１及び第２偏光板３０２は、ヨウ素系或いは有機系の染料を含んで構成されており、赤外光を透過する。より具体的には、第１偏光板３０１及び第２偏光板３０２の夫々における赤外光の透過率は、他の波長領域の光に比べて高い。したがって、液晶装置１は、検知用赤外光ＩＲ１の損失を殆ど伴うことなく、効率良く、且つ高精度で指示手段Ｆに検知用赤外光ＩＲ１を照射可能である。
【００９７】
ここで、図１６を参照しながら、第１偏光板３０１のみ（即ち、単板）について光の透過率を測定した透過率の波長依存性と、クロスニコル配置された第１偏光板３０１及び第２偏光板３０２を透過する光の透過率を測定した透過率の波長依存性とを比較する。
【００９８】
図１６に示すように、単板の場合、１ｍｍ乃至７００ｎｍの波長帯域に含まれる赤外光の殆どを透過する反面、可視光のうち約７００ｎｍ以下の波長帯域に含まれる可視光成分が透過する。一方、第１偏光板３０１及び第２偏光板３０２が相互にクロスニコル配置されている場合、約７００ｎｍ以下の可視光成分は殆ど透過させることなく、赤外光の殆どを透過させる。したがって、液晶装置１によれば、バックライト２０６から出射された検知用赤外光ＩＲ１を用いた指示手段Ｆの検知が可能になる反面、画像を表示するための表示用光Ｌ１が画像表示領域１０ａに出射されなくなり、画像の表示ができなくなるようにも思われる。
【００９９】
しかしながら、液晶装置１の動作時には、表示用光Ｌ１は、液晶層５０によって変調されるため、変調された表示用光Ｌ１は、相互にクロスニコル配置された第１偏光板３０１及び第２偏光板３０２を透過できる。したがって、液晶装置１によれば、相互にクロスニコル配置された一対の偏光板を含み、且つ単に画像を表示するだけの液晶装置の設計を大きく変更することなく、検知用赤外光ＩＲ１を用いた指示手段Ｆの検知が可能になる。
【０１００】
図１２乃至図１４において、サブ画素部７３Ｒは、表示用光Ｌ１が液晶層５０によって変調された変調光のうち赤色光を透過可能なカラーフィルタ１５４Ｒを介して赤色光を表示する。サブ画素部７３Ｇ及び７３Ｂの夫々は、サブ画素部７３Ｒと同様に、カラーフィルタ１５４Ｇ及び１５４Ｂの夫々を介して緑色光及び青色光の夫々を表示する。
【０１０１】
赤外光センサ１５０は、平面的に見て開口部８３に臨むようにＴＦＴアレイ基板１０上に形成されている。赤外光センサ１５０は、既に述べたように、センサ制御回路部２０１と共に、本発明の「検出手段」の一例を構成しており、ＴＦＴアレイ基板１０上に形成された絶縁膜４１上に形成され、絶縁膜４２に覆われている。
【０１０２】
赤外光センサ１５０は、例えば、ＴＦＴ回路部８０が有するＴＦＴ等の半導体素子を形成する工程と共通の工程によって形成されており、結晶性シリコン、或いはＧａＡｓ等の半導体を用いたＰＩＮダイオード、又はＰｂＳを用いた光電動素子等の受光素子である。赤外光センサ１５０は、表示面３０２ｓを介して開口部８３に入射する反射赤外光ＩＲ２、或いは外光に含まれる赤外光ＩＲ０を検出する。
【０１０３】
外光に含まれる赤外光ＩＲ０の光強度が光強度Ａより低い場合に画像表示領域１０ａに出射される検知用赤外光ＩＲ１は、開口部７３Ｒ、７３Ｇ及び７３Ｂの夫々を介して表示面３０２ｓから外部に液晶装置１の外部に出射される。したがって、液晶装置１によれば、各サブ画素部の開口部７３Ｒ、７３Ｇ及び７３Ｂの夫々から出射される表示用光Ｌ１Ｒ、Ｌ１Ｇ及びＬ１Ｂと共に、検知用赤外光ＩＲ１を画像表示領域１０ａ全体に出射できるため、検知用赤外光ＩＲ１を出射するためだけの専用の開口部を画像表示領域１０ａ内に設けなくてもよい。したがって、実質的に画像表示に寄与する開口領域が狭められることなく、高品位の画像表示が可能である。尚、表示用光Ｌ１Ｒ、Ｌ１Ｇ及びＬ１Ｇの夫々は、変調された表示用光Ｌ１のうちカラーフィルタ１５４Ｒ、１５４Ｇ及び１５４Ｂの夫々によって選択的に透過された赤色光、緑色光及び青色光の夫々である。
【０１０４】
図１３及び図１４に示すように、第１遮光膜１５３は、開口領域の縁の少なくとも一部を規定する、所謂ブラックマトリクスであり、可視光を遮光し、且つ赤外光を透過可能なように、例えば、赤外光を透過するアクリル樹脂に、可視光を吸収する染料及び顔料等の材料を混ぜ込むことによって形成されている。第１遮光膜１５３は、ＴＦＴアレイ基板１０上において、指示手段Ｆによって遮られなかった外光に含まれる赤外光ＩＲ０、及び反射赤外光ＩＲ２を透過する共に、指示手段Ｆによって遮られなかった外光に含まれる可視光Ｌ２を遮光する。
【０１０５】
したがって、第１遮光膜１５３によれば、非開口領域に形成された画素スイッチング用ＴＦＴ３０等の半導体素子、及びＴＦＴ回路部８０に表示面３０２ｓ側から可視光Ｌ２が照射されることを低減でき、ＴＦＴ３０及びＴＦＴ回路部８０に含まれる半導体素子に発生する光リーク電流を低減できる。加えて、第１遮光膜１５３によれば、指示手段Ｆによって反射された反射赤外光ＩＲ２、及び外光に含まれる赤外光を透過させるため、画像を表示するための表示性能を低下させることなく、指示手段Ｆの検知性能をより高めることができる。
【０１０６】
図１１乃至図１４に示すように、赤外光センサ１５０は、ＴＦＴアレイ基板１０上において、画素部７２の開口領域を互いに隔てる非開口領域に形成されている。加えて、液晶装置１では、開口部７３Ｒ、７３Ｇ及び７３Ｂから表示用光Ｌ１Ｒ、Ｌ１Ｇ及びＬ１Ｂの夫々と共に検知用赤外光ＩＲ１が出射される。したがって、液晶装置１によれば、別途検知用赤外光ＩＲ１を出射するためのスペースをＴＦＴアレイ基板１０上に形成しなくてもよいため、その分画素部の開口領域を拡げることも可能であり、画素部における開口率を高めることができる。
【０１０７】
図１１乃至図１４に示すように、液晶装置１は、カラーフィルタ１５４Ｒ、１５４Ｇ及び１５４Ｂを備えている。カラーフィルタ１５４Ｒ、１５４Ｇ及び１５４Ｂは、各サブ画素部７２Ｒ、７２Ｇ及び７２Ｂの夫々の開口部７３Ｒ、７３Ｇ及び７３Ｂに臨むように液晶層５０から見て対向基板２０側に形成されている。カラーフィルタ１５４Ｒ、１５４Ｇ及び１５４Ｂは、変調された表示用光Ｌ１のうち表示用光Ｌ１Ｒ、Ｌ１Ｇ及びＬ１Ｂの夫々を透過する。このようなカットフィルタ１５４Ｒ、１５４Ｇ及び１５４Ｂの夫々は、例えば、アントラキノン系顔料、臭素化銅フタロシアニン系顔料及び銅フタロシアニン系顔料の夫々からなる顔料を含んで構成されている。
【０１０８】
ここで、図１７を参照しながら、カットフィルタ１５４Ｒ、１５４Ｇ及び１５４Ｂの夫々について光の透過率の波長特性を説明する。
【０１０９】
図１７に示すように、カットフィルタ１５４Ｒ、１５４Ｇ及び１５４Ｂの夫々は、可視光のうち赤色光（波長６１０乃至７５０ｎｍ）、緑色光（波長５００乃至５６０ｎｍ）、青色光（波長４３５乃至４８０ｎｍ）の夫々の光を選択的に透過させる。
【０１１０】
再び、図１２乃至図１４において、液晶装置１は、本発明の「吸収手段」の一例である可視光カットフィルタ１５５を備えている。可視光カットフィルタ１５５は、カラーフィルタ１５４Ｒ、１５４Ｇ及び１５４Ｂと同様に液晶層５０から見て対向基板２０側に形成され、且つ平面的に見て非開口領域において赤外光センサ１５０に重なるように形成されている。
【０１１１】
可視光カットフィルタ１５５は、カラーフィルタ１５４Ｒ、１５４Ｇ及び１５４Ｂの少なくとも２種類のカラーフィルタの夫々と同種の材料で構成された少なくとも２つの膜部１５５Ｒ及び１５５Ｂから構成されている。より具体的には、膜部１５５Ｒ及び１５５Ｇの夫々は、カットフィルタ１５４Ｒ及び１５４Ｇの夫々と同種の材料を用いて構成されている。
【０１１２】
可視光カットフィルタ１５５は、赤外光センサ１５０側から表示面３０２ｓに向かって出射される可視光を吸収する。したがって、画像表示領域１０ａに表示すべき画像中に赤外光センサ１５０側から出射された可視光が含まれることなく、赤外光センサ１５０を設けることによって画像の表示性能は低下しない。より具体的には、例えば、表示面３０２ｓを見た場合に、非開口領域に形成された赤外光センサ１５０が視認されることを低減でき、画像のコントラストが低下することが抑制される。
【０１１３】
加えて、可視光カットフィルタ１５５は、赤外光センサ１５０から見て表示面３０２ｓ側から表示面３０２ｓに入射する可視光Ｌ２を吸収する。したがって、赤外光センサ１５０に可視光Ｌ２が照射されることを低減でき、可視光Ｌ２の照射に起因して生じる赤外光センサ１５０の誤動作も防止できる。
【０１１４】
可視光カットフィルタ１５５は、膜部１５５Ｒ及び１５５Ｇが相互に積層された積層体である。膜部１５５Ｒ及び１５５Ｇは、カラーフィルタ１５４Ｒ及び１５４Ｇの夫々を形成する工程と共通の工程によって形成されている。したがって、対向基板２０にカラーフィルタ１５４Ｒ及び１５４Ｇの夫々を形成する工程と別の工程によって膜部１５５Ｒ及び１５５Ｇを形成する場合に比べて、簡便な工程で膜部１５５Ｒ及び１５５Ｇを形成可能である。
【０１１５】
尚、赤外光は、可視光カットフィルタ１５５を透過することが可能である。したがって、可視光カットフィルタ１５５は、可視光を吸収しつつ、外光に含まれる赤外光及び反射赤外光ＩＲ２を透過させることができる。したがって、非開口領域に照射される赤外光が赤外光センサ１５０に到達し、指示手段Ｆの検知が可能になる。
【０１１６】
液晶装置１は、ＴＦＴアレイ基板１０上において赤外光センサ１５０の下層側に形成された第２遮光膜１１を備えている。
【０１１７】
第２遮光膜１１は、金属膜等の遮光性を有する材料から構成されており、バックライト２０６から出射された可視光Ｌ１及び検知用赤外光ＩＲ１が赤外光センサ１５０に照射されないように、これら光を遮光する。したがって、第２遮光膜１５０によれば、表示用光Ｌ１及び検知用赤外光ＩＲ１が照射されることに起因して生じる赤外光センサ１５０の誤動作を低減できる。このような第２遮光膜１１は、ＴＦＴアレイ基板１０上に形成された他の素子の一部、或いは配線を構成する導電膜等の遮光性を有する膜と同層に共通の工程を用いて形成可能である。
【０１１８】
加えて、第２遮光膜１１は、ＴＦＴ回路部８０及び画素スイッチング用ＴＦＴ３０に重なるようにＴＦＴアレイ基板１０上に延びている。したがって、第２遮光膜１１によれば、画素スイッチング用ＴＦＴ３０、及びＴＦＴ回路部８０を遮光することもでき、ＴＦＴ３０及びＴＴＦ回路部８０の誤動作を低減することも可能である。
【０１１９】
次に、図１５を参照しながら、センサ部８４の詳細な構成を説明する。
【０１２０】
図１５において、ＴＦＴ回路部８０は、赤外光センサ１５０を駆動するＴＦＴ８９を有している、ＴＦＴ８９は、半導体層１ａは、コンタクトホール１８１及び１８２、ソース電極９１、ドレイン電極９２、並びにゲート電極３ａ１を有している。
【０１２１】
半導体層１ａは、例えば低温ポリシリコン層であり、ゲート電極３ａ１に重なるチャネル領域１ａ´、ソース領域１ｂ´、及びドレイン領域１ｃ´を含んでいる。チャネル領域１ａ´には、ＴＦＴ８９の動作時に、走査線３ａに電気的に接続されたゲート電極３ａ１からの電界によりチャネルが形成される。絶縁膜４２の一部を構成する絶縁膜４２ａのうちゲート電極３ａ１及び半導体層１ａ間に延びる部分は、ＴＦＴ８９のゲート絶縁膜を構成している。ソース領域１ｂ´及びドレイン領域１ｃ´の夫々は、チャネル領域１ａ´の両側の夫々にミラー対称に形成されている。
【０１２２】
ゲート電極３ａ１は、ポリシリコン膜等の導電膜や、例えば、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｗ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｐｄ、Ａｌ等の金属のうちの少なくとも一つを含む、金属単体、合金、金属シリサイド、ポリシリサイド、これらを積層したもの等によって形成されており、ソース領域１ｂ´及びドレイン領域１ｃ´に重ならないように絶縁膜４２ａを介してチャネル領域１ａ´上に設けられている。
【０１２３】
尚、ＴＦＴ８９は、ソース領域１ｂ´及びドレイン領域１ｃ´の夫々に低濃度ソース領域及び低濃度ドレイン領域の夫々が形成されたＬＤＤ（Lightly Doped Drain）構造を有していてもよい。
【０１２４】
コンタクトホール１８１及び１８２の夫々は、絶縁膜４２を構成する絶縁膜４２ａ、及び４２ｂを半導体層１ａまで貫通するように形成されており、ソース領域１ｂ´及びドレイン領域１ｃ´の夫々に電気的に接続されている。ソース電極９１及びドレイン電極９２の夫々は、絶縁膜４２ｂ上に形成され、且つコンタクトホール１８１及び１８２の夫々に電気的に接続されている。ソース電極９１及びドレイン電極９２の夫々は、絶縁膜４２ｃに覆われており、不図示の配線層を介して赤外光センサ１５０及び他の配線に電気的に接続されている。
【０１２５】
赤外光センサ１５０は、半導体層１５０ａ、コンタクトホール１８３及び１８４、ソース電極９３、及びドレイン電極９４を有している。半導体層１５０ａは、絶縁膜４１上に形成されたＮ型半導体層１５０ｂ´及びＰ型半導体層１５０ｃ´、これら半導体層間に形成され、且つこれら半導体層より相対的に電気抵抗が大きい中間層１５０ａ´を有している。コンタクトホール１８３及び１８４は、絶縁膜４２ａ、４２ｂを半導体層１５０ａまで貫通するように形成されており、Ｎ型半導体層１５０ｂ´及びＰ型半導体層１５０ｃ´の夫々に電気的に接続されている。ソース電極９３及びドレイン電極９４の夫々は、絶縁膜４２ｂ上に形成されており、コンタクトホール１８３及び１８４の夫々に電気的に接続されている。
【０１２６】
外光に含まれる赤外光及び反射赤外光ＩＲ２が半導体層１５０ａに照射された際には、照射された赤外光の光強度に応じて赤外光センサ１５０に電流が流れる。図３に示した受光信号処理回路部２１５によって処理される受光信号は、赤外光センサ１５０に流れる電流に対応した信号である。赤外光センサ１５０に流れる電流に対応した受光信号を受光信号処理回路部２１５、および位置検出・光強度検出回路部２１６によって順次処理することによって、表示面３０２ｓを指示する指示手段の位置等が特定でき、指示手段を介して液晶装置１に対する各種情報を入力が可能になる。
【０１２７】
以上説明したように、液晶装置１によれば、指等の指示手段を検知できなくなる不感帯を生じさせることなく、タッチパネル機能を有する液晶装置１に対して指示手段を介した各種情報の正確な入力が可能になる。加えて、液晶装置１によれば、ＴＦＴアレイ基板１０上の開口領域から表示用光と共に検知用赤外光を出射できるため、各画素部における開口率を高めることができ、タッチパネル機能を設けつつ高品位の画像表示が可能になる。また、液晶装置１によれば、タッチパネル機能を有しない液晶装置の設計を大きく変更することなく、且つ可視光カットフィルタをカラーフィルタと共通の工程で形成できるため、低廉なコストで高品位な画像表示、及び正確なタッチパネル機能を有する液晶装置を提供できる。
【０１２８】
（変形例１）
次に、図１８を参照しながら、液晶装置１の変形例を詳細に説明する。図１８は、本実施形態に係る液晶装置の一変形例における図１５に対応する断面図である。尚、以下で説明する各変形例では、上述した液晶装置１と共通する部分に共通の参照符号を付し、詳細な説明を省略する。
【０１２９】
図１８において、本例に係る液晶装置は、チャネル領域１ａ´の下層側においてチャネル領域１ａ´に重なるゲート電極３ａ２を有している。言い換えれば、本例に係る液晶装置においてＴＦＴ回路部８０に含まれるＴＦＴ８９ａは、ゲート電極がチャネル領域の下層側に形成された逆スタガ型の素子構造を有している。ゲート電極３ａ２は、本発明の「第２遮光膜」の一例の一部を構成している。ゲート電極３ａ２は、第２遮光膜１１と共に絶縁膜４０上に互いに共通の工程を利用して形成されており、バックライト２０６から出射された可視光Ｌ１を遮光する。したがって、ゲート電極３ａ２を遮光膜として利用することによって簡単な素子構成でＴＦＴ８９ａを構成できると共に、簡便な製造プロセスによってＴＦＴ８９ａを形成可能である。
【０１３０】
（変形例２）
次に、図１９において、本実施形態に係る液晶装置の他の変形例を説明する。図１９は、本実施形態に係る液晶装置の他の変形例における図１５に対応する断面図である。
【０１３１】
図１９において、本例に係る液晶装置が備える赤外光センサ１５１は、図中上下方向、即ちＴＦＴアレイ基板１０上に形成される複数の積層要素が互いに積層される積層方向に沿って、絶縁膜４２ａ上に順次積層された下電極１５０ａ、Ｎ型半導体層１５０ｂ、受光層１５０ｃ及びＰ型半導体層１５０ｄ、上電極１５０ｅを有するＰＩＮダイオードである。
【０１３２】
下電極１５１ａは、絶縁膜４２ａ上に形成されたゲート電極３ａ１と同層に形成されている。したがって、下電極１５１ａは、ゲート電極３ａ１と共通の工程を利用して形成可能である。上電極１５１ｅは、絶縁膜４２ｃ上に形成されている。ここで、画素電極は、絶縁膜４２ｃを最上層として構成された絶縁膜４２上に形成されているため、画素電極を形成する工程と共通の工程を利用して上電極１５１ｅを形成できる。したがって、本例に係る液晶装置によれば、赤外光センサ１５１の下電極１５１ａ及び上電極１５１ｅを、ＴＦＴアレイ基板１０上に形成された他の部分を形成する工程を利用して形成可能であり、液晶装置の製造プロセスが煩雑になることを低減でき、製造コストを抑制できる。
【０１３３】
＜２：電子機器＞
次に、図２０及び図２１を参照しながら、上述した液晶装置を具備してなる電子機器の実施形態を説明する。
【０１３４】
図２０は、上述した液晶装置が適用されたモバイル型のパーソナルコンピュータの斜視図である。図２０において、コンピュータ１２００は、キーボード１２０２を備えた本体部１２０４と、上述した液晶装置を含んでなる液晶表示ユニット１２０６とから構成されている。液晶表示ユニット１２０６は、液晶パネル１００５の背面にバックライトを付加することにより構成されており、タッチパネル機能を有し、且つ高い開口率によって表示品位が高められている。
【０１３５】
次に、上述した液晶装置を携帯電話に適用した例について説明する。図２１は、本実施形態の電子機器の一例である携帯電話の斜視図である。図２１において、携帯電話１３００は、複数の操作ボタン１３０２とともに、反射型の表示形式を採用し、且つ上述した液晶装置と同様の構成を有する液晶装置１００５を備えている。携帯電話１３００によれば、開口率が高められており、高品位の画像表示が可能であると共に、指等の指示手段によって表示面を介して正確に情報を入力可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１３６】
【図１】本実施形態に係る液晶装置の平面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ´断面図である。
【図３】本実施形態に係る液晶装置の主要な回路構成を示したブロック図である。
【図４】本実施形態に係る液晶装置によって実行可能な検知方法の主要な手順を示したフローチャートである。
【図５】外光に含まれる赤外光の光路を図式的に示した概念図である。
【図６】外光に含まれる赤外光を検出することによって取得された画像の概念図の一例である。
【図７】バックライトから出射された検知用赤外光の光路を図式的に示した概念図である。
【図８】検知用赤外光を検出することによって取得された画像の概念図の一例である。
【図９】外光に含まれる赤外光の光強度と、赤外光センサの感度との関係を示したグラフの概念図である。
【図１０】本実施形態に係る液晶装置の画像表示領域における等価回路である。
【図１１】本実施形態に係る液晶装置が有する画素部の図式的平面図である。
【図１２】図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ´断面図である。
【図１３】図１１のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ´断面図である。
【図１４】図１１のＸＩＶ−ＸＩＶ´断面図である。
【図１５】図１４に示した断面を詳細に示した断面図である。
【図１６】一枚の偏光板（即ち、単板）と、クロスニコル配置された一対の偏光板との夫々における光の透過率の波長依存性を示したグラフである。
【図１７】光の波長に対して各カットフィルタにおける光の透過率を示したグラフである。
【図１８】本実施形態に係る液晶装置の一変形例における図１５に対応する断面図である。
【図１９】本実施形態に係る液晶装置の他の変形例における図１５に対応する断面図である。
【図２０】本実施形態に係る電子機器の一例を示した斜視図である。
【図２１】本実施形態に係る電子機器の他の例を示した斜視図である。
【符号の説明】
【０１３７】
１・・・液晶装置、１０・・・ＴＦＴアレイ基板、２０・・・対向基板、５０・・・液晶層、７２・・・画素部、１５０、１５１・・・赤外光センサ、２０１・・・センサ制御回路部、２０２・・・バックライト制御回路部、２０６・・・バックライト
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、タッチパネル機能を有する液晶装置、及びそのような液晶装置を具備してなる電子機器の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の液晶装置では、複数の画素部毎に、或いは任意の個数の画素部を一群とする群毎に光センサを配置し、画素部を透過する透過光による画像表示、及び指等の指示手段を介した当該液晶装置への情報の入力を可能にする、所謂タッチパネル機能を有する液晶装置が提案されている。このような液晶装置では、指或いは指示部材等の指示手段が液晶装置の表示面に触れたこと、或いは表示面上で動いたことが光センサ等の受光素子によって検知され、当該液晶装置への情報の入力が可能になっている。例えば、非特許文献１によれば、低温ポリシリコン（Low Temperature Poly Silicon：LTPS）を有するＴＦＴからなる駆動回路の動作によって画像を表示可能な液晶装置であって、各画素に配置された光センサによって取得された指示手段の画像に基づいて各種情報を入力可能なタッチパネル機能を有する液晶装置が開示されている。
【０００３】
このような液晶装置では、指示手段の周囲が明るい場合には、表示面に近づく、或いは表示面に接触する指示手段の影がその周囲の明るい領域と識別されることによって指示手段の位置等が特定される。他方、このような液晶装置では、指示手段の周囲が暗い場合、即ち外光に含まれる可視光成分の光強度が低い場合、液晶装置の表示面から出射された画像を表示する光が指示手段によって反射され、該反射された反射光を検出用の光として外光と区別して検出することによって指示手段の位置等が特定される。
【０００４】
したがって、可視光を検出することによって指示手段を検知する際には、表示面の表示領域から出射される光、即ち画像を表示する光の光強度と、外光に含まれる可視光成分の光強度との相対的な大小関係に起因して、指示手段の画像を特定できなくなる問題点がある。より具体的には、外光に含まれる可視光成分、及び表示面から出射される光の夫々の光強度が略等しくなる条件下では、可視光を遮る指示手段の影、及び指示手段によって反射された反射光の夫々の光強度の差に応じて特定される指示手段の輪郭を特定することが困難になり、指示手段の位置等を特定することが困難になる。言い換えれば、外光に含まれる可視光成分、及び表示面から出射される光の夫々の光強度の相対的な大小関係に起因して、指示手段を特定できなくなる光強度の範囲、即ち不感帯が生じてしまう。
【０００５】
そこで、特許文献１では、表示面から赤外光等の非可視光を出射し、指示手段によって反射された非可視光を検出することによって、指示手段を介した各種情報の入力を可能にする画像表示装置が提案されている。
【０００６】
【非特許文献１】Touch Panel Function Integrated LCD Using LTPS Technology，N.Nakamura et al，IDW/AD'05 p.1003-1006
【特許文献１】特開２００６−３０１８６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に開示された画像表示装置は、外光に含まれる赤外光等の非可視光の光強度に関係なく表示面から赤外光を出射する。したがって、画像表示装置の動作時には、常時、赤外光を出射するために消費される消費電力が発生する問題点がある。
【０００８】
また、特許文献１に開示された画像表示装置によれば、表示面において赤外光を出射するための専用の開口部が設けられるため、表示面の表示領域において実質的に画像を表示する表示光を透過させるための開口領域が狭められてしまい、各画素に占める開口領域の割合である開口率の低下を招く問題点もある。加えて、赤外光を検出するためのセンサが画像表示の邪魔にならないように、センサが配置されたセンサ領域から出射される可視光を吸収する可視光カットフィルタを配置する必要も生じる。
【０００９】
よって、本発明は上記問題点等に鑑みてなされたものであり、例えば、指等の指示手段を正確に検知することによって、指等の指示手段を介して各種情報を正確に入力可能なタッチパネル機能を有する液晶装置、及びそのような液晶装置を具備してなる電子機器を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る液晶装置は上記課題を解決するために、第１基板と、前記第１基板に対向するように配置された第２基板と、前記第１基板及び前記第２基板間に挟持された液晶層と、前記第２基板から見て前記液晶層に臨まない側に位置する表示面に照射された外光のうち前記表示面の表示領域に位置する指示手段によって遮られなかった外光に含まれる赤外光を検出する検出手段と、前記照射された外光の光強度が所定値より低い場合に、前記表示領域において前記指示手段を検知するための検知用赤外光を前記指示手段に向かって出射する出射手段とを備え、前記検出手段は、前記照射された外光の光強度が所定値より低い場合に、前記検知用赤外光のうち前記指示手段によって反射された反射赤外光を検出する。
【００１１】
本発明に係る液晶装置によれば、第１基板は、例えば、ＴＦＴ等の半導体素子を含む駆動回路が形成されたＴＦＴアレイ基板であり、第２基板は、ＴＦＴアレイ基板等の第１基板に対向するように配置された対向基板である。液晶層は、第１基板及び第２基板間に挟持されている。液晶層は、当該液晶装置の動作時に、画像信号に応じてその配向状態が制御され、後述する出射手段から出射された光に含まれる可視光を変調する。変調光は、表示面上の表示領域に出射される。
【００１２】
外光は、第２基板から見て液晶層に臨まない側に位置する表示面に照射される。より具体的には、例えば、表示面は、対向基板の両面のうち液晶層に臨まない側に位置する面である。また、偏光板等の光学系を構成する板状の光学部材が対向基板上に配置されている場合には、最も上層に配置された光学部材の表面が表示面になる。本発明に係る液晶装置によれば、その動作時に、当該液晶装置の外部である表示面の上側から表示面に外光が照射される。液晶装置の動作時において、指等の指示手段を表示面に接触、或いは近接させることによって当該液晶装置に各種情報を入力する場合、表示面の表示領域に位置する指示手段によって、表示面に照射される外光の一部が遮られる。より具体的には、表示面に画像を表示するために当該表示面から出射される光の光強度が外光の光強度より低い場合、表示面の表示領域のうち平面的に見て指示手段が重なる領域に指示手段の影が投影される。
【００１３】
ここで、外光は、可視光だけでなく、赤外光も含んでいるため、表示面のうち平面的に見て指示手段が重なる領域では、外光に含まれる可視光だけでなく赤外光も指示手段によって遮られる。
【００１４】
検出手段は、表示面に照射される外光のうち表示面の表示領域に位置する指示手段によって遮られなかった外光に含まれる赤外光を検出する。検出手段によって検出された赤外光によれば、表示面上の表示領域において、赤外光が検出された領域及び赤外光が検出されなかった領域が区別可能になり、指示手段の形状、及び表示面上における指示手段の位置を特定できる。より具体的には、表示面に投影された指示手段の影を特定することによって、当該影の位置、及び形状等に応じて表示面上における指示手段の位置、サイズ及び形状等を特定でき、液晶装置に各種情報を入力可能になる。
【００１５】
また、外光の光強度が低くなっていくに伴い、外光に含まれる赤外光の光強度も通常低くなっていく。したがって、照射された外光の光強度が所定値より低い場合、外光に含まれる赤外光のうち指示手段に遮られることなく表示面に照射された赤外光と、指示手段の表面から表示面に照射された赤外光との夫々を区別することが困難になり、平面的に見た指示手段の位置、及びサイズ、並びに形状を検知することが困難になる。
【００１６】
そこで、出射手段は、照射された外光の光強度が所定値より低い場合に、表示領域において、指示手段を検知するための検知用赤外光を前記指示手段に向かって出射する。このような検知用赤外光の光強度は、外光に含まれる赤外光の光強度より高く設定されている。検知用赤外光は、指等の指示手段の表面で反射され、当該反射された反射赤外光が検出手段によって検出される。このような反射赤外光の光強度は、外光に含まれる赤外光の光強度より高い。したがって、外光の光強度が所定値より低い場合に、反射赤外光が検出されることによって、表示面のうち平面的に見て指示手段が重なる領域と、指示手段が重ならない領域とが区別可能になり、指示手段の位置、サイズ、及び形状を検知可能になる。
【００１７】
このように本発明に係る液晶装置によれば、外光の光強度が低下することによって、表示面上において指示手段が重なる領域と、重ならない領域とを区別できなくなる不感帯が生じることをなくすことができ、外光の光強度に左右されず、指示手段の位置等を正確に検知可能である。したがって、本発明に係る液晶装置によれば、指示手段を介して表示面から各種情報を当該液晶装置に正確に入力可能になる。
【００１８】
加えて、本発明に係液晶装置によれば、外光の光強度が所定値より低くなった場合に、出射手段が検知用赤外光を出射する。したがって、液晶装置の動作時において、外光の光強度と無関係に常時液晶装置から指示手段に向かって検知用赤外光を出射する場合に比べて、検知用赤外光を出射する際に消費される消費電力を低減できる。
【００１９】
本発明に係る液晶装置の一の態様では、前記所定値は、前記反射赤外光及びノイズを識別可能な前記検出手段の感度に基づいて規定されていてもよい。
【００２０】
この態様によれば、例えば、半導体素子を含んで構成される検出手段の感度は、その設計、及び材料によって限界値が存在する。加えて、液晶装置の動作時には、当該液晶装置の外部から各種ノイズが検出手段に検出されてしまう。特に、外光の光強度が低くなるに伴い、検出手段が赤外光を検出する際の検出誤差の一因となるノイズの影響が相対的に大きくなり、指示手段を正確に検知することが困難になる。同様に、検知用赤外光の光強度が低い場合には、反射赤外光及びノイズを識別して指示手段を検知することが困難になる。そこで、この態様では、検知用赤外光を出射する基準となる所定値を、反射赤外光及びノイズを識別可能な検出手段の感度によって規定する。
【００２１】
したがって、この態様では、検知用赤外光の光強度が一定の値に固定された場合に限定されず、検出手段の感度に応じて検知用赤外光及びノイズを識別できるように所定値を便宜設定可能である。
【００２２】
本発明に係る液晶装置の他の態様では、前記照射された外光の光強度が所定値より低い場合に、前記検知用赤外光が前記出射手段から出射されるように前記出射手段を制御する制御手段とを備えていてもよい。
【００２３】
この態様によれば、例えば、制御手段によって検知用赤外光の光強度、及び出射タイミングを選択することも可能である。このような制御手段は、第１基板或いは第２基板に形成されていてもよいし、液晶装置及び外部回路を相互に電気的に接続するＦＰＣ等の接続手段に搭載されていてもよい。
【００２４】
本発明に係る液晶装置の他の態様では、前記出射手段は、前記表示領域に画像を表示するための表示用光を生成する表示用光源と、前記検知用赤外光を生成し、且つ前記検知用赤外光の光強度を変更可能な赤外光源と、前記表示用光及び前記検知用赤外光を前記表示領域に導く導光手段とを有していてもよい。
【００２５】
この態様によれば、表示用光源は、画像を表示するために必要となる可視光を生成する。赤外光源は、例えば、検知用赤外光を生成可能なＧａＡｓ系化合物半導体からなる半導体発光素子を含んで構成されている。赤外光源は、制御手段の制御下で検知用赤外光の光強度を変更できる。尚、表示用光は、例えば、４００乃至７００ｎｍ程度の波長を有する可視光を含んでおり、検知用赤外光は、可視光より長波長域の赤外領域に含まれている。このような検知用赤外光としては、例えば、８００乃至１０００ｎｍの波長を有しているほうが好ましい。
【００２６】
導光手段は、表示用光源から出射された表示用光、及び赤外光源から出射された検知用赤外光の夫々を表示領域に導く。導光手段は、可視光を含む表示用光、及び検知用赤外光の夫々の透過率が相対的に高いアクリル樹脂等の透明材料を用いて構成されているほうが、高精度で指示手段を検知し、且つ高品位で画像を表示するためには好ましい。
【００２７】
この態様では、前記表示用光及び前記検知用赤外光の夫々の光路に沿って前記液晶層の両側の夫々に配置され、且つ各々の光軸が互いに交差する第１偏光板及び第２偏光板とを備えていてもよい。
【００２８】
この態様によれば、例えば、第１偏光板及び第２偏光板は、各々の光軸が直交するように、所謂クロスニコルとなるように配置されている。このような第１偏光板及び第２偏光板によれば、例えば、ＴＮ（Twisted Nematic）液晶からなる液晶層を用いて表示用光を変調し、ノーマリーホワイトモードによって画像を表示可能である。クロスニコル配置となるように相対的な位置が設定された第１偏光板及び第２偏光板は、赤外光の透過率が他の波長領域の光に比べて高いため、赤外光源で生成された検知用赤外光の損失を殆ど伴うことなく、効率良く、且つ高精度で指示手段を検知可能である。加えて、この態様によれば、検知用赤外光の光強度は、画像を表示するための表示用光の光強度とは独立に制御可能である。このような第１偏光板及び第２偏光板は、例えば、アクリル樹脂に染色系色素を添加した材料を用いて構成可能である。
【００２９】
加えて、この態様によれば、画像を表示するための表示用光は、第１偏光板及び第２偏光板間に介在する液晶層によって変調されるため、検知用赤外光を表示面から出射することなく、単に画像を表示するだけの液晶装置の設計を大きく変更することなく、当該液晶装置のタッチパネル機能の高めることが可能である。
【００３０】
本発明に係る液晶装置の他の態様では、前記検出手段は、前記第１基板上において前記表示領域を構成する複数の画素部の開口領域を互いに隔てる非開口領域に形成された複数の赤外光センサを有しており、前記検知用赤外光は、前記表示用光と共に前記開口領域から出射されてもよい。
【００３１】
この態様によれば、「開口領域」とは、第１基板上に設けられた画素部のうち実質的に画像表示に寄与する光が透過する領域をいい、「非開口領域」とは、第１基板上において開口領域を互いに隔て、且つ画像表示に寄与する光が遮られる領域をいう。また、画素部が互いに異なる色光を出射する複数のサブ画素部を含んで構成されている場合には、画像を表示する光が実質的に透過されず、且つ複数のサブ画素部の夫々の開口領域を互いに隔てる領域も非開口領域の範疇に含まれる。
【００３２】
非開口領域に形成された赤外光センサによれば、開口領域を透過する光が遮られることがない。加えて、検知用赤外光を出射するための専用の領域を表示領域内に設けなくてもよいため、開口領域が狭められることなく、高品位の画像表示が可能である。
【００３３】
この態様では、前記第１基板上において、前記非開口領域の縁の少なくとも一部を規定し、前記指示手段によって遮られなかった外光に含まれる赤外光、及び前記反射赤外光を透過すると共に、前記指示手段によって遮られなかった外光に含まれる可視光を遮光する第１遮光膜とを備えていてもよい。
【００３４】
この態様によれば、非開口領域に形成された画素スイッチング用ＴＦＴ等の半導体素子に可視光が照射されることを低減でき、光リーク電流の発生を抑制できる。加えて、第１遮光膜によれば、指示手段によって反射された反射赤外光、及び外光に含まれる赤外光を透過させることから、画像を表示するための表示性能を低下させることなく、赤外光を用いた指示手段の検知が可能になる。
【００３５】
第１遮光膜は、例えば、開口領域の縁の少なくとも一部を規定する、所謂ブラックマトリクスとして赤外光センサに重なるように形成されている。このようなブラックマトリクスは、可視光を遮光し、且つ赤外光及び反射赤外光を透過可能なように、例えば、赤外光を透過するアクリル樹脂に、可視光を吸収する染料及び顔料等の材料を混ぜ込むことによって形成されている。
【００３６】
本発明に係る液晶装置の他の態様では、前記第１基板上において、前記赤外光センサに重なるように前記非開口領域に形成されており、前記赤外光センサに向かって前記表示面から入射する可視光を吸収する吸収手段とを備えていてもよい。
【００３７】
この態様によれば、表示領域において赤外光センサから出射される可視光が吸収手段によって吸収される。したがって、表示すべき画像中に赤外光センサから出射された可視光が含まれることなく、赤外光センサを設けることによって画像の表示性能は低下しない。加えて、吸収手段によれば、赤外光センサに可視光が照射されることを低減できるため、可視光の照射に起因して生じる赤外光センサの誤動作も防止できる。
【００３８】
この態様では、前記画素部は、前記表示用光のうち互いに異なる複数の色光の夫々を透過可能な複数種のカラーフィルタの夫々を有する複数のサブ画素部を有しており、前記吸収手段は、前記第１基板上において、前記複数種のカラーフィルタの少なくとも２種のカラーフィルタの夫々と同種の材料で構成された少なくとも２つの膜部が相互に積層された積層体であってもよい。
【００３９】
この態様によれば、画素部は、例えば、表示用光を変調した後、赤色、緑色、及び青色の夫々の色光を透過可能な赤色用カラーフィルタ、緑色用カラーフィルタ及び青色用カラーフィルタ等の複数種のカラーフィルタの夫々を介して各々のサブ画素部に対応した色光を出射する。このようなカラーフィルタは、液晶層から見て第２基板側に配置されている。
【００４０】
吸収手段は、第１基板上において、前記複数種のカラーフィルタの少なくとも２種のカラーフィルタの夫々と同種の材料で構成された少なくとも２つの膜部が相互に積層された積層体である。したがって、カラーフィルタを形成する工程と共通の工程によって少なくとも２つの膜部を形成することが可能であり、カラーフィルタを形成する工程と別の工程によって膜部を形成する場合に比べて、簡便な工程で膜部を形成可能である。このような少なくとも２つの膜部は、例えば、赤色用カラーフィルタ及び緑色用カラーフィルタの夫々を構成する材料と同種の材料で構成された膜部である。このような２つの膜部を互いに積層してなる吸収手段によれば、可視光を遮光しつつ、赤外光を透過させることが可能である。
【００４１】
本発明に係る液晶装置の他の態様では、前記第１基板上において前記赤外光センサの下層側に形成されており、前記赤外光センサに前記表示用光及び前記検知用赤外光が照射されないように前記前記表示用光及び前記検知用赤外光を遮光する第２遮光膜とを備えていてもよい。
【００４２】
この態様によれば、表示用光及び検知用赤外光を遮光できるため、これら光が照射されることに起因して生じる赤外光センサの誤動作を低減できる。
【００４３】
尚、第２遮光膜は、第１基板上に形成された他の素子の一部、或いは配線を構成する導電膜等の遮光性を有する膜と同層に共通の工程を用いて形成可能である。
【００４４】
本発明に係る電子機器は上記課題を解決するために、上述した本発明の液晶装置を具備してなる。
【００４５】
本発明に係る電子機器によれば、上述した本発明に係る液晶装置を具備してなるので、タッチパネル機能を有し、且つ高品位の表示が可能な、携帯電話、電子手帳、ワードプロセッサ、モニタ直視型のビデオテープレコーダ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末などの各種電子機器を実現できる。また、本発明に係る電子機器として、例えば電子ペーパなどの電気泳動装置等も実現することが可能である。
【００４６】
本発明のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施形態から明らかにされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４７】
以下、図面を参照しながら、本発明に係る液晶装置及び電子機器の各実施形態を説明する。
【００４８】
＜１：液晶装置＞
＜１−１：液晶装置の全体構成＞
先ず、図１及び図２を参照しながら、本実施形態に係る液晶装置１の全体構成を説明する。図１は、ＴＦＴアレイ基板をその上に形成された各構成要素と共に対向基板の側から見た液晶装置１の平面図であり、図２は、図１のＩＩ−ＩＩ´断面図である。本実施形態に係る液晶装置１は、駆動回路内蔵型のＴＦＴアクティブマトリクス駆動方式で駆動される。
【００４９】
図１及び図２において、液晶装置１では、本発明の「第１基板」の一例であるＴＦＴアレイ基板１０と、本発明の「第２基板」の一例である対向基板２０とが対向配置されている。ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間に液晶層５０が封入されており、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０とは、複数の画素部が設けられる表示領域たる画像表示領域１０ａの周囲に位置するシール領域に設けられたシール材５２により相互に接着されている。
【００５０】
シール材５２は、両基板を貼り合わせるための、例えば紫外線硬化樹脂、熱硬化樹脂等からなり、製造プロセスにおいてＴＦＴアレイ基板１０上に塗布された後、紫外線照射、加熱等により硬化させられたものである。シール材５２中には、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間隔（基板間ギャップ）を所定値とするためのグラスファイバ或いはガラスビーズ等のギャップ材が散布されている。
【００５１】
シール材５２が配置されたシール領域の内側に並行して、画像表示領域１０ａの額縁領域を規定する遮光性の額縁遮光膜５３が、対向基板２０側に設けられている。但し、このような額縁遮光膜５３の一部又は全部は、ＴＦＴアレイ基板１０側に内蔵遮光膜として設けられてもよい。尚、画像表示領域１０ａの周辺に位置する周辺領域が存在する。言い換えれば、本実施形態においては特に、ＴＦＴアレイ基板１０の中心から見て、この額縁遮光膜５３より以遠が周辺領域として規定されている。
【００５２】
液晶装置１は、データ線駆動回路１０１、走査線駆動回路１０４、及びセンサ用走査回路２０４を備えている。周辺領域のうち、シール材５２が配置されたシール領域の外側に位置する領域において、データ線駆動回路１０１及び外部回路接続端子１０２がＴＦＴアレイ基板１０の一辺に沿って設けられている。走査線駆動回路１０４は、この一辺に隣接する２辺の一方に沿い、且つ、額縁遮光膜５３に覆われるようにして設けられている。センサ用走査回路２０４は、画像表示領域１０ａを介して走査線駆動回路１０４に向かい合うように設けられている。走査線駆動回路１０４及びセンサ用走査回路２０４は、額縁遮光膜５３に覆われるように形成された複数の配線１０５によって相互に電気的に接続されている。
【００５３】
ＴＦＴアレイ基板１０上の周辺領域には、後述する赤外光センサ、及び赤外光センサを駆動すると共に、当該赤外光センサから出力される信号を処理する回路部を含むセンサ制御回路部２０１が形成されている。外部回路接続端子１０２は、外部回路及び液晶装置１を電気的に接続する接続手段の一例であるフレキシブル（ＦＰＣ）基板２００に設けられた接続端子に接続されている。液晶装置１が有するバックライトは、ＦＰＣ２００に搭載されたＩＣ回路等から構成されるバックライト制御回路２０２によって制御される。
【００５４】
尚、センサ制御回路部２０１及びバックライト制御回路２０２の夫々は、液晶装置１に内蔵されていてもよいし、液晶装置１の外部に形成されていてもよい。また、センサ制御回路２０１に電気的に接続されたモジュールコントローラ、当該モジュールコントローラの制御下で走査線駆動回路１０４及びデータ線駆動回路１０１の夫々の駆動を制御すると共に、バックライト制御回路２０２に各種制御信号を供給する表示信号制御回路が、ＴＦＴアレイ基板１０、ＦＰＣ２００、或いは液晶装置１の外部に設けられている。
【００５５】
対向基板２０の４つのコーナー部には、ＴＦＴアレイ基板１０及び対向基板２０間の上下導通端子として機能する上下導通材１０６が配置されている。他方、ＴＦＴアレイ基板１０にはこれらのコーナー部に対向する領域において上下導通端子が設けられている。これらにより、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間で電気的な導通をとることができる。
【００５６】
図２において、ＴＦＴアレイ基板１０上には、画素スイッチング用のＴＦＴや走査線、データ線等の配線が形成された後の画素電極９ａ上に、配向膜が形成されている。他方、対向基板２０上には、対向電極２１の他、格子状又はストライプ状の遮光膜２３、更には最上層部分に配向膜が形成されている。液晶層５０は、例えば一種又は数種類のネマティック液晶を混合した液晶からなり、これら一対の配向膜間で、所定の配向状態をとる。
【００５７】
液晶装置１は、第１偏光板３０１、第２偏光板３０２、及び本発明の「出射手段」の一例であるバックライト２０６を備えている。第１偏光板３０１は、ＴＦＴアレイ基板１０の図中下側においてバックライト２０６及びＴＦＴアレイ基板１０間に配置されている。第２偏光板３０２は、対向基板２０上に配置されている。液晶装置１は、その動作時に、第２偏光板３０２の両面のうち対向基板２０に臨まない側に位置する表示面３０２ｓに画像を表示する。
【００５８】
尚、図１及び図２に示したＴＦＴアレイ基板１０上には、これらのデータ線駆動回路１０１、走査線駆動回路１０４等の回路部に加えて、画像信号線上の画像信号をサンプリングしてデータ線に供給するサンプリング回路、複数のデータ線に所定電圧レベルのプリチャージ信号を画像信号に先行して各々供給するプリチャージ回路、製造途中や出荷時の当該電気光学装置の品質、欠陥等を検査するための検査回路等が形成されていてもよい。
【００５９】
＜１−２：液晶装置の回路構成＞
次に、図３を参照しながら、液晶装置１の回路構成を説明する。図３は、液晶装置１の主要な回路構成を示したブロック図である。
【００６０】
図３において、液晶装置１は、データ線駆動回路１０１、走査線駆動回路１０４、表示信号制御回路２１８、モジュールコントローラ２１７、センサ用走査回路２０４、受光信号処理回路２１５、位置検出・光強度検出回路２１６、表示部１１０、本発明の「制御手段」の一例であるバックライト制御回路２０２を構成する可視光制御回路２０２ａ及び赤外光制御回路２０２ｂを備えている。
【００６１】
表示部１１０は、後述するようにマトリクス状に配列された複数の画素部から構成されている。データ線駆動回路１０１及び走査線駆動回路１０４は、モジュールコントローラ２１７及び表示信号制御回路２１８の制御下で走査信号、及び画像信号を所定のタイミングで表示部１１０に供給し、各画素部を駆動する。
【００６２】
センサ用走査回路部２０４は、受光信号処理回路部２１５及び位置検出・光検出回路部２１６と共にセンサ制御回路部２０１を構成する。センサ制御回路部２０１は、後述する赤外光センサ２１２と共に、本発明の「検出手段」の一例を構成している。センサ用走査回路部２０４は、液晶装置１の動作時に、後述する赤外光センサを動作させるための信号を各赤外光センサに供給する。受光信号処理回路部２１５は、ＴＦＴアレイ基板１０上の画像表示領域１０ａに設けられた赤外光センサによって検出された受光信号を処理する。位置検出・光強度検出回路部２１６は、受光信号処理回路２１５が供給された処理済信号を演算することによって、表示面３０２ｓを指示する指等の指示手段の位置、形状及びサイズを特定する。
【００６３】
可視光源制御回路部２０２ａは、バックライト２０６が有する可視光源から出射される可視光の光強度を制御する。赤外光制御回路部２０２ｂは、バックライト２０６が有する赤外光源から出射される赤外光の光強度を制御する。赤外光制御回路２０２ｂは、表示面３０２ｓに照射される外光に含まれる赤外光の光強度に応じて、指示手段を検知可能なように赤外光源から出射される検知用赤外光の光強度、及び出射タイミングを選択することが可能である。
【００６４】
＜１−３：指示手段の検知方法＞
次に、図４乃至図９を参照しながら、液晶装置１によって実行可能な指示手段の検知方法の概要を説明しつつ、受光信号処理回路部２１５及び位置検出・光強度検出回路部２１６の機能を詳細に説明する。図４は、本実施形態に係る液晶装置によって実行可能な検知方法の主要な手順を示したフローチャートである。図５は、外光に含まれる赤外光の光路を図式的に示した概念図である。図６は、外光に含まれる赤外光を検出することによって取得された画像の概念図の一例である。図７は、バックライトから出射された検知用赤外光の光路を図式的に示した概念図である。図８は、検知用赤外光を検出することによって取得された画像の概念図の一例である。図９は、外光に含まれる赤外光の光強度と、赤外光センサの感度との関係を示したグラフの概念図である。尚、本実施形態に係る検知方法によれば、液晶装置１は、表示面３０２ｓを指示する指等の指示手段の位置、サイズ及び形状等の各種情報を取得可能になる。液晶装置１は、本実施形態に係る検知方法を実行することによって指示手段を介した各種情報の入力が可能になるように構成されている。
【００６５】
図４及び図５に示すように、赤外光センサ１５０は、表示面３０２ｓに照射される外光に含まれる赤外光ＩＲ０のうち指示手段Ｆによって遮られなかった赤外光ＩＲ０を検出する（ステップＳ１０）。次に、受光信号処理回路部２１５は、赤外線センサ１５０によって検出された赤外光ＩＲ０に対応した受光信号を処理する。処理された受光信号は、位置検出・光強度検出回路部２１６に転送される。位置検出・光強度検出回路部２１６は、赤外光ＩＲ０の光強度が所定値より低いか否かを判定する（ステップＳ２０）。赤外光ＩＲ０の光強度が所定値以上である場合には、画像表示領域１０ａのうち赤外光ＩＲ０を検出しなかった赤外光センサ１５０が配置されている領域に指示手段が重なるように位置していることが検知される（ステップＳ３０）。
【００６６】
より具体的には、図６に示すように、赤外光ＩＲ０を検出することによって取得された画像Ｇ１のうち指等の指示手段Ｆの影の部分である領域部分Ｆｂは、表示面３０２ｓに赤外光ＩＲ０が照射された領域部分Ｗに比べて赤外光の光強度が低い部分、言い換えれば、赤外光について暗い領域部分となる。位置検出・光強度検出回路部２１６は、領域部分Ｆｂを特定することによって、指示手段Ｆの画像表示領域１０ａにおける位置、形状、及びサイズを特定する。位置等が特定された指示手段Ｆによって液晶装置１に対して各種情報の入力が可能になる。
【００６７】
次に、図４及び図７に示すように、ステップＳ２０において、外光の含まれる赤外光の光強度が所定値より低いと判定された場合には、バックライト制御回路２０２の制御下でバックライト２０６から検知用赤外光ＩＲ１が表示面３０２ｓに向かって出射される（ステップＳ４０）。検知用赤外光ＩＲ２は、赤外光センサ１５０の感度に応じて反射赤外光ＩＲ２及びノイズを識別できるように便宜変更可能である。
【００６８】
次に、赤外光センサ１５０は、指示手段Ｆによって検知用赤外光ＩＲ１が反射されることによって生じた反射赤外光ＩＲ２、及び外光に含まれる赤外光を検出する（ステップＳ５０）。
【００６９】
次に、赤外線センサ１５０によって検出された反射赤外光ＩＲ２及び外光に含まれる赤外光の夫々に対応した受光信号は、受光信号処理回路部２１５によって処理され、当該処理された受光信号は、位置検出・光強度検出回路部２１６に転送される。位置検出・光強度検出回路部２１６は、画像表示領域１０ａのうち反射赤外光ＩＲ２を検出した赤外光センサ１５０が配置されている領域に指示手段Ｆが重なっていることを検知する。（ステップＳ６０）。
【００７０】
より具体的には、図８に示すように、反射赤外光ＩＲ２を検出することによって取得された画像Ｇ２のうち指等の指示手段Ｆを示す領域部分Ｆｗは、外光に含まれる赤外光が表示面３０２ｓに照射された画像部分である領域部分Ｂに比べて赤外光の光強度が高い部分、言い換えれば、赤外光について明るい領域部分となる。位置検出・光強度検出回路部２１６は、領域部分Ｆｗを特定することによって、指示手段Ｆの画像表示領域１０ａにおける位置、形状、及びサイズを特定する。位置等が特定された指示手段Ｆによって液晶装置１に対して各種情報の入力が可能になる。
【００７１】
再び、図４において、液晶装置１は、指示手段の検知処理が終了した否かが判定される（ステップＳ７０）。指示手段の検知処理が終了していない場合には、再度ステップＳ１０に戻り、外光に含まれる赤外光の光強度が所定値より低いか否かに応じて互いに異なる手順で指示手段Ｆが検知される。
【００７２】
ここで、図９を参照しながら、検知用赤外光ＩＲ１を出射するか否かの基準となる所定値について説明する。
【００７３】
図９において、ノイズと識別して赤外光を検出できる赤外光センサ１５０の検出感度は、外光に含まれる赤外光の光強度が低下していくにしたがって低下する。図９においては、外光に含まれる赤外光の光強度に対する赤外光センサ１５０の感度の変化を感度特性線で示している。
【００７４】
ここで、指示手段Ｆを検知するためには、赤外光センサ１５０は、外光に含まれる赤外光ＩＲ０と、指示手段Ｆによって反射された反射赤外光ＩＲ２とを、ノイズと識別して検出できなければならない。赤外光センサ１５０が、例えば、フォトダイオード等の半導体素子を含んで構成されている場合、赤外光センサ１５０の感度について、その設計、及び材料によって限界値が存在する。加えて、液晶装置１の動作時には、液晶装置１の外部から各種ノイズが赤外光センサ１５０に検出されてしまう。特に、外光の光強度が低くなるに伴い、赤外光センサ１５０が赤外光ＩＲ０を検出する際の検出誤差の一因となるノイズの影響が相対的に大きくなり、指示手段Ｆを正確に検知することが困難になる。
【００７５】
より具体的には、外光に含まれる赤外光ＩＲ０のうち指示手段Ｆに遮られることなく表示面３０２ｓに照射された赤外光ＩＲ０と、指示手段Ｆの表面から表示面３０２ｓに照射された赤外光との夫々を区別することが困難になり、平面的に見た指示手段Ｆの位置、及びサイズ、並びに形状を検知することが困難になる。
【００７６】
そこで、液晶装置１によって実行可能な指示手段の検知方法によれば、検知用赤外光ＩＲ１を表示面３０２ｓに向かって出射するか否かを判定する基準となる所定値をノイズレベルＮに設定している。したがって、ノイズレベルＮに対応する赤外光の光強度Ａより外光に含まれる赤外光の光強度が低い場合には、液晶装置１は外光に含まれる赤外光ＩＲ０を検出することによって指示手段Ｆを検知するのではなく、バックライト２０６から出射された検知用赤外光ＩＲ１が指示手段Ｆの表面によって反射された反射赤外光ＩＲ２を検出することによって指示手段Ｆを検知する。
【００７７】
尚、検知用赤外光ＩＲ１の光強度が低い場合には、反射赤外光ＩＲ２及びノイズを識別して指示手段Ｆを検知することが困難になる。したがって、赤外光源制御回路２０２ｂは、赤外光センサ１５０が反射赤外光ＩＲ２及びノイズを識別できるように、バックライト２０６を制御する。即ち、赤外光制御回路２９２ｂは、ノイズレベルＮに対応した赤外光の光強度Ａより高い光強度を有する検知用赤外光ＩＲ１がバックライト２０６から出射されるようにバックライト２０６を制御する。
【００７８】
このように、液晶装置１によれば、外光に含まれる赤外光ＩＲ０の光強度が光強度Ａより低い場合に、反射赤外光ＩＲ２が検出されることによって、表示面３０２ｓのうち平面的に見て指示手段Ｆが重なる領域と、指示手段Ｆが重ならない領域とが区別可能になり、指示手段Ｆの位置、サイズ、及び形状を検知可能になる。
【００７９】
したがって、液晶装置１によれば、外光の光強度が低下することによって、表示面３０２ｓ上において指示手段Ｆが重なる領域と、重ならない領域とを区別できなくなる不感帯が生じることをなくすことができ、外光の光強度に左右されず、指示手段Ｆの位置等を正確に検知可能である。液晶装置１よれば、指示手段Ｆの位置等の各種情報を正確に検知可能であるため、指示手段Ｆを介して表示面３０２ｓから各種情報を液晶装置１に正確に入力可能になる。
【００８０】
加えて、液晶装置１によれば、外光に含まれる赤外光の光強度が光強度Ａ以上である場合に、外光に含まれる赤外光を検出し、外光に含まれる赤外光の光強度が光強度Ａより低い場合に、検知用赤外光ＩＲ１が指示手段Ｆによって反射された反射赤外光ＩＲ２を検出する。したがって、液晶装置１の動作時において、外光の光強度と無関係に常時液晶装置１から指示手段Ｆに向かって検知用赤外光Ｆを出射する場合に比べて、検知用赤外光ＩＲ１を出射する際に消費される消費電力を低減できる。
【００８１】
＜１−４：画素部の構成＞
次に、図１０乃至図１７を参照しながら、液晶装置１の画素部の構成を詳細に説明する。図１０は、液晶装置１の画像表示領域１０ａを構成するマトリクス状に形成された複数の画素における各種素子、配線等の等価回路である。図１１は、画素部の図式的平面図である。図１２は、図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ´断面図である。図１３は、図１１のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ´断面図である。図１４は、図１３に示した断面を詳細に示した断面図である。尚、図１０では、ＴＦＴアレイ基板１０上にマトリクス状に配置された複数の画素部のうち実質的に画像の表示に実質的に寄与する部分の回路構成を示している。また、図１２乃至図１５では、各層・各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、該各層・各部材ごとに縮尺を異ならしめてある。
【００８２】
図１０を参照しながら、画素部の回路構成を説明する。図１０において、液晶装置１の画像表示領域１０ａを構成するマトリクス状に形成された複数の画素部７２の夫々は、赤色を表示するサブ画素部７２Ｒ、緑色を表示するサブ画素部７２Ｇ、及び青色を表示するサブ画素部７２Ｂを含んで構成されている。したがって、液晶装置１は、カラー画像を表示可能な表示装置である。サブ画素部７２Ｒ、７２Ｇ及び７２Ｂの夫々は、画素電極９ａ、ＴＦＴ３０、及び液晶素子５０ａを備えている。ＴＦＴ３０は、画素電極９ａに電気的に接続されており、液晶装置１の動作時に画素電極９ａをスイッチング制御する。画像信号が供給されるデータ線６ａは、ＴＦＴ３０のソースに電気的に接続されている。データ線６ａに書き込む画像信号Ｓ１、Ｓ２、・・・、Ｓｎは、この順に線順次に供給しても構わないし、相隣接する複数のデータ線６ａ同士に対して、グループ毎に供給するようにしてもよい。
【００８３】
ＴＦＴ３０のゲートに走査線３ａが電気的に接続されており、液晶装置１は、所定のタイミングで、走査線３ａにパルス的に走査信号Ｇ１、Ｇ２、・・・、Ｇｍを、この順に線順次で印加するように構成されている。画素電極９ａは、ＴＦＴ３０のドレインに電気的に接続されており、スイッチング素子であるＴＦＴ３０を一定期間だけそのスイッチを閉じることにより、データ線６ａから供給される画像信号Ｓ１、Ｓ２、・・・、Ｓｎが所定のタイミングで書き込まれる。画素電極９ａを介して液晶に書き込まれた所定レベルの画像信号Ｓ１、Ｓ２、・・・、Ｓｎは、対向基板に形成された対向電極との間で一定期間保持される。
【００８４】
液晶層５０に含まれる液晶は、印加される電圧レベルにより分子集合の配向や秩序が変化することにより、光を変調し、階調表示を可能とする。ノーマリーホワイトモードであれば、各サブ画素部の単位で印加された電圧に応じて入射光に対する透過率が減少し、ノーマリーブラックモードであれば、各サブ画素部の単位で印加された電圧に応じて入射光に対する透過率が増加され、全体として液晶装置１からは画像信号に応じたコントラストをもつ光が出射される。蓄積容量７０は、画像信号がリークすることを防ぐために、画素電極９ａと対向電極との間に形成される液晶素子５０ａと並列に付加されている。容量電極線３００は、蓄積容量７０が有する一対の電極のうち固定電位側の電極である。
【００８５】
次に、図１１乃至図１５を参照して、画素部を構成するサブ画素部７２Ｒ、７２Ｇ及び７２Ｂの具体的な構成を説明する。
【００８６】
図１１において、画素部７２は、Ｘ方向に沿って配列された３つのサブ画素部７２Ｒ、７２Ｇ及び７２Ｂ、並びに、センサ部８４を有している。
【００８７】
サブ画素部７２Ｒ、７２Ｇ及び７２Ｂサブ画素部の夫々は、開口部７３Ｒ、７３Ｇ及び７３Ｂの夫々を有している。液晶装置１の動作時において、開口部７３Ｒ、７３Ｇ及び７３Ｂの夫々から赤色光、緑色光、及び青色光の夫々が出射されることによって液晶装置１によるカラー画像の表示が可能になる。加えて、サブ画素部７２Ｒ、７２Ｇ及び７２Ｂの夫々は、各サブ画素部をスイッチングするＴＦＴ３０を有している。
【００８８】
センサ部８４は、開口部８３及びＴＦＴ回路部８０を有している。センサ部８４は、表示面３０２ｓを指示する指示手段Ｆを検知する際に、外光に含まれる赤外光、又は、指示手段Ｆによって反射された反射赤外光ＩＲ２を開口部８３を介して受光する。ＴＦＴ回路部８０は、センサ部８４が有する赤外光センサ等の受光素子を駆動する。
【００８９】
図１２乃至図１４において、液晶装置１は、第１遮光膜１５３、本発明の「吸収手段」の一例である可視光カットフィルタ１５５、バックライト２０６、第１偏光板３０１及び第２偏光板３０２、第２遮光膜１１、並びに、３種類のカラーフィルタ１５４Ｒ、１５４Ｇ及び１５４Ｂを備えている。
【００９０】
バックライト２０６は、本発明の「導光手段」の一例である導光板２０６ａ、表示用光源２０６ｂ、及び赤外光源２０６ｃを備えて構成されており、図中ＴＦＴアレイ基板１０の下側に配置されている。
【００９１】
表示用光源２０６ｂは、画像表示領域１０ａに画像を表示するための表示用光Ｌ１を生成する。表示用光Ｌ１は、可視光であり、各サブ画素部の駆動に応じて液晶層５０によって変調される。
【００９２】
赤外光源２０６ｃは、赤外光制御回路部２０２ｂの制御下において、検知用赤外光ＩＲ１を生成する。赤外光源２０６ｃは、赤外光制御回路部２０２ｂの制御下で検知用赤外光ＩＲ１の光強度を変更可能に構成されている。赤外光源２０６ｃは、例えば、光強度のピークが８６０ｎｍである赤外光を生成可能なＧａＡｓ系化合物半導体からなる半導体発光素子を含んで構成されている。したがって、赤外光源２０６ｃは、反射赤外光ＩＲ２をノイズと識別可能なように、光強度Ａより高い光強度の検知用赤外光ＩＲ１を出射できる。
【００９３】
表示用光Ｌ１と共に画像表示領１０ａに出射される検知用赤外光ＩＲ１は、人の視覚によって検知されないため、画像表示に影響を与えることない。加えて、赤外光制御回路２０２ｂは、画像を表示するための表示用光Ｌ１の光強度とは独立に検知用赤外光ＩＲ１の光強度を制御可能であるため、指示手段Ｆを正確に検知するために光強度Ａより高い光強度を有する検知用赤外光ＩＲ１を画像表示領域１０ａに出射しても、画像表示に影響を与えることなく、液晶装置１の表示性能を低下させることがない。
【００９４】
導光板２０６ａは、例えば、表示用光Ｌ１及び赤外光ＩＲ１を透過可能なアクリル樹脂で構成されており、表示用光Ｌ１及び検知用赤外光ＩＲ１を画像表示領域１０ａに導く。したがって、導光板２０６ａによれば、画像表示領域１０ａに表示用光Ｌ１及び検知用赤外光ＩＲ１の両方を導くことができる。液晶装置１は、指示手段Ｆを検知するために、表示用光Ｌ１及び検知用赤外光ＩＲ１のうち検知用赤外光ＩＲ１を利用し、画像表示に表示用光Ｌ１を利用する。
【００９５】
第１偏光板３０１及び第２偏光板３０２の夫々は、互いに同様の構造を有している。より具体的には、第１偏光板３０１及び第２偏光板３０２の夫々は、延伸されたＰＶＡ（ポリビニルアルコール）膜をＴＡＣ（トリアセチルセルロース）で構成された保護フィルムによって挟み込んで構成されている。第１偏光板３０１及び第２偏光板３０２は、各々の光軸が互いに直交するようにクロスニコル配置されている。
【００９６】
したがって、第１偏光板３０１及び第２偏光板３０２によれば、例えば、ＴＮ（Twisted Nematic）液晶からなる液晶層５０を用いて表示用光Ｌ１を変調し、ノーマリーホワイトモードによって画像を表示可能である。このような第１偏光板３０１及び第２偏光板３０２は、ヨウ素系或いは有機系の染料を含んで構成されており、赤外光を透過する。より具体的には、第１偏光板３０１及び第２偏光板３０２の夫々における赤外光の透過率は、他の波長領域の光に比べて高い。したがって、液晶装置１は、検知用赤外光ＩＲ１の損失を殆ど伴うことなく、効率良く、且つ高精度で指示手段Ｆに検知用赤外光ＩＲ１を照射可能である。
【００９７】
ここで、図１６を参照しながら、第１偏光板３０１のみ（即ち、単板）について光の透過率を測定した透過率の波長依存性と、クロスニコル配置された第１偏光板３０１及び第２偏光板３０２を透過する光の透過率を測定した透過率の波長依存性とを比較する。
【００９８】
図１６に示すように、単板の場合、１ｍｍ乃至７００ｎｍの波長帯域に含まれる赤外光の殆どを透過する反面、可視光のうち約７００ｎｍ以下の波長帯域に含まれる可視光成分が透過する。一方、第１偏光板３０１及び第２偏光板３０２が相互にクロスニコル配置されている場合、約７００ｎｍ以下の可視光成分は殆ど透過させることなく、赤外光の殆どを透過させる。したがって、液晶装置１によれば、バックライト２０６から出射された検知用赤外光ＩＲ１を用いた指示手段Ｆの検知が可能になる反面、画像を表示するための表示用光Ｌ１が画像表示領域１０ａに出射されなくなり、画像の表示ができなくなるようにも思われる。
【００９９】
しかしながら、液晶装置１の動作時には、表示用光Ｌ１は、液晶層５０によって変調されるため、変調された表示用光Ｌ１は、相互にクロスニコル配置された第１偏光板３０１及び第２偏光板３０２を透過できる。したがって、液晶装置１によれば、相互にクロスニコル配置された一対の偏光板を含み、且つ単に画像を表示するだけの液晶装置の設計を大きく変更することなく、検知用赤外光ＩＲ１を用いた指示手段Ｆの検知が可能になる。
【０１００】
図１２乃至図１４において、サブ画素部７３Ｒは、表示用光Ｌ１が液晶層５０によって変調された変調光のうち赤色光を透過可能なカラーフィルタ１５４Ｒを介して赤色光を表示する。サブ画素部７３Ｇ及び７３Ｂの夫々は、サブ画素部７３Ｒと同様に、カラーフィルタ１５４Ｇ及び１５４Ｂの夫々を介して緑色光及び青色光の夫々を表示する。
【０１０１】
赤外光センサ１５０は、平面的に見て開口部８３に臨むようにＴＦＴアレイ基板１０上に形成されている。赤外光センサ１５０は、既に述べたように、センサ制御回路部２０１と共に、本発明の「検出手段」の一例を構成しており、ＴＦＴアレイ基板１０上に形成された絶縁膜４１上に形成され、絶縁膜４２に覆われている。
【０１０２】
赤外光センサ１５０は、例えば、ＴＦＴ回路部８０が有するＴＦＴ等の半導体素子を形成する工程と共通の工程によって形成されており、結晶性シリコン、或いはＧａＡｓ等の半導体を用いたＰＩＮダイオード、又はＰｂＳを用いた光電動素子等の受光素子である。赤外光センサ１５０は、表示面３０２ｓを介して開口部８３に入射する反射赤外光ＩＲ２、或いは外光に含まれる赤外光ＩＲ０を検出する。
【０１０３】
外光に含まれる赤外光ＩＲ０の光強度が光強度Ａより低い場合に画像表示領域１０ａに出射される検知用赤外光ＩＲ１は、開口部７３Ｒ、７３Ｇ及び７３Ｂの夫々を介して表示面３０２ｓから外部に液晶装置１の外部に出射される。したがって、液晶装置１によれば、各サブ画素部の開口部７３Ｒ、７３Ｇ及び７３Ｂの夫々から出射される表示用光Ｌ１Ｒ、Ｌ１Ｇ及びＬ１Ｂと共に、検知用赤外光ＩＲ１を画像表示領域１０ａ全体に出射できるため、検知用赤外光ＩＲ１を出射するためだけの専用の開口部を画像表示領域１０ａ内に設けなくてもよい。したがって、実質的に画像表示に寄与する開口領域が狭められることなく、高品位の画像表示が可能である。尚、表示用光Ｌ１Ｒ、Ｌ１Ｇ及びＬ１Ｇの夫々は、変調された表示用光Ｌ１のうちカラーフィルタ１５４Ｒ、１５４Ｇ及び１５４Ｂの夫々によって選択的に透過された赤色光、緑色光及び青色光の夫々である。
【０１０４】
図１３及び図１４に示すように、第１遮光膜１５３は、開口領域の縁の少なくとも一部を規定する、所謂ブラックマトリクスであり、可視光を遮光し、且つ赤外光を透過可能なように、例えば、赤外光を透過するアクリル樹脂に、可視光を吸収する染料及び顔料等の材料を混ぜ込むことによって形成されている。第１遮光膜１５３は、ＴＦＴアレイ基板１０上において、指示手段Ｆによって遮られなかった外光に含まれる赤外光ＩＲ０、及び反射赤外光ＩＲ２を透過する共に、指示手段Ｆによって遮られなかった外光に含まれる可視光Ｌ２を遮光する。
【０１０５】
したがって、第１遮光膜１５３によれば、非開口領域に形成された画素スイッチング用ＴＦＴ３０等の半導体素子、及びＴＦＴ回路部８０に表示面３０２ｓ側から可視光Ｌ２が照射されることを低減でき、ＴＦＴ３０及びＴＦＴ回路部８０に含まれる半導体素子に発生する光リーク電流を低減できる。加えて、第１遮光膜１５３によれば、指示手段Ｆによって反射された反射赤外光ＩＲ２、及び外光に含まれる赤外光を透過させるため、画像を表示するための表示性能を低下させることなく、指示手段Ｆの検知性能をより高めることができる。
【０１０６】
図１１乃至図１４に示すように、赤外光センサ１５０は、ＴＦＴアレイ基板１０上において、画素部７２の開口領域を互いに隔てる非開口領域に形成されている。加えて、液晶装置１では、開口部７３Ｒ、７３Ｇ及び７３Ｂから表示用光Ｌ１Ｒ、Ｌ１Ｇ及びＬ１Ｂの夫々と共に検知用赤外光ＩＲ１が出射される。したがって、液晶装置１によれば、別途検知用赤外光ＩＲ１を出射するためのスペースをＴＦＴアレイ基板１０上に形成しなくてもよいため、その分画素部の開口領域を拡げることも可能であり、画素部における開口率を高めることができる。
【０１０７】
図１１乃至図１４に示すように、液晶装置１は、カラーフィルタ１５４Ｒ、１５４Ｇ及び１５４Ｂを備えている。カラーフィルタ１５４Ｒ、１５４Ｇ及び１５４Ｂは、各サブ画素部７２Ｒ、７２Ｇ及び７２Ｂの夫々の開口部７３Ｒ、７３Ｇ及び７３Ｂに臨むように液晶層５０から見て対向基板２０側に形成されている。カラーフィルタ１５４Ｒ、１５４Ｇ及び１５４Ｂは、変調された表示用光Ｌ１のうち表示用光Ｌ１Ｒ、Ｌ１Ｇ及びＬ１Ｂの夫々を透過する。このようなカットフィルタ１５４Ｒ、１５４Ｇ及び１５４Ｂの夫々は、例えば、アントラキノン系顔料、臭素化銅フタロシアニン系顔料及び銅フタロシアニン系顔料の夫々からなる顔料を含んで構成されている。
【０１０８】
ここで、図１７を参照しながら、カットフィルタ１５４Ｒ、１５４Ｇ及び１５４Ｂの夫々について光の透過率の波長特性を説明する。
【０１０９】
図１７に示すように、カットフィルタ１５４Ｒ、１５４Ｇ及び１５４Ｂの夫々は、可視光のうち赤色光（波長６１０乃至７５０ｎｍ）、緑色光（波長５００乃至５６０ｎｍ）、青色光（波長４３５乃至４８０ｎｍ）の夫々の光を選択的に透過させる。
【０１１０】
再び、図１２乃至図１４において、液晶装置１は、本発明の「吸収手段」の一例である可視光カットフィルタ１５５を備えている。可視光カットフィルタ１５５は、カラーフィルタ１５４Ｒ、１５４Ｇ及び１５４Ｂと同様に液晶層５０から見て対向基板２０側に形成され、且つ平面的に見て非開口領域において赤外光センサ１５０に重なるように形成されている。
【０１１１】
可視光カットフィルタ１５５は、カラーフィルタ１５４Ｒ、１５４Ｇ及び１５４Ｂの少なくとも２種類のカラーフィルタの夫々と同種の材料で構成された少なくとも２つの膜部１５５Ｒ及び１５５Ｂから構成されている。より具体的には、膜部１５５Ｒ及び１５５Ｇの夫々は、カットフィルタ１５４Ｒ及び１５４Ｇの夫々と同種の材料を用いて構成されている。
【０１１２】
可視光カットフィルタ１５５は、赤外光センサ１５０側から表示面３０２ｓに向かって出射される可視光を吸収する。したがって、画像表示領域１０ａに表示すべき画像中に赤外光センサ１５０側から出射された可視光が含まれることなく、赤外光センサ１５０を設けることによって画像の表示性能は低下しない。より具体的には、例えば、表示面３０２ｓを見た場合に、非開口領域に形成された赤外光センサ１５０が視認されることを低減でき、画像のコントラストが低下することが抑制される。
【０１１３】
加えて、可視光カットフィルタ１５５は、赤外光センサ１５０から見て表示面３０２ｓ側から表示面３０２ｓに入射する可視光Ｌ２を吸収する。したがって、赤外光センサ１５０に可視光Ｌ２が照射されることを低減でき、可視光Ｌ２の照射に起因して生じる赤外光センサ１５０の誤動作も防止できる。
【０１１４】
可視光カットフィルタ１５５は、膜部１５５Ｒ及び１５５Ｇが相互に積層された積層体である。膜部１５５Ｒ及び１５５Ｇは、カラーフィルタ１５４Ｒ及び１５４Ｇの夫々を形成する工程と共通の工程によって形成されている。したがって、対向基板２０にカラーフィルタ１５４Ｒ及び１５４Ｇの夫々を形成する工程と別の工程によって膜部１５５Ｒ及び１５５Ｇを形成する場合に比べて、簡便な工程で膜部１５５Ｒ及び１５５Ｇを形成可能である。
【０１１５】
尚、赤外光は、可視光カットフィルタ１５５を透過することが可能である。したがって、可視光カットフィルタ１５５は、可視光を吸収しつつ、外光に含まれる赤外光及び反射赤外光ＩＲ２を透過させることができる。したがって、非開口領域に照射される赤外光が赤外光センサ１５０に到達し、指示手段Ｆの検知が可能になる。
【０１１６】
液晶装置１は、ＴＦＴアレイ基板１０上において赤外光センサ１５０の下層側に形成された第２遮光膜１１を備えている。
【０１１７】
第２遮光膜１１は、金属膜等の遮光性を有する材料から構成されており、バックライト２０６から出射された可視光Ｌ１及び検知用赤外光ＩＲ１が赤外光センサ１５０に照射されないように、これら光を遮光する。したがって、第２遮光膜１５０によれば、表示用光Ｌ１及び検知用赤外光ＩＲ１が照射されることに起因して生じる赤外光センサ１５０の誤動作を低減できる。このような第２遮光膜１１は、ＴＦＴアレイ基板１０上に形成された他の素子の一部、或いは配線を構成する導電膜等の遮光性を有する膜と同層に共通の工程を用いて形成可能である。
【０１１８】
加えて、第２遮光膜１１は、ＴＦＴ回路部８０及び画素スイッチング用ＴＦＴ３０に重なるようにＴＦＴアレイ基板１０上に延びている。したがって、第２遮光膜１１によれば、画素スイッチング用ＴＦＴ３０、及びＴＦＴ回路部８０を遮光することもでき、ＴＦＴ３０及びＴＴＦ回路部８０の誤動作を低減することも可能である。
【０１１９】
次に、図１５を参照しながら、センサ部８４の詳細な構成を説明する。
【０１２０】
図１５において、ＴＦＴ回路部８０は、赤外光センサ１５０を駆動するＴＦＴ８９を有している、ＴＦＴ８９は、半導体層１ａは、コンタクトホール１８１及び１８２、ソース電極９１、ドレイン電極９２、並びにゲート電極３ａ１を有している。
【０１２１】
半導体層１ａは、例えば低温ポリシリコン層であり、ゲート電極３ａ１に重なるチャネル領域１ａ´、ソース領域１ｂ´、及びドレイン領域１ｃ´を含んでいる。チャネル領域１ａ´には、ＴＦＴ８９の動作時に、走査線３ａに電気的に接続されたゲート電極３ａ１からの電界によりチャネルが形成される。絶縁膜４２の一部を構成する絶縁膜４２ａのうちゲート電極３ａ１及び半導体層１ａ間に延びる部分は、ＴＦＴ８９のゲート絶縁膜を構成している。ソース領域１ｂ´及びドレイン領域１ｃ´の夫々は、チャネル領域１ａ´の両側の夫々にミラー対称に形成されている。
【０１２２】
ゲート電極３ａ１は、ポリシリコン膜等の導電膜や、例えば、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｗ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｐｄ、Ａｌ等の金属のうちの少なくとも一つを含む、金属単体、合金、金属シリサイド、ポリシリサイド、これらを積層したもの等によって形成されており、ソース領域１ｂ´及びドレイン領域１ｃ´に重ならないように絶縁膜４２ａを介してチャネル領域１ａ´上に設けられている。
【０１２３】
尚、ＴＦＴ８９は、ソース領域１ｂ´及びドレイン領域１ｃ´の夫々に低濃度ソース領域及び低濃度ドレイン領域の夫々が形成されたＬＤＤ（Lightly Doped Drain）構造を有していてもよい。
【０１２４】
コンタクトホール１８１及び１８２の夫々は、絶縁膜４２を構成する絶縁膜４２ａ、及び４２ｂを半導体層１ａまで貫通するように形成されており、ソース領域１ｂ´及びドレイン領域１ｃ´の夫々に電気的に接続されている。ソース電極９１及びドレイン電極９２の夫々は、絶縁膜４２ｂ上に形成され、且つコンタクトホール１８１及び１８２の夫々に電気的に接続されている。ソース電極９１及びドレイン電極９２の夫々は、絶縁膜４２ｃに覆われており、不図示の配線層を介して赤外光センサ１５０及び他の配線に電気的に接続されている。
【０１２５】
赤外光センサ１５０は、半導体層１５０ａ、コンタクトホール１８３及び１８４、ソース電極９３、及びドレイン電極９４を有している。半導体層１５０ａは、絶縁膜４１上に形成されたＮ型半導体層１５０ｂ´及びＰ型半導体層１５０ｃ´、これら半導体層間に形成され、且つこれら半導体層より相対的に電気抵抗が大きい中間層１５０ａ´を有している。コンタクトホール１８３及び１８４は、絶縁膜４２ａ、４２ｂを半導体層１５０ａまで貫通するように形成されており、Ｎ型半導体層１５０ｂ´及びＰ型半導体層１５０ｃ´の夫々に電気的に接続されている。ソース電極９３及びドレイン電極９４の夫々は、絶縁膜４２ｂ上に形成されており、コンタクトホール１８３及び１８４の夫々に電気的に接続されている。
【０１２６】
外光に含まれる赤外光及び反射赤外光ＩＲ２が半導体層１５０ａに照射された際には、照射された赤外光の光強度に応じて赤外光センサ１５０に電流が流れる。図３に示した受光信号処理回路部２１５によって処理される受光信号は、赤外光センサ１５０に流れる電流に対応した信号である。赤外光センサ１５０に流れる電流に対応した受光信号を受光信号処理回路部２１５、および位置検出・光強度検出回路部２１６によって順次処理することによって、表示面３０２ｓを指示する指示手段の位置等が特定でき、指示手段を介して液晶装置１に対する各種情報を入力が可能になる。
【０１２７】
以上説明したように、液晶装置１によれば、指等の指示手段を検知できなくなる不感帯を生じさせることなく、タッチパネル機能を有する液晶装置１に対して指示手段を介した各種情報の正確な入力が可能になる。加えて、液晶装置１によれば、ＴＦＴアレイ基板１０上の開口領域から表示用光と共に検知用赤外光を出射できるため、各画素部における開口率を高めることができ、タッチパネル機能を設けつつ高品位の画像表示が可能になる。また、液晶装置１によれば、タッチパネル機能を有しない液晶装置の設計を大きく変更することなく、且つ可視光カットフィルタをカラーフィルタと共通の工程で形成できるため、低廉なコストで高品位な画像表示、及び正確なタッチパネル機能を有する液晶装置を提供できる。
【０１２８】
（変形例１）
次に、図１８を参照しながら、液晶装置１の変形例を詳細に説明する。図１８は、本実施形態に係る液晶装置の一変形例における図１５に対応する断面図である。尚、以下で説明する各変形例では、上述した液晶装置１と共通する部分に共通の参照符号を付し、詳細な説明を省略する。
【０１２９】
図１８において、本例に係る液晶装置は、チャネル領域１ａ´の下層側においてチャネル領域１ａ´に重なるゲート電極３ａ２を有している。言い換えれば、本例に係る液晶装置においてＴＦＴ回路部８０に含まれるＴＦＴ８９ａは、ゲート電極がチャネル領域の下層側に形成された逆スタガ型の素子構造を有している。ゲート電極３ａ２は、本発明の「第２遮光膜」の一例の一部を構成している。ゲート電極３ａ２は、第２遮光膜１１と共に絶縁膜４０上に互いに共通の工程を利用して形成されており、バックライト２０６から出射された可視光Ｌ１を遮光する。したがって、ゲート電極３ａ２を遮光膜として利用することによって簡単な素子構成でＴＦＴ８９ａを構成できると共に、簡便な製造プロセスによってＴＦＴ８９ａを形成可能である。
【０１３０】
（変形例２）
次に、図１９において、本実施形態に係る液晶装置の他の変形例を説明する。図１９は、本実施形態に係る液晶装置の他の変形例における図１５に対応する断面図である。
【０１３１】
図１９において、本例に係る液晶装置が備える赤外光センサ１５１は、図中上下方向、即ちＴＦＴアレイ基板１０上に形成される複数の積層要素が互いに積層される積層方向に沿って、絶縁膜４２ａ上に順次積層された下電極１５０ａ、Ｎ型半導体層１５０ｂ、受光層１５０ｃ及びＰ型半導体層１５０ｄ、上電極１５０ｅを有するＰＩＮダイオードである。
【０１３２】
下電極１５１ａは、絶縁膜４２ａ上に形成されたゲート電極３ａ１と同層に形成されている。したがって、下電極１５１ａは、ゲート電極３ａ１と共通の工程を利用して形成可能である。上電極１５１ｅは、絶縁膜４２ｃ上に形成されている。ここで、画素電極は、絶縁膜４２ｃを最上層として構成された絶縁膜４２上に形成されているため、画素電極を形成する工程と共通の工程を利用して上電極１５１ｅを形成できる。したがって、本例に係る液晶装置によれば、赤外光センサ１５１の下電極１５１ａ及び上電極１５１ｅを、ＴＦＴアレイ基板１０上に形成された他の部分を形成する工程を利用して形成可能であり、液晶装置の製造プロセスが煩雑になることを低減でき、製造コストを抑制できる。
【０１３３】
＜２：電子機器＞
次に、図２０及び図２１を参照しながら、上述した液晶装置を具備してなる電子機器の実施形態を説明する。
【０１３４】
図２０は、上述した液晶装置が適用されたモバイル型のパーソナルコンピュータの斜視図である。図２０において、コンピュータ１２００は、キーボード１２０２を備えた本体部１２０４と、上述した液晶装置を含んでなる液晶表示ユニット１２０６とから構成されている。液晶表示ユニット１２０６は、液晶パネル１００５の背面にバックライトを付加することにより構成されており、タッチパネル機能を有し、且つ高い開口率によって表示品位が高められている。
【０１３５】
次に、上述した液晶装置を携帯電話に適用した例について説明する。図２１は、本実施形態の電子機器の一例である携帯電話の斜視図である。図２１において、携帯電話１３００は、複数の操作ボタン１３０２とともに、反射型の表示形式を採用し、且つ上述した液晶装置と同様の構成を有する液晶装置１００５を備えている。携帯電話１３００によれば、開口率が高められており、高品位の画像表示が可能であると共に、指等の指示手段によって表示面を介して正確に情報を入力可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１３６】
【図１】本実施形態に係る液晶装置の平面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ´断面図である。
【図３】本実施形態に係る液晶装置の主要な回路構成を示したブロック図である。
【図４】本実施形態に係る液晶装置によって実行可能な検知方法の主要な手順を示したフローチャートである。
【図５】外光に含まれる赤外光の光路を図式的に示した概念図である。
【図６】外光に含まれる赤外光を検出することによって取得された画像の概念図の一例である。
【図７】バックライトから出射された検知用赤外光の光路を図式的に示した概念図である。
【図８】検知用赤外光を検出することによって取得された画像の概念図の一例である。
【図９】外光に含まれる赤外光の光強度と、赤外光センサの感度との関係を示したグラフの概念図である。
【図１０】本実施形態に係る液晶装置の画像表示領域における等価回路である。
【図１１】本実施形態に係る液晶装置が有する画素部の図式的平面図である。
【図１２】図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ´断面図である。
【図１３】図１１のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ´断面図である。
【図１４】図１１のＸＩＶ−ＸＩＶ´断面図である。
【図１５】図１４に示した断面を詳細に示した断面図である。
【図１６】一枚の偏光板（即ち、単板）と、クロスニコル配置された一対の偏光板との夫々における光の透過率の波長依存性を示したグラフである。
【図１７】光の波長に対して各カットフィルタにおける光の透過率を示したグラフである。
【図１８】本実施形態に係る液晶装置の一変形例における図１５に対応する断面図である。
【図１９】本実施形態に係る液晶装置の他の変形例における図１５に対応する断面図である。
【図２０】本実施形態に係る電子機器の一例を示した斜視図である。
【図２１】本実施形態に係る電子機器の他の例を示した斜視図である。
【符号の説明】
【０１３７】
１・・・液晶装置、１０・・・ＴＦＴアレイ基板、２０・・・対向基板、５０・・・液晶層、７２・・・画素部、１５０、１５１・・・赤外光センサ、２０１・・・センサ制御回路部、２０２・・・バックライト制御回路部、２０６・・・バックライト
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１基板と、
前記第１基板に対向するように配置された第２基板と、
前記第１基板及び前記第２基板間に挟持された液晶層と、
前記第２基板から見て前記液晶層に臨まない側に位置する表示面に照射された外光のうち前記表示面の表示領域に位置する指示手段によって遮られなかった外光に含まれる赤外光を検出する検出手段と、
前記照射された外光の光強度が所定値より低い場合に、前記表示領域において、前記指示手段を検知するための検知用赤外光を前記指示手段に向かって出射する出射手段とを備え、
前記検出手段は、前記照射された外光の光強度が所定値より低い場合に、前記検知用赤外光のうち前記指示手段によって反射された反射赤外光を検出すること
を特徴とする液晶装置。
【請求項２】
前記所定値は、前記反射赤外光及びノイズを識別可能な前記検出手段の感度に基づいて規定されていること
を特徴とする請求項１に記載の液晶装置。
【請求項３】
前記照射された外光の光強度が所定値より低い場合に、前記検知用赤外光が前記出射手段から出射されるように前記出射手段を制御する制御手段と
を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶装置。
【請求項４】
前記出射手段は、前記表示領域に画像を表示するための表示用光を生成する表示用光源と、前記検知用赤外光を生成し、且つ前記検知用赤外光の光強度を変更可能な赤外光源と、前記表示用光及び前記検知用赤外光を前記表示領域に導く導光手段とを有すること
を特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の液晶装置。
【請求項５】
前記表示用光及び前記検知用赤外光の夫々の光路に沿って前記液晶層の両側の夫々に配置され、且つ各々の光軸が互いに交差する第１偏光板及び第２偏光板と
を備えたことを特徴とする請求項４に記載の液晶装置。
【請求項６】
前記検出手段は、前記第１基板上において前記表示領域を構成する複数の画素部の開口領域を互いに隔てる非開口領域に形成された複数の赤外光センサを有しており、
前記検知用赤外光は、前記表示用光と共に前記開口領域から出射されること
を特徴とする請求項４又は５に記載の液晶装置。
【請求項７】
前記第１基板上において前記赤外光センサに重なり、且つ前記非開口領域の縁の少なくとも一部を規定し、前記指示手段によって遮られなかった外光に含まれる赤外光、及び前記反射赤外光を透過すると共に、前記指示手段によって遮られなかった外光に含まれる可視光を遮光する第１遮光膜と
を備えたことを特徴とする請求項６に記載の液晶装置。
【請求項８】
前記第１基板上において前記赤外光センサに重なるように前記非開口領域に形成されており、前記赤外光センサに向かって前記表示面から入射する可視光を吸収する吸収手段と
を備えたことを特徴とする請求項６又は７に記載の液晶装置。
【請求項９】
前記画素部は、前記表示用光のうち互いに異なる複数の色光の夫々を透過可能な複数種のカラーフィルタの夫々を有する複数のサブ画素部を有しており、
前記吸収手段は、前記第１基板上において、前記複数種のカラーフィルタの少なくとも２種のカラーフィルタの夫々と同種の材料で構成された少なくとも２つの膜部が相互に積層された積層体であること
を特徴とする請求項８に記載の液晶装置。
【請求項１０】
前記第１基板上において前記赤外光センサの下層側に形成されており、前記赤外光センサに前記表示用光及び前記検知用赤外光が照射されないように前記前記表示用光及び前記検知用赤外光を遮光する第２遮光膜と
を備えたことを特徴とする請求項６乃至９の何れか一項に記載の液晶装置。
【請求項１１】
請求項１乃至１０の何れか一項に記載の液晶装置を具備してなること
を特徴とする電子機器。
【請求項１】
第１基板と、
前記第１基板に対向するように配置された第２基板と、
前記第１基板及び前記第２基板間に挟持された液晶層と、
前記第２基板から見て前記液晶層に臨まない側に位置する表示面に照射された外光のうち前記表示面の表示領域に位置する指示手段によって遮られなかった外光に含まれる赤外光を検出する検出手段と、
前記照射された外光の光強度が所定値より低い場合に、前記表示領域において、前記指示手段を検知するための検知用赤外光を前記指示手段に向かって出射する出射手段とを備え、
前記検出手段は、前記照射された外光の光強度が所定値より低い場合に、前記検知用赤外光のうち前記指示手段によって反射された反射赤外光を検出すること
を特徴とする液晶装置。
【請求項２】
前記所定値は、前記反射赤外光及びノイズを識別可能な前記検出手段の感度に基づいて規定されていること
を特徴とする請求項１に記載の液晶装置。
【請求項３】
前記照射された外光の光強度が所定値より低い場合に、前記検知用赤外光が前記出射手段から出射されるように前記出射手段を制御する制御手段と
を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶装置。
【請求項４】
前記出射手段は、前記表示領域に画像を表示するための表示用光を生成する表示用光源と、前記検知用赤外光を生成し、且つ前記検知用赤外光の光強度を変更可能な赤外光源と、前記表示用光及び前記検知用赤外光を前記表示領域に導く導光手段とを有すること
を特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の液晶装置。
【請求項５】
前記表示用光及び前記検知用赤外光の夫々の光路に沿って前記液晶層の両側の夫々に配置され、且つ各々の光軸が互いに交差する第１偏光板及び第２偏光板と
を備えたことを特徴とする請求項４に記載の液晶装置。
【請求項６】
前記検出手段は、前記第１基板上において前記表示領域を構成する複数の画素部の開口領域を互いに隔てる非開口領域に形成された複数の赤外光センサを有しており、
前記検知用赤外光は、前記表示用光と共に前記開口領域から出射されること
を特徴とする請求項４又は５に記載の液晶装置。
【請求項７】
前記第１基板上において前記赤外光センサに重なり、且つ前記非開口領域の縁の少なくとも一部を規定し、前記指示手段によって遮られなかった外光に含まれる赤外光、及び前記反射赤外光を透過すると共に、前記指示手段によって遮られなかった外光に含まれる可視光を遮光する第１遮光膜と
を備えたことを特徴とする請求項６に記載の液晶装置。
【請求項８】
前記第１基板上において前記赤外光センサに重なるように前記非開口領域に形成されており、前記赤外光センサに向かって前記表示面から入射する可視光を吸収する吸収手段と
を備えたことを特徴とする請求項６又は７に記載の液晶装置。
【請求項９】
前記画素部は、前記表示用光のうち互いに異なる複数の色光の夫々を透過可能な複数種のカラーフィルタの夫々を有する複数のサブ画素部を有しており、
前記吸収手段は、前記第１基板上において、前記複数種のカラーフィルタの少なくとも２種のカラーフィルタの夫々と同種の材料で構成された少なくとも２つの膜部が相互に積層された積層体であること
を特徴とする請求項８に記載の液晶装置。
【請求項１０】
前記第１基板上において前記赤外光センサの下層側に形成されており、前記赤外光センサに前記表示用光及び前記検知用赤外光が照射されないように前記前記表示用光及び前記検知用赤外光を遮光する第２遮光膜と
を備えたことを特徴とする請求項６乃至９の何れか一項に記載の液晶装置。
【請求項１１】
請求項１乃至１０の何れか一項に記載の液晶装置を具備してなること
を特徴とする電子機器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【公開番号】特開２００８−２４１８０７（Ｐ２００８−２４１８０７Ａ）
【公開日】平成２０年１０月９日（２００８．１０．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−７８４２６（Ｐ２００７−７８４２６）
【出願日】平成１９年３月２６日（２００７．３．２６）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月９日（２００８．１０．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月２６日（２００７．３．２６）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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