画面入力機能付き画像表示装置
【課題】画素の開口率を下げることなく、かつ高速の直接画面入力を可能とした、高精細の画面入力機能付き画像表示装置を提供する。
【解決手段】光を受けない第１の薄膜トランジスタ６０のデータ線ＶＤ（１），ＶＤ（２）には切り替えスイッチ８０Ｙ、ストレージ線ＶST(1)，ＶST(2)には切り替えスイッチ８０Ｘを接続する。切り替えスイッチ８０Ｘ、８０Ｙは制御回路１５から切り替え線ＶSkで供給される切り替え信号φＳＷでオン、オフされる。この切り替えスイッチのオン・オフによって、ゲート線駆動回路１２およびデータ線駆動回路１１から供給される駆動信号および映像信号の伝送と、Xアドレス検出回路１３およびYアドレス検出回路１４へ光信号の伝送を切り替える。
【解決手段】光を受けない第１の薄膜トランジスタ６０のデータ線ＶＤ（１），ＶＤ（２）には切り替えスイッチ８０Ｙ、ストレージ線ＶST(1)，ＶST(2)には切り替えスイッチ８０Ｘを接続する。切り替えスイッチ８０Ｘ、８０Ｙは制御回路１５から切り替え線ＶSkで供給される切り替え信号φＳＷでオン、オフされる。この切り替えスイッチのオン・オフによって、ゲート線駆動回路１２およびデータ線駆動回路１１から供給される駆動信号および映像信号の伝送と、Xアドレス検出回路１３およびYアドレス検出回路１４へ光信号の伝送を切り替える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示パネル内に光学センサを内蔵した画像表示装置に係り、特に画素の開口率を下げることなく直接画面入力を可能とした高速且つ高精度の画面入力機能付き画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画面に使用者の指などをタッチ操作（以下、単にタッチとも称する）して上方を入力するが画面入力機能を備えた画像表示装置は、ＰＤＡなどのタッチセンサ付き携帯端末、無人受付機等の据置型顧客案内端末に用いられている。このような画面タッチ入力機能を備えた画像表示装置では、タッチで押圧された部分の抵抗値変化、あるいは容量変化を検出する方式、タッチにより遮蔽された部分の光量変化を検出する方式などが知られている。
【０００３】
特に、近年は、画面を構成する画素構造に外光の光量変化を検知してタッチ部分の座標を検出する方式が開発されている。例えば、液晶表示装置を構成する液晶表示パネルの画素単位に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）で光感知素子（光センサ）を形成したものが特許文献１に開示されている。
【０００４】
図２４は、画素単位に光センサを形成した一般的な液晶表示パネルの従来例の画素構成を説明する等価回路図である。この液晶表示パネルは、下記の特許文献１に開示されたものであり、複数のゲートライン（ＧＬ）、複数のデータライン（ＤＬ）、ゲートライン（ＧＬ）とデータライン（ＤＬ）に電気的に連結された第１スイッチング素子（Ｑ１）、第１スイッチング素子（Ｑ１）に連結された液晶キャパシタ（ＣＬＣ）及び第１ストレージキャパシタ（ＣＳＴ１）を含む。また、第１電圧ライン（ＶＬ１）、第２電圧ライン（ＶＬ２）、外部光Lの強さを検出して電流に変換させる第２スイッチング素子（ＴＳ１）、第２スイッチング素子（ＴＳ１）から提供された電流によって形成された電荷を保存する第２ストレージキャパシタ（ＣＳＴ２）、第２ストレージキャパシタ（ＣＳＴ２）に保存された電荷を出力する第３スイッチング素子（ＴＳ２）及び読み出しライン（ＲＯＬ）を含む。前記第２スイッチング素子（ＴＳ１）、第２ストレージキャパシタ（ＣＳＴ２）及び第３スイッチング素子（ＴＳ２）は一種の光感知部を形成する。
【特許文献１】特開２００５−１２９９４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示された光センサ構造は、画素毎に多くの薄膜トランジスタを含めた素子数を必要とするため、表示のための画素の開口率が低くなり、また素子数増加で消費電力が増大する。開口率の低下は画面の明るさを劣化させ、消費電力の増大は特に携帯型端末では稼動時間の短縮をもたらす。また、ゲートライン、データラインおよび読み出しラインによって定義される領域に横方向に複数配列された光検知素子の光漏洩電流を読み出しライン順にスイッチング素子により順次読み出す。そのため、縦横２次元の光信号を得るために必要な時間は、光検知素子とスイッチング素子の数が増えるほど長くなる。したがって、高精細化するほど検出速度が遅くなる。
【０００６】
本発明の目的は、画素の開口率を下げることなく、高速、高精度の直接画面入力を可能とした画面入力機能付き画像表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の代表的構成と動作について液晶表示装置を例として開示すると、以下のとおりである。本発明の画面入力機能付き画像表示装置は、ガラス基板等の絶縁基板上における画素領域に、薄膜トランジスタからなる光センサを次のような構造と動作を行うように形成する。
（１）画面の表示面側から入力した光からは遮光されるスイッチ用の薄膜トランジスタ（スイッチＴＦＴ）のドレイン電極又はソース電極（ここでは、ドレイン電極）に画面の表示面側から入力した光を受ける光センサ用の薄膜トランジスタ（光検出ＴＦＴ）のソース電極又はドレイン電極（ここでは、ソース電極）を接続して両ＴＦＴを直列接続する。
（２）光検出ＴＦＴのソース電極又はドレイン電極に補助容量および画素電極を接続する。
（３）光検出ＴＦＴのゲート電極にセンサ制御線を接続し、スイッチＴＦＴのゲート電極に画素選択用のゲート線を接続する。
（４）スイッチＴＦＴのドレイン電極又はソース電極（ここでは、ソース電極）にデータ線を接続する。
（５）光検出ＴＦＴのドレイン電極又はソース電極（ここでは、ドレイン電極）に保持容量の一方の電極と画素電極を並列に接続する。
（６）前記保持容量の他方の電極をストレージ線に接続する。
（７）そして、データ線とストレージ線(またはコモン線)によって、表示信号の伝送と光センサのセンス信号の伝送を行わせる。
（８）光センサのセンス信号を伝送するデータ線およびストレージ線(またはコモン線)の一端に切り替えスイッチを接続し、表示信号の伝送と光センサのセンス信号の伝送を適宜切り替える。
（９）垂直方向に並ぶ光センサのセンス信号を、データ線を通じてXアドレス検出回路に伝送し、水平方向に並ぶ光センサのセンス信号を、ストレージ線(またはコモン線)を通じてYアドレス検出回路に伝送する。
（１０）センス信号を基にX、Yアドレス検出回路でAD変換された出力信号によってタッチの有無を判定する。
【０００８】
なお、薄膜トランジスタＴＦＴのソース電極とドレイン電極は、表示パネルの動作中に入れ替わるが、説明の都合上、以下ではソース電極とドレイン電極は固定して説明する。また、上記のストレージ線に代えて対向電極の給電線であるコモン線を用いることもできる。
【０００９】
本発明は、アクティブ駆動の液晶表示装置に好適であるが、同じくアクティブ駆動の有機ＥＬ表示装置や他の同様の画像表示装置、光センサ応用機器にも適用できる。本発明の代表的構成例を記述すると、以下のとおりである。
【００１０】
本発明の画面入力機能付き画像表示装置は、絶縁基板に形成される画面の画素領域に対するタッチ操作で情報を入力する。前記絶縁基板の主面で、前記画面を構成する複数の画素からなる画素領域における当該各画素のそれぞれは、前記画面側から入射する光の照射から遮蔽される画素スイッチ用の第１の薄膜トランジスタと、当該光を受ける光センサ用の第２の薄膜トランジスタと、保持容量および画素電極とを備える。
【００１１】
そして、前記第１の薄膜トランジスタのドレイン電極又はソース電極に前記第２の薄膜トランジスタのソース電極又はドレイン電極を直列接続すると共に、
前記第２の薄膜トランジスタのドレイン電極又はソース電極に前記保持容量の一方の電極と前記画素電極を並列接続してなり、
前記第１の薄膜トランジスタのゲート電極に接続された画素選択用のゲート線と、
前記第２の薄膜トランジスタのゲート電極に接続されたセンサ制御線と、
前記第１の薄膜トランジスタのソース電極又はドレイン電極に接続されたデータ線と、
前記保持容量の他方の電極に接続されたストレージ線と、
を有し、
前記データ線と前記ストレージ線は、前記画素電極に印加する表示信号の伝送と前記第２の薄膜トランジスタのセンス信号の伝送を行うことを特徴とする。
【００１２】
本発明は、前記データ線と前記ストレージ線の一端に接続されて、前記表示信号の伝送と前記センス信号の伝送を切り替える切り替えスイッチを備える。
【００１３】
本発明は、前記データ線を通して前記画素領域の垂直方向に並ぶ前記第２の薄膜トランジスタのセンス信号を入力するXアドレス検出回路と、
前記ストレージ線を通して前記画素領域の水平方向に並ぶ前記第２の薄膜トランジスタのセンス信号を入力するYアドレス検出回路とを備える。
【００１４】
本発明は、前記Ｘアドレス検出回路の出力と前記Yアドレス検出回路の出力とに基いて、タッチの有無の判定とその位置アドレスを抽出する制御回路を設ける。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、光センサの信号配線をデータ線およびストレージ線(またはコモン線)で共用することによって画素構造が単純化され、画像表示装置への光センサ内蔵化に伴う画素開口率の低下を抑制することができる。また、縦方向（垂直方向、Ｙ方向）方向および横方向（水平方向、Ｘ方向）に光センサ信号を伝送するため、縦（Ｙ）方向に領域分割して順次読み出す必要が無く、縦横方向に読み出された光センサ信号によって、タッチした２次元の位置情報（アドレス）が得られる。
【００１６】
また、開口率の低下を抑制することで、画像表示装置の光センサ内蔵化によるバックライトの消費電力の増加を軽減することができると共に、検出時間の短縮によってタッチ検出精度の向上が実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の最良の実施形態につき、添付図面を参照した実施例により詳細に説明する。
【実施例１】
【００１８】
図１は、本発明の実施例１を説明する画面入力機能付き液晶表示装置の展開斜視図である。図１において、第１の絶縁基板（ＴＦＴ基板）である下ガラス基板２７の主面（薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等を形成する内面）に複数の画素（画素電極４８で示す）をマトリクス配列してなる表示領域（画素領域）１６を有する。表示領域１６を形成する画素ＰＩＸは表示の機能と共に光検知機能ＳＥＮを有する。また、このガラス基板２７の主面上で画素領域１６の外側には、画素表示用のスイッチＴＦＴ（第１の薄膜トランジスタ、後述）のソース電極又はドレイン電極（ここではソース電極）に接続するデータドライバ１１、画素を構成する画素スイッチ用ＴＦＴのゲート電極に選択信号を印加するゲートドライバ１２、光検出ＴＦＴ（第２の薄膜トランジスタ、後述）にタッチされた画素の横方向（水平方向、Ｘ方向）アドレスを検出するＸアドレス検出回路１３、同じく縦方向（垂直方向、Ｙ方向）アドレスを検出するＹアドレス検出回路１４を有する。
【００１９】
データドライバ１１、ゲートドライバ１２、Ｘアドレス検出回路１３、Ｙアドレス検出回路１４と外部に配置した制御回路１５（後述）およびデータ信号源や上位情報処理回路（ホストコンピュータ、図示せず）との間は下ガラス基板２７にパターニングされた配線１８とフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）１７で接続される。なお、制御回路１５（後述）を下ガラス基板２７上に形成することもできる。
【００２０】
第２の絶縁基板である上ガラス基板２１の主面には、下ガラス基板２７の主面上に形成された各画素に対応して複数のカラーフィルタ（画素の開口５０で示す）が遮光膜（ブラックマトリクス）２４で区画して形成されている。また、この上に対向電極（コモン電極）２２がべた形成されている。この上ガラス基板２１の主面と下ガラス基板２７の主面の対向間隙に液晶２５が封入されている。画素電極４８および対向電極２２と液晶２５との界面には液晶配向制御能を付与した配向膜が形成されているが、図示は省略してある。これは、図２以下においても同様である。対向電極２２は下ガラス基板２７に設けた接続端子１９から対向電極電圧が印加される。
【００２１】
上ガラス基板２１の表面（観察面）には上偏光板２０Ａが貼付され、下ガラス基板２７の表面（背面）には下偏光板２０Ｂが貼付されて液晶表示パネルを構成している。通常、上偏光板２０Ａの光吸収軸と下偏光板２０Ｂの光吸収軸とはクロスニコル配置される。この液晶表示パネルを構成する下ガラス基板２７の裏面にバックライト２９が設置されている。
【００２２】
なお、図１は上ガラス基板２１の主面に対向電極２２を有する形式の液晶表示パネルを用いた液晶表示装置であるが、対向電極２２を下ガラス基板２７の主面に設けた形式の液晶表示パネルの場合でも、電極配置・電極形状を除いて、光検出ＴＦＴ（第２の薄膜トランジスタ）とスイッチＴＦＴ（第１の薄膜トランジスタ）からなる光検知機能ＳＥＮを有する画素回路ＰＩＸは同様の構成となる。
【００２３】
図２は、本発明の実施例１を説明する図１に示した画面入力機能付き液晶表示装置の１画素の断面図である。画面入力機能付き液晶表示装置は、画面入力機能として光センサ（光検出手段）を備える。この光センサは、下ガラス基板２７の主面に形成され、光検出薄膜トランジスタ（光検出ＴＦＴ、センサＴＦＴ、第２の薄膜トランジスタ）６１とスイッチＴＦＴ６０（第１の薄膜トランジスタ）との組み合わせによって構成される。なお、光検出ＴＦＴ６１とスイッチＴＦＴ６０は画素の表示を制御する機能も有する。
【００２４】
図２では、この画素に操作者（利用者）の指５１等（以下、指）がタッチされたときの状態を示している。下ガラス基板２７の主面に形成される光検出ＴＦＴ６１は、上ガラス基板２１の主面に形成されるカラーフィルタ２３の下方に配置されている。バックライト２９からの光ＬＢＬは指５１で反射して反射光ＬＲＥＦとして上ガラス基板２１側からカラーフィルタ２３を透過し、光検出ＴＦＴ６１に入射する。なお、バックライト２９からの光ＬＢＬの一部も光検出ＴＦＴの下側から入射する。
【００２５】
一方、同様に、下ガラス基板２７の主面に形成されるスイッチＴＦＴ６０は、上ガラス基板２１の主面に形成されるブラックマトリクス２４の下方に配置されている。スイッチＴＦＴ６０では、指５１で反射したバックライト２９からの光ＬＢＬの反射光ＬＲＥＦはブラックマトリクス２４により遮光されるため、スイッチＴＦＴ６０に入射するのは背面からのバックライトから到来する光ＬＢＬだけとなる。
【００２６】
なお、図２中の参照符号４０は絶縁膜（酸化シリコン、窒化シリコン膜からなる下地膜）、４１はポリシリコン層、４２はゲート絶縁膜、４３はゲート電極、４４は層間絶縁膜４５はソース電極・ドレイン電極用の金属層、４６はコンタクトホール、４７は平坦化絶縁膜を示す。
【００２７】
図３は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を照射する光の照度とドレイン電流の関係を説明する図である。図３の（ａ）は、ＴＦＴに光が照射されたときの光量に対するドレイン電流の依存性を示している。横軸はＴＦＴを照射する光Ｌの照度Ｅｖ、縦軸はＴＦＴのドレイン電流Ｉである。図３（ｂ）はＴＦＴにおける光照射とドレイン電流の模式図である。図３（ｂ）に示すように、ＴＦＴのドレインに高電位ＶＨ、ソースに低電位ＶＬを印加して、ゲートとソースをダイオード接続させることで、暗電流に起因したドレイン電流Ｉｏｆｆが生じる。また、光Ｌを照射した時の光のエネルギにより，ＴＦＴのチャネル中の電子が価電子帯から伝導帯に直接励起されて、光量に依存したドレイン電流Ｉが流れる。
【００２８】
ＴＦＴに光が照射されないときの照度を０とし、ＴＦＴに照射する光Ｌの照度がＥＶ１、ＥＶ２、ＥＶ３と高くなっていくにつれ、光Ｌの照度に比例してドレイン電流ＩがＩｏｆｆ、ＩＥＶ１、ＩＥＶ２、ＩＥＶ３と増加する。本実施例の画像表示装置は、ＴＦＴに光の光量に依存した電流が流れる特性を利用し、ＴＦＴをガラス基板上に作製することによって、タッチパネル機能などの入力機能が可能となる。
【００２９】
図４は、本発明による画像表示装置の実施例１を説明する回路構成図である。ここでは説明の関係上、２×２のマトリクス配列とした画素とする。図中にハッチングをかけた四角で示すものが薄膜トランジスタはスイッチＴＦＴで、図１で説明した光を受けない第１の薄膜トランジスタ６０、白抜きの四角で示すものが薄膜トランジスタはセンサＴＦＴ（光検出ＴＦＴ）である。なお、図中の各配線は該配線上の信号電圧で表す（以下の図面でも同じ）。図１で説明した光を受けない第１の薄膜トランジスタ６０のデータ線ＶＤ（１），ＶＤ（２）には切り替えスイッチ８０Ｙ、ストレージ線ＶST(1)，ＶST(2)には切り替えスイッチ８０Ｘを接続する。切り替えスイッチ８０Ｘ、８０Ｙは制御回路１５から切り替え線ＶSkで供給される切り替え信号φＳＷでオン、オフされる。この切り替えスイッチのオン・オフによって、ゲート線駆動回路１２およびデータ線駆動回路１１から供給される駆動信号および映像信号の伝送と、Xアドレス検出回路１３およびYアドレス検出回路１４へ光信号の伝送を切り替える。
【００３０】
次に、画素回路ＰＩＸについて説明する。液晶表示パネルの画面上（上ガラス基板２１）から入射した光を受ける光検出ＴＦＴ６１と、ブラックマトリクスなどで遮光され、液晶表示パネルの画面上から入射した光を受けないスイッチＴＦＴ６０を直列接続する。光検出ＴＦＴ６１のソース電極（又はドレイン電極、以下同じ）に、補助容量ＣＳＴおよび画素電極（ＩＴＯ）を接続し、光検出ＴＦＴ６１のゲート電極にセンサ線ＶＳ、スイッチＴＦＴ６０のゲート電極にゲート線ＶＧ（１）を接続し、スイッチＴＦＴ６０のドレイン電極にデータ線ＶＤ（１）、補助容量ＣＳＴの一端にストレージ線ＶＳＴ(1)を接続する。データ線ＶＤ（１）、ＶＤ（２）およびストレージ線ＶＳＴ（１）、ＶＳＴ（２）に、寄生容量ＣＬＸ、ＣＬＹが生じる。
【００３１】
図５は、図４に示した画像表示装置の実施例１の駆動タイミング図である。通常画像表示装置は、６０Ｈｚの１フレーム期間１Ｆ内に、１画面分の映像信号が出力される。フレーム期間は、表示期間ＴDと、ブランキング期間ＴBに分かれる。本実施例のタッチセンス動作は、ブランキング期間ＴB内に行われる。ブランキング期間ＴBは、画素電極電位VAを初期化するプリチャージ期間ＴPと、光検出ＴＦＴの光信号をX、Yアドレス検出回路に伝送するセンス期間ＴSに分かれる。まず、表示期間ＴDについて説明する。ＶＧ（１）、ＶＧ（２）がそれぞれロー（Ｌ）からハイ（Ｈ）になると、ドレイン電圧ＶＤ（１）、ＶＤ（２）がそれぞれ画素電極に読み込まれる。このときＶＳ、φＳＷは常にハイ（Ｈ）の状態を保っている。データ線駆動回路１１からデータ線ＶＤ（１）、ＶＤ（２）に映像信号を伝送することで、画面上に映像が表示される。
【００３２】
次に、プリチャージ期間ＴPについて説明する。ドレイン線電圧ＶＤ（１）、ＶＤ（２）、ゲート線電圧ＶＧ（１）、ＶＧ（２）、およびセンス線電圧ＶＳがハイ（Ｈ）となり、画素電極電位ＶＡが初期化される。そして、センス線電圧ＶＳがロー（Ｌ）になることで、光検出ＴＦＴ６１に光量に依存したドレイン電流Ｉが流れる状態になる。
【００３３】
警告 1 次に、センス期間ＴSについて説明する。φＳＷがハイ（Ｈ）からロー（Ｌ）になることで、データ線ＶＤ（１）、ＶＤ（２）およびストレージ線ＶＳＴ（１）、ＶＳＴ（２）は、データ線駆動回路および制御回路から切り離される。さらに、ゲート線電圧ＶＧ（１）とＶＧ（２）がロー（Ｌ）からハイ（Ｈ）になることによって、各画素の光検出ＴＦＴ６１で生じた光電流Ｉsigがデータ線寄生容量ＣＬＸに充電され電位差ΔＶsigＸ（１）
がXアドレス検出回路１３に伝送される。それと同時に、画素電極電位ＶＡの変動に応じた電位の変動が、画素容量ＣＳＴを介して、ストレージ線ＶＳＴ（１）、ＶＳＴ（２）に電位差ΔＶsigＹ（１）が生じ、Yアドレス検出回路１４に伝送される。光検出ＴＦＴ６１に入射する光の照度が高い程、電位差は大きくなり、検出が容易になる。
【００３４】
図６は、図５におけるＸアドレス検出回路およびYアドレス検出回路の回路図である。Xアドレス検出回路１３とYアドレス検出回路１４は同構成であるため、説明の重複を避けるため、Xアドレス検出回路１３について説明する。本回路は、主に増幅回路とＡＤコンバータ７３で構成される。
【００３５】
データ線ＶＤ（１）、ＶＤ（２）接続された端子ＳＳ１、ＳＳ２は、薄膜トランジスタで構成される第１選択スイッチ７４及び第２選択スイッチ７５を介して、増幅回路７２に接続され、端子ＳＷ１、ＳＷ２はそれぞれ第１選択スイッチ７４、第２選択スイッチ７５のゲート電極と接続され、図４に示した制御回路１５が第１選択スイッチ７４と第２選択スイッチ７５を制御する。増幅回路７２に信号電圧ＶsigＸと、基準電圧ＶＲＥＦの差分電圧ΔVが入力すると、増幅回路７２で増幅された電圧が、サンプルホールド回路７１に伝送され、さらにＡＤコンバータ７３に伝送されてデジタル値に変換されたデジタル判定信号VOUTを出力する。
【００３６】
図７は、本発明にかかる画像表示装置の構成を説明するブロック図である。ガラス基板上に、ゲート線駆動回路１２と、データ線駆動回路１１と、Xアドレス検出回路１４、およびYアドレス検出回路１３が形成されている。なお、参照符号ＶG(1)、ＶG(2)はゲート線、ＶD(1)、ＶD(2)はデータ線、φＳＷは切り替え線ＶSで供給される切り替え信号、８０Ｘ,８０Ｙは切り替えスイッチを示す。ここでは、表示領域に所定の画像が表示されている状態を示しており、“Ａ”、“Ｂ”、“Ｃ”、“Ｄ”と記載されたスイッチ状画像の表示がなされている。これは、ユーザによって、“Ａ”、“Ｂ”、“Ｃ”、または“Ｄ”されることを待っている状態である。
【００３７】
ユーザにより画面上の“Ａ”、“Ｂ”、“Ｃ”、または、“Ｄ”と記載されたスイッチ状の表示の何れかがタッチされたことは、図４の回路の信号電圧ＶsigＸ（１）、ＶsigＸ（２）およびＶsigＹ（１）、ＶsigＹ（２）がXアドレス検出回路１３、Yアドレス検出回路１４に伝送される。Xアドレス検出回路１３とYアドレス検出回路１４でＡＤ変換された判定信号VOUTが制御回路１５に伝送されるよってタッチの有無の判定と、タッチ位置(アドレス)が抽出される。
【００３８】
実施例１によれば、光センサの信号配線をデータ線およびストレージ線(またはコモン線)で共用することによって、画素構造が単純化され、画像表示装置への光センサ内蔵化に伴う画素開口率の低下を抑制することができ、画像表示装置の光センサ内蔵化によるバックライトの消費電力の増加を軽減することができる。また、縦（Ｙ）方向および横（Ｘ）方向に光信号を伝送するため、縦（Ｙ）方向に領域分割して順次読み出す必要が無く、縦横方向に読み出された光信号によって、タッチした二次元の位置情報が得られることで、検出時間の短縮によってタッチ検出精度の向上が実現できる。
【実施例２】
【００３９】
図８は、本発明による画像表示装置の実施例２の回路構成を説明する図である。実施例２では、１画素がＲＧＢのサブ画素３個とセンサ回路とで構成される。ここでは説明の関係上、画素を２列配列とする。サブ画素（サブピクセル）は、スイッチＴＦＴ６０と保持容量ＣＳＴ、液晶容量ＣＬＣで構成される。スイッチＴＦＴ６０のゲート電極に、ゲート線ＶG(1)が接続され、保持容量ＣSTの一端にストレージ線ＶSTが接続される。これは、通常の液晶表示装置の画素回路と同様の構成である。これらサブ画素に対して、ストライプ状に、赤（Ｒｅｄ）、緑（Ｇｒｅｅｎ）、青（Ｂｌｕｅ）のカラーフィルタが配列される。
【００４０】
Ｂｌｕｅフィルタ下のサブ画素の隣に、横方向センサ回路ＳＥＮＸ、縦方向センサ回路ＳＥＮＹを配置する。これらのセンサ回路は薄膜トランジスタＴＦＴで構成され、横方向センサ回路ＳＥＮＸのドレイン（Ｄ）電極に、ストレージ線ＶＳＴを接続し、ソース（Ｓ）電極（又はドレイン電極）に、信号線ＯＵＴＸを接続し、光電流Ｉsigが信号線ＯＵＴＸの寄生容量ＣLXに充電され、電圧ＶsigＸがＸアドレス検出回路１３に伝送される。
【００４１】
次に、縦方向センサ回路ＳＥＮＹのドレイン（Ｄ）電極（又はソース電極）に、ストレージ線ＶSTを接続し、ソース（Ｓ）電極に、信号線ＯＵＴＹを接続し、光電流Ｉsigが信号線ＯＵＴＹの寄生容量ＣＬＹに充電され、電圧ＶsigＹがＹアドレス検出回路１４に伝送される。このように、タッチ反射光ＬＲＥＦが入射した画素に相当するＸ方向、Ｙ方向のアドレスは、ＸおよびＹアドレス検出回路で出力される判定信号VOUTによって、タッチの有無の判定と、タッチ位置(アドレス)が抽出される。
【００４２】
図９は、本発明にかかる画像表示装置の実施例２の動作を説明するタイミング図である。図９には、画素回路ＰＩＸを駆動する電圧波形としてのＶG(1)、ＶG(2)、ＶDR、ＶDG、VDB、VCOM、および光信号電圧ＶsigＸ、ＶsigＹを示す。ここでは、説明を簡単にするため、本発明の画像表示装置はノーマリーブラックモードのＴＮ型液晶において、フレーム毎に画像の極性を反転したフレーム反転方式における駆動方法である画像表示装置とする。したがって、ＶDR、ＶDG、ＶDBが、n番目のフレームＦn、n+１番目のフレームＦn＋１、n+２番目のフレームＦn＋２の各フレーム期間に極性が反転した電圧が入力している。この間、横方向センサ回路ＳＥＮＸ、縦方向センサ回路ＳＥＮＹのドレイン電極（又はソース電極）に、ＶCOM電圧が供給され、光照射期間において、光電流Ｉsigが信号線OUTX、OUTYに読み出され、配線寄生容量ＣLX、ＣLYに充電されることによって、信号電圧ΔＶsigＸ、ΔＶsigYに変換され、それぞれX アドレス検出回路１３、Yアドレス検出回路１４に伝送される。
【００４３】
実施例２によっても、画素構造が単純化され、画像表示装置への光センサ内蔵化に伴う画素開口率の低下を抑制することができ、画像表示装置の光センサ内蔵化によるバックライトの消費電力の増加を軽減することができる。また、縦（Ｙ）方向および横（Ｘ）方向に光信号を伝送するため、縦（Ｙ）方向に領域分割して順次読み出す必要が無く、縦横方向に読み出された光信号によって、タッチした二次元の位置情報が得られることで、検出時間の短縮によってタッチ検出精度の向上が実現できる。
【実施例３】
【００４４】
図１０は、本発明による画像表示装置の実施例３の回路構成図である。実施例３は、実施例２に対して、横方向センサ回路ＳＥＮＸおよび縦方向センサ回路ＳＥＮＹそれぞれのソース電極（Ｓ）と信号線ＯＵＴＸ、ＯＵＴＹの間にそれぞれＴＦＴで構成したスイッチ６０Ｘ、６０Ｙを接続していることのみ異なる。ここでは、この異なる点についてのみ説明する。横方向センサ回路ＳＥＮＸに接続される横方向スイッチ６０Ｘのゲート電極に、ゲート線VG(1)が接続され、ソース電極に、信号線OUTXが接続される。
【００４５】
縦方向センサ回路ＳＥＮＹに接続されるスイッチ６０Ｙのゲート電極に、ゲート線ＶG(2)が接続され、ソース電極（又はドレイン電極）に、信号線ＯＵＴＹが接続される。ゲート線駆動回路で選択されたセンサ回路の光電流が信号線に読み出され、非選択のセンサ回路からは光電流は読み出されない。このため、実施例２よりもＳ／Ｎ比が向上すると共に、タッチ領域の選択が可能である、といったメリットがある。また、実施例３ではスイッチ６０Ｘ、スイッチ６０Ｙのゲートにゲート線ＶG(1)、ＶG(2)を接続したが、これに限定されることない。例えば、専用の制御線と駆動回路を新規に設け、表示用の画素回路の.駆動とは独立に、タッチ領域の選択を行う構成とすることが可能である。
【００４６】
実施例３によっても、画素構造が単純化され、画像表示装置への光センサ内蔵化に伴う画素開口率の低下を抑制することができ、画像表示装置の光センサ内蔵化によるバックライトの消費電力の増加を軽減することができる。また、縦（Ｙ）方向および横（Ｘ）方向に光信号を伝送するため、縦（Ｙ）方向に領域分割して順次読み出す必要が無く、縦横方向に読み出された光信号によって、タッチした二次元の位置情報が得られることで、検出時間の短縮によってタッチ検出精度の向上が実現できる。
【実施例４】
【００４７】
図１１は、本発明による画像表示装置の実施例４の回路構成図である。実施例４は、実施例２に対して、センサ回路ＳＥＮＸおよびＳＥＮＹがＲｅｄ、Ｇｒｅｅｎ、Ｂｌｕｅフィルタ下のサブ画素のフィルタ下部に配置される点で異なる。他は実施例２と同様なので、重複説明はしない。
【００４８】
実施例４によっても、画素構造が単純化され、画像表示装置への光センサ内蔵化に伴う画素開口率の低下を抑制することができ、画像表示装置の光センサ内蔵化によるバックライトの消費電力の増加を軽減することができる。また、縦（Ｙ）方向および横（Ｘ）方向に光信号を伝送するため、縦（Ｙ）方向に領域分割して順次読み出す必要が無く、縦横方向に読み出された光信号によって、タッチした二次元の位置情報が得られることで、検出時間の短縮によってタッチ検出精度の向上が実現できる。
【実施例５】
【００４９】
図１２は、本発明による画像表示装置の実施例５の回路構成図である。実施例５が実施例２と異なるのは、センサ回路ＳＥＮＸおよびＳＥＮＹがＢｌｕｅフィルタ下に配置される点である。センサ回路ＳＥＮＸ、ＳＥＮＹは薄膜トランジスタ（ＴＦＴ)で構成されるため、Ｂｌｕｅフィルタを透過する短波長の光に対する感度は、Ｇｒｅｅｎ、Ｒｅｄ透過光より高く、検出精度の向上が期待される。
【００５０】
実施例５によっても、画素構造が単純化され、画像表示装置への光センサ内蔵化に伴う画素開口率の低下を抑制することができ、画像表示装置の光センサ内蔵化によるバックライトの消費電力の増加を軽減することができる。また、縦（Ｙ）方向および横（Ｘ）方向に光信号を伝送するため、縦（Ｙ）方向に領域分割して順次読み出す必要が無く、縦横方向に読み出された光信号によって、タッチした二次元の位置情報が得られることで、検出時間の短縮によってタッチ検出精度の向上が実現できる。
【実施例６】
【００５１】
図１３は、本発明による画像表示装置の実施例６の回路構成図である。実施例６はＲｅｄ、Ｇｒｅｅｎ、Ｂｌｕｅのカラーフィルタの配列が、ストライプ配列からモザイク配列に変わっている点で実施例５と異なる。すなわち、水平方向のサブ画素がＲｅｄ、Ｇｒｅｅｎ、Ｂｌｕｅの順で、垂直方向ではＲｅｄの次にＢｌｕｅ、Ｇｒｅｅｎ次にＲｅｄ、Ｂｌｕｅの次にＧｒｅｅｎが配置されている。そして、Ｂｌｕｅのフィルタの下にセンサ回路ＳＥＮＸ、ＳＥＮＹが配置されている。
【００５２】
実施例６によっても、実施例５と同様に、画素構造が単純化され、画像表示装置への光センサ内蔵化に伴う画素開口率の低下を抑制することができ、画像表示装置の光センサ内蔵化によるバックライトの消費電力の増加を軽減することができる。また、縦（Ｙ）方向および横（Ｘ）方向に光信号を伝送するため、縦（Ｙ）方向に領域分割して順次読み出す必要が無く、縦横方向に読み出された光信号によって、タッチした二次元の位置情報が得られることで、検出時間の短縮によってタッチ検出精度の向上が実現できる。
【実施例７】
【００５３】
図１４は、本発明による画像表示装置の実施例７の回路構成図である。実施例７は、4つのサブ画素に、Ｒｅｄ、Ｇｒｅｅｎ、Ｂｌｕｅ、Ｗｈｉｔｅ（白）カラーフィルタがストライプ状に配列され、Ｗｈｉｔｅフィルタ下にセンサ回路ＳＥＮＸおよびＳＥＮＹが配置される点で実施例２と異なる。Ｗｈｉｔｅフィルタ下にセンサ回路を形成することで、より光検出ＴＦＴの感度が高くなる。
【００５４】
実施例７によっても、実施例２と同様に、画素構造が単純化され、画像表示装置への光センサ内蔵化に伴う画素開口率の低下を抑制することができ、画像表示装置の光センサ内蔵化によるバックライトの消費電力の増加を軽減することができる。また、縦（Ｙ）方向および横（Ｘ）方向に光信号を伝送するため、縦（Ｙ）方向に領域分割して順次読み出す必要が無く、縦横方向に読み出された光信号によって、タッチした二次元の位置情報が得られることで、検出時間の短縮によってタッチ検出精度の向上が実現できる。
【実施例８】
【００５５】
図１５は、本発明による画像表示装置の実施例８の回路構成図である。第８の実施例はセンサ回路ＳＥＮＸおよびＳＥＮＹそれぞれのソース電極（Ｓ）と信号線ＯＵＴＸ、ＯＵＴＹの間にスイッチＴＦＴを接続している点で実施例７と異なる。
【００５６】
実施例６によっても、実施例７と同様に、画素構造が単純化され、画像表示装置への光センサ内蔵化に伴う画素開口率の低下を抑制することができ、画像表示装置の光センサ内蔵化によるバックライトの消費電力の増加を軽減することができる。また、縦（Ｙ）方向および横（Ｘ）方向に光信号を伝送するため、縦（Ｙ）方向に領域分割して順次読み出す必要が無く、縦横方向に読み出された光信号によって、タッチした二次元の位置情報が得られることで、検出時間の短縮によってタッチ検出精度の向上が実現できる。
【実施例９】
【００５７】
図１６は、本発明による画像表示装置の実施例９の回路構成図である。実施例９は、センサ回路ＳＥＮＸおよびＳＥＮＹがゲート電極を有し、センサ回路ＳＥＮＸのゲート電極（Ｇ）は、ゲート線ＶG(1)に接続され、センサ回路ＳＥＮＹのゲート電極（Ｇ）は、ゲート線ＶG(2)に接続される点でのみ実施例２と異なる。ゲート線ＶG(1)、ＶG(2)のクロック電圧がロー（Ｌ）レベルになると、図２１で説明後述する光検出ＴＦＴのゲート電極への負バイアスの印加が可能となる。その他の効果は実施例２と同様である。
【００５８】
図１７は、本発明の各実施例に適用される横方向および縦方向センサ回路の第１構成例を説明する回路図である。このセンサ回路ＳＥＮは光検出ＴＦＴで構成され、そのゲート電極とソース電極を短絡したダイオード接続とされており、ドレイン（Ｄ）端子とソース（Ｓ）端子とを有する。
【００５９】
図１８は、本発明の各実施例に適用される横方向および縦方向センサ回路の第２構成例を説明する回路図である。このセンサ回路ＳＥＮはＰＩＮダイオードで構成され、ドレイン（Ｄ）、ソース（Ｓ）端子を有する。
【００６０】
図１９は、本発明の各実施例に適用される横方向および縦方向センサ回路の第３構成例を説明する回路図である。このセンサ回路ＳＥＮは光検出ＴＦＴ６１と保持容量（蓄積容量とも称する）ＣSの並列接続で構成され、ドレイン（Ｄ）端子とソース（Ｓ）端子を有する。これにより光検出ＴＦＴに光が照射されて生じる光電流Ｉsigが蓄積容量ＣSに充電される。
【００６１】
図２０は、本発明の各実施例に適用される横方向および縦方向センサ回路の第４構成例を説明する回路図である。このセンサ回路ＳＥＮは図１９の薄膜トランジスタに代えてＰＩＮダイオードを用いて構成される。これ以外は図１９と同構成である。
【００６２】
図２１は、本発明の各実施例に適用される横方向および縦方向センサ回路の第５構成例を説明する回路図である。このセンサ回路ＳＥＮは光検出ＴＦＴ６１で構成され、ドレイン（Ｄ）、ゲート（Ｇ）、ソース（Ｓ）端子を有する。
【００６３】
図２２は、本発明の画像表示装置を用いたタッチパネル使用時の表示画面の説明図である。ここでは説明の関係上、縦8画素(アドレスＹ１〜Ｙ８)×横７画素(アドレスＸ１〜Ｘ７)のセンサ回路が配列されているものとする。タッチボタンは４個（１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ）示してある。これらのタッチボタンは、１つあたり９箇所のセンサ回路で構成される検出領域が配置されている。
【００６４】
表示画面上には、２×２の４つのタッチボタンが表示されており、左上のタッチボタンを指でタッチしているとする。そのときのXアドレス検出回路、Yアドレス検出回路の出力VOUTX、VOUTYと、アドレスの関係図を示している。縦軸はX、Yアドレス検出回路のデジタル出力VOUTX、VOUTYで階調値を表し、横軸はアドレスを表す。アドレス（Ｘ２、Ｙ３）において出力が最大値となっている。これは、指でタッチした中心部で、タッチ反射光LREFが大きく、それに応じた光電流Ｉsigが生じたからである。このように、マトリクス配置したセンサ回路の出力値を階調表現することによって、指タッチ動作を高精度に判定する。指タッチ非動作時に、外乱光の画像表示装置への照射と判別することも可能である。
【００６５】
図２３は、本発明に係る画像表示装置を適用したモバイル用電子機器を示す模式外観図である。このモバイル用電子機器１は、本発明の画像表示装置２の他に、十字キー４を装備している。モバイル用電子機器１に本発明に係る画像表示装置２を適用することで、画像表示装置２の表示画面３上に表示されたアイコンなどを指でタッチすることで、作業内容を指示することができる。これにより、従来のタッチパネルモジュールを搭載する必要はなく、選択処理されるタッチパネル機能のユーザーインターフェースが可能となる。
【００６６】
以上の説明は、液晶表示装置に本発明を適用したものであるが、本発明は上記の各実施例で説明したＴＦＴ基板を用いた他の表示原理を用いた画像表示装置、例えば有機ＥＬ表示装置にも同様に適用できる。有機ＥＬ表示装置の場合は、画素電極を一方の電極とし、画素の開口部を規定するバンクを形成する。バンクで囲まれる内側で、一方の電極の上層に有機ＥＬ発光層を積層し、さらにその上層を覆って他方の電極を成膜する。バンクは光吸収性絶縁材を用いてブラックマトリクス機能を持たせる。
【００６７】
この有機ＥＬ表示装置の場合、ＴＦＴ基板に有するスイッチＴＦＴおよび光検出ＴＦＴの直列回路において、スイッチＴＦＴはバンクで隠される領域に形成し、光検出ＴＦＴを画素の開口部に設けることで液晶表示と同様の動作を行わせる。タッチ操作の検知信号の生成、判定信号を生成するセンサ信号処理は前記実施例での説明と同様である。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の実施例１を説明する画面入力機能付き液晶表示装置の展開斜視図である。
【図２】図１に示した画面入力機能付き液晶表示装置の１画素の断面図である。
【図３】薄膜トランジスタを照射する光の照度とドレイン電流の関係を説明する図である。
【図４】本発明による画像表示装置の実施例１を説明する回路構成図である。
【図５】図４に示した画像表示装置の実施例１の駆動タイミング図である。
【図６】図５におけるＸアドレス検出回路およびYアドレス検出回路の回路図である。
【図７】本発明にかかる画像表示装置の構成を説明するブロック図である。
【図８】本発明による画像表示装置の実施例２の回路構成を説明する図である。
【図９】本発明にかかる画像表示装置の実施例２の動作を説明するタイミング図である。
【図１０】本発明による画像表示装置の実施例３の回路構成図である。
【図１１】本発明による画像表示装置の実施例４の回路構成図である。
【図１２】本発明による画像表示装置の実施例５の回路構成図である。
【図１３】本発明による画像表示装置の実施例６の回路構成図である。
【図１４】本発明による画像表示装置の実施例７の回路構成図である。
【図１５】本発明による画像表示装置の実施例８の回路構成図である。
【図１６】本発明による画像表示装置の実施例９の回路構成図である。
【図１７】本発明の各実施例に適用される横方向および縦方向センサ回路の第１構成例を説明する回路図である。
【図１８】本発明の各実施例に適用される横方向および縦方向センサ回路の第２構成例を説明する回路図である。
【図１９】本発明の各実施例に適用される横方向および縦方向センサ回路の第３構成例を説明する回路図である。
【図２０】本発明の各実施例に適用される横方向および縦方向センサ回路の第４構成例を説明する回路図である。
【図２１】本発明の各実施例に適用される横方向および縦方向センサ回路の第５構成例を説明する回路図である。
【図２２】本発明の画像表示装置を用いたタッチパネル使用時の表示画面の説明図である。
【図２３】本発明に係る画像表示装置を適用したモバイル用電子機器を示す模式外観図である。
【図２４】画素単位に光センサを形成した一般的な液晶表示パネルの従来例の画素構成を説明する等価回路図である。
【符号の説明】
【００６９】
１１・・・データドライバ、１２・・・ゲートドライバ、１３・・・Ｘアドレス検出回路、１４・・・Ｙアドレス検出回路、１５・・・制御回路、１６・・・表示領域（画素領域）、１７・・・フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）、１８・・・配線、２１・・・第２の絶縁基板である上ガラス基板、２２・・・対向電極、２４・・・遮光膜（ブラックマトリクス）、２５・・・液晶、２７・・・第１の絶縁基板（ＴＦＴ基板、下ガラス基板）、２９・・・バックライト、４８・・・画素電極、５０・・・画素の開口、６０・・・スイッチＴＦＴ、６１・・・光検出ＴＦＴ、８０Ｘ,８０Ｙ・・・スイッチ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示パネル内に光学センサを内蔵した画像表示装置に係り、特に画素の開口率を下げることなく直接画面入力を可能とした高速且つ高精度の画面入力機能付き画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画面に使用者の指などをタッチ操作（以下、単にタッチとも称する）して上方を入力するが画面入力機能を備えた画像表示装置は、ＰＤＡなどのタッチセンサ付き携帯端末、無人受付機等の据置型顧客案内端末に用いられている。このような画面タッチ入力機能を備えた画像表示装置では、タッチで押圧された部分の抵抗値変化、あるいは容量変化を検出する方式、タッチにより遮蔽された部分の光量変化を検出する方式などが知られている。
【０００３】
特に、近年は、画面を構成する画素構造に外光の光量変化を検知してタッチ部分の座標を検出する方式が開発されている。例えば、液晶表示装置を構成する液晶表示パネルの画素単位に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）で光感知素子（光センサ）を形成したものが特許文献１に開示されている。
【０００４】
図２４は、画素単位に光センサを形成した一般的な液晶表示パネルの従来例の画素構成を説明する等価回路図である。この液晶表示パネルは、下記の特許文献１に開示されたものであり、複数のゲートライン（ＧＬ）、複数のデータライン（ＤＬ）、ゲートライン（ＧＬ）とデータライン（ＤＬ）に電気的に連結された第１スイッチング素子（Ｑ１）、第１スイッチング素子（Ｑ１）に連結された液晶キャパシタ（ＣＬＣ）及び第１ストレージキャパシタ（ＣＳＴ１）を含む。また、第１電圧ライン（ＶＬ１）、第２電圧ライン（ＶＬ２）、外部光Lの強さを検出して電流に変換させる第２スイッチング素子（ＴＳ１）、第２スイッチング素子（ＴＳ１）から提供された電流によって形成された電荷を保存する第２ストレージキャパシタ（ＣＳＴ２）、第２ストレージキャパシタ（ＣＳＴ２）に保存された電荷を出力する第３スイッチング素子（ＴＳ２）及び読み出しライン（ＲＯＬ）を含む。前記第２スイッチング素子（ＴＳ１）、第２ストレージキャパシタ（ＣＳＴ２）及び第３スイッチング素子（ＴＳ２）は一種の光感知部を形成する。
【特許文献１】特開２００５−１２９９４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示された光センサ構造は、画素毎に多くの薄膜トランジスタを含めた素子数を必要とするため、表示のための画素の開口率が低くなり、また素子数増加で消費電力が増大する。開口率の低下は画面の明るさを劣化させ、消費電力の増大は特に携帯型端末では稼動時間の短縮をもたらす。また、ゲートライン、データラインおよび読み出しラインによって定義される領域に横方向に複数配列された光検知素子の光漏洩電流を読み出しライン順にスイッチング素子により順次読み出す。そのため、縦横２次元の光信号を得るために必要な時間は、光検知素子とスイッチング素子の数が増えるほど長くなる。したがって、高精細化するほど検出速度が遅くなる。
【０００６】
本発明の目的は、画素の開口率を下げることなく、高速、高精度の直接画面入力を可能とした画面入力機能付き画像表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の代表的構成と動作について液晶表示装置を例として開示すると、以下のとおりである。本発明の画面入力機能付き画像表示装置は、ガラス基板等の絶縁基板上における画素領域に、薄膜トランジスタからなる光センサを次のような構造と動作を行うように形成する。
（１）画面の表示面側から入力した光からは遮光されるスイッチ用の薄膜トランジスタ（スイッチＴＦＴ）のドレイン電極又はソース電極（ここでは、ドレイン電極）に画面の表示面側から入力した光を受ける光センサ用の薄膜トランジスタ（光検出ＴＦＴ）のソース電極又はドレイン電極（ここでは、ソース電極）を接続して両ＴＦＴを直列接続する。
（２）光検出ＴＦＴのソース電極又はドレイン電極に補助容量および画素電極を接続する。
（３）光検出ＴＦＴのゲート電極にセンサ制御線を接続し、スイッチＴＦＴのゲート電極に画素選択用のゲート線を接続する。
（４）スイッチＴＦＴのドレイン電極又はソース電極（ここでは、ソース電極）にデータ線を接続する。
（５）光検出ＴＦＴのドレイン電極又はソース電極（ここでは、ドレイン電極）に保持容量の一方の電極と画素電極を並列に接続する。
（６）前記保持容量の他方の電極をストレージ線に接続する。
（７）そして、データ線とストレージ線(またはコモン線)によって、表示信号の伝送と光センサのセンス信号の伝送を行わせる。
（８）光センサのセンス信号を伝送するデータ線およびストレージ線(またはコモン線)の一端に切り替えスイッチを接続し、表示信号の伝送と光センサのセンス信号の伝送を適宜切り替える。
（９）垂直方向に並ぶ光センサのセンス信号を、データ線を通じてXアドレス検出回路に伝送し、水平方向に並ぶ光センサのセンス信号を、ストレージ線(またはコモン線)を通じてYアドレス検出回路に伝送する。
（１０）センス信号を基にX、Yアドレス検出回路でAD変換された出力信号によってタッチの有無を判定する。
【０００８】
なお、薄膜トランジスタＴＦＴのソース電極とドレイン電極は、表示パネルの動作中に入れ替わるが、説明の都合上、以下ではソース電極とドレイン電極は固定して説明する。また、上記のストレージ線に代えて対向電極の給電線であるコモン線を用いることもできる。
【０００９】
本発明は、アクティブ駆動の液晶表示装置に好適であるが、同じくアクティブ駆動の有機ＥＬ表示装置や他の同様の画像表示装置、光センサ応用機器にも適用できる。本発明の代表的構成例を記述すると、以下のとおりである。
【００１０】
本発明の画面入力機能付き画像表示装置は、絶縁基板に形成される画面の画素領域に対するタッチ操作で情報を入力する。前記絶縁基板の主面で、前記画面を構成する複数の画素からなる画素領域における当該各画素のそれぞれは、前記画面側から入射する光の照射から遮蔽される画素スイッチ用の第１の薄膜トランジスタと、当該光を受ける光センサ用の第２の薄膜トランジスタと、保持容量および画素電極とを備える。
【００１１】
そして、前記第１の薄膜トランジスタのドレイン電極又はソース電極に前記第２の薄膜トランジスタのソース電極又はドレイン電極を直列接続すると共に、
前記第２の薄膜トランジスタのドレイン電極又はソース電極に前記保持容量の一方の電極と前記画素電極を並列接続してなり、
前記第１の薄膜トランジスタのゲート電極に接続された画素選択用のゲート線と、
前記第２の薄膜トランジスタのゲート電極に接続されたセンサ制御線と、
前記第１の薄膜トランジスタのソース電極又はドレイン電極に接続されたデータ線と、
前記保持容量の他方の電極に接続されたストレージ線と、
を有し、
前記データ線と前記ストレージ線は、前記画素電極に印加する表示信号の伝送と前記第２の薄膜トランジスタのセンス信号の伝送を行うことを特徴とする。
【００１２】
本発明は、前記データ線と前記ストレージ線の一端に接続されて、前記表示信号の伝送と前記センス信号の伝送を切り替える切り替えスイッチを備える。
【００１３】
本発明は、前記データ線を通して前記画素領域の垂直方向に並ぶ前記第２の薄膜トランジスタのセンス信号を入力するXアドレス検出回路と、
前記ストレージ線を通して前記画素領域の水平方向に並ぶ前記第２の薄膜トランジスタのセンス信号を入力するYアドレス検出回路とを備える。
【００１４】
本発明は、前記Ｘアドレス検出回路の出力と前記Yアドレス検出回路の出力とに基いて、タッチの有無の判定とその位置アドレスを抽出する制御回路を設ける。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、光センサの信号配線をデータ線およびストレージ線(またはコモン線)で共用することによって画素構造が単純化され、画像表示装置への光センサ内蔵化に伴う画素開口率の低下を抑制することができる。また、縦方向（垂直方向、Ｙ方向）方向および横方向（水平方向、Ｘ方向）に光センサ信号を伝送するため、縦（Ｙ）方向に領域分割して順次読み出す必要が無く、縦横方向に読み出された光センサ信号によって、タッチした２次元の位置情報（アドレス）が得られる。
【００１６】
また、開口率の低下を抑制することで、画像表示装置の光センサ内蔵化によるバックライトの消費電力の増加を軽減することができると共に、検出時間の短縮によってタッチ検出精度の向上が実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の最良の実施形態につき、添付図面を参照した実施例により詳細に説明する。
【実施例１】
【００１８】
図１は、本発明の実施例１を説明する画面入力機能付き液晶表示装置の展開斜視図である。図１において、第１の絶縁基板（ＴＦＴ基板）である下ガラス基板２７の主面（薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等を形成する内面）に複数の画素（画素電極４８で示す）をマトリクス配列してなる表示領域（画素領域）１６を有する。表示領域１６を形成する画素ＰＩＸは表示の機能と共に光検知機能ＳＥＮを有する。また、このガラス基板２７の主面上で画素領域１６の外側には、画素表示用のスイッチＴＦＴ（第１の薄膜トランジスタ、後述）のソース電極又はドレイン電極（ここではソース電極）に接続するデータドライバ１１、画素を構成する画素スイッチ用ＴＦＴのゲート電極に選択信号を印加するゲートドライバ１２、光検出ＴＦＴ（第２の薄膜トランジスタ、後述）にタッチされた画素の横方向（水平方向、Ｘ方向）アドレスを検出するＸアドレス検出回路１３、同じく縦方向（垂直方向、Ｙ方向）アドレスを検出するＹアドレス検出回路１４を有する。
【００１９】
データドライバ１１、ゲートドライバ１２、Ｘアドレス検出回路１３、Ｙアドレス検出回路１４と外部に配置した制御回路１５（後述）およびデータ信号源や上位情報処理回路（ホストコンピュータ、図示せず）との間は下ガラス基板２７にパターニングされた配線１８とフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）１７で接続される。なお、制御回路１５（後述）を下ガラス基板２７上に形成することもできる。
【００２０】
第２の絶縁基板である上ガラス基板２１の主面には、下ガラス基板２７の主面上に形成された各画素に対応して複数のカラーフィルタ（画素の開口５０で示す）が遮光膜（ブラックマトリクス）２４で区画して形成されている。また、この上に対向電極（コモン電極）２２がべた形成されている。この上ガラス基板２１の主面と下ガラス基板２７の主面の対向間隙に液晶２５が封入されている。画素電極４８および対向電極２２と液晶２５との界面には液晶配向制御能を付与した配向膜が形成されているが、図示は省略してある。これは、図２以下においても同様である。対向電極２２は下ガラス基板２７に設けた接続端子１９から対向電極電圧が印加される。
【００２１】
上ガラス基板２１の表面（観察面）には上偏光板２０Ａが貼付され、下ガラス基板２７の表面（背面）には下偏光板２０Ｂが貼付されて液晶表示パネルを構成している。通常、上偏光板２０Ａの光吸収軸と下偏光板２０Ｂの光吸収軸とはクロスニコル配置される。この液晶表示パネルを構成する下ガラス基板２７の裏面にバックライト２９が設置されている。
【００２２】
なお、図１は上ガラス基板２１の主面に対向電極２２を有する形式の液晶表示パネルを用いた液晶表示装置であるが、対向電極２２を下ガラス基板２７の主面に設けた形式の液晶表示パネルの場合でも、電極配置・電極形状を除いて、光検出ＴＦＴ（第２の薄膜トランジスタ）とスイッチＴＦＴ（第１の薄膜トランジスタ）からなる光検知機能ＳＥＮを有する画素回路ＰＩＸは同様の構成となる。
【００２３】
図２は、本発明の実施例１を説明する図１に示した画面入力機能付き液晶表示装置の１画素の断面図である。画面入力機能付き液晶表示装置は、画面入力機能として光センサ（光検出手段）を備える。この光センサは、下ガラス基板２７の主面に形成され、光検出薄膜トランジスタ（光検出ＴＦＴ、センサＴＦＴ、第２の薄膜トランジスタ）６１とスイッチＴＦＴ６０（第１の薄膜トランジスタ）との組み合わせによって構成される。なお、光検出ＴＦＴ６１とスイッチＴＦＴ６０は画素の表示を制御する機能も有する。
【００２４】
図２では、この画素に操作者（利用者）の指５１等（以下、指）がタッチされたときの状態を示している。下ガラス基板２７の主面に形成される光検出ＴＦＴ６１は、上ガラス基板２１の主面に形成されるカラーフィルタ２３の下方に配置されている。バックライト２９からの光ＬＢＬは指５１で反射して反射光ＬＲＥＦとして上ガラス基板２１側からカラーフィルタ２３を透過し、光検出ＴＦＴ６１に入射する。なお、バックライト２９からの光ＬＢＬの一部も光検出ＴＦＴの下側から入射する。
【００２５】
一方、同様に、下ガラス基板２７の主面に形成されるスイッチＴＦＴ６０は、上ガラス基板２１の主面に形成されるブラックマトリクス２４の下方に配置されている。スイッチＴＦＴ６０では、指５１で反射したバックライト２９からの光ＬＢＬの反射光ＬＲＥＦはブラックマトリクス２４により遮光されるため、スイッチＴＦＴ６０に入射するのは背面からのバックライトから到来する光ＬＢＬだけとなる。
【００２６】
なお、図２中の参照符号４０は絶縁膜（酸化シリコン、窒化シリコン膜からなる下地膜）、４１はポリシリコン層、４２はゲート絶縁膜、４３はゲート電極、４４は層間絶縁膜４５はソース電極・ドレイン電極用の金属層、４６はコンタクトホール、４７は平坦化絶縁膜を示す。
【００２７】
図３は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を照射する光の照度とドレイン電流の関係を説明する図である。図３の（ａ）は、ＴＦＴに光が照射されたときの光量に対するドレイン電流の依存性を示している。横軸はＴＦＴを照射する光Ｌの照度Ｅｖ、縦軸はＴＦＴのドレイン電流Ｉである。図３（ｂ）はＴＦＴにおける光照射とドレイン電流の模式図である。図３（ｂ）に示すように、ＴＦＴのドレインに高電位ＶＨ、ソースに低電位ＶＬを印加して、ゲートとソースをダイオード接続させることで、暗電流に起因したドレイン電流Ｉｏｆｆが生じる。また、光Ｌを照射した時の光のエネルギにより，ＴＦＴのチャネル中の電子が価電子帯から伝導帯に直接励起されて、光量に依存したドレイン電流Ｉが流れる。
【００２８】
ＴＦＴに光が照射されないときの照度を０とし、ＴＦＴに照射する光Ｌの照度がＥＶ１、ＥＶ２、ＥＶ３と高くなっていくにつれ、光Ｌの照度に比例してドレイン電流ＩがＩｏｆｆ、ＩＥＶ１、ＩＥＶ２、ＩＥＶ３と増加する。本実施例の画像表示装置は、ＴＦＴに光の光量に依存した電流が流れる特性を利用し、ＴＦＴをガラス基板上に作製することによって、タッチパネル機能などの入力機能が可能となる。
【００２９】
図４は、本発明による画像表示装置の実施例１を説明する回路構成図である。ここでは説明の関係上、２×２のマトリクス配列とした画素とする。図中にハッチングをかけた四角で示すものが薄膜トランジスタはスイッチＴＦＴで、図１で説明した光を受けない第１の薄膜トランジスタ６０、白抜きの四角で示すものが薄膜トランジスタはセンサＴＦＴ（光検出ＴＦＴ）である。なお、図中の各配線は該配線上の信号電圧で表す（以下の図面でも同じ）。図１で説明した光を受けない第１の薄膜トランジスタ６０のデータ線ＶＤ（１），ＶＤ（２）には切り替えスイッチ８０Ｙ、ストレージ線ＶST(1)，ＶST(2)には切り替えスイッチ８０Ｘを接続する。切り替えスイッチ８０Ｘ、８０Ｙは制御回路１５から切り替え線ＶSkで供給される切り替え信号φＳＷでオン、オフされる。この切り替えスイッチのオン・オフによって、ゲート線駆動回路１２およびデータ線駆動回路１１から供給される駆動信号および映像信号の伝送と、Xアドレス検出回路１３およびYアドレス検出回路１４へ光信号の伝送を切り替える。
【００３０】
次に、画素回路ＰＩＸについて説明する。液晶表示パネルの画面上（上ガラス基板２１）から入射した光を受ける光検出ＴＦＴ６１と、ブラックマトリクスなどで遮光され、液晶表示パネルの画面上から入射した光を受けないスイッチＴＦＴ６０を直列接続する。光検出ＴＦＴ６１のソース電極（又はドレイン電極、以下同じ）に、補助容量ＣＳＴおよび画素電極（ＩＴＯ）を接続し、光検出ＴＦＴ６１のゲート電極にセンサ線ＶＳ、スイッチＴＦＴ６０のゲート電極にゲート線ＶＧ（１）を接続し、スイッチＴＦＴ６０のドレイン電極にデータ線ＶＤ（１）、補助容量ＣＳＴの一端にストレージ線ＶＳＴ(1)を接続する。データ線ＶＤ（１）、ＶＤ（２）およびストレージ線ＶＳＴ（１）、ＶＳＴ（２）に、寄生容量ＣＬＸ、ＣＬＹが生じる。
【００３１】
図５は、図４に示した画像表示装置の実施例１の駆動タイミング図である。通常画像表示装置は、６０Ｈｚの１フレーム期間１Ｆ内に、１画面分の映像信号が出力される。フレーム期間は、表示期間ＴDと、ブランキング期間ＴBに分かれる。本実施例のタッチセンス動作は、ブランキング期間ＴB内に行われる。ブランキング期間ＴBは、画素電極電位VAを初期化するプリチャージ期間ＴPと、光検出ＴＦＴの光信号をX、Yアドレス検出回路に伝送するセンス期間ＴSに分かれる。まず、表示期間ＴDについて説明する。ＶＧ（１）、ＶＧ（２）がそれぞれロー（Ｌ）からハイ（Ｈ）になると、ドレイン電圧ＶＤ（１）、ＶＤ（２）がそれぞれ画素電極に読み込まれる。このときＶＳ、φＳＷは常にハイ（Ｈ）の状態を保っている。データ線駆動回路１１からデータ線ＶＤ（１）、ＶＤ（２）に映像信号を伝送することで、画面上に映像が表示される。
【００３２】
次に、プリチャージ期間ＴPについて説明する。ドレイン線電圧ＶＤ（１）、ＶＤ（２）、ゲート線電圧ＶＧ（１）、ＶＧ（２）、およびセンス線電圧ＶＳがハイ（Ｈ）となり、画素電極電位ＶＡが初期化される。そして、センス線電圧ＶＳがロー（Ｌ）になることで、光検出ＴＦＴ６１に光量に依存したドレイン電流Ｉが流れる状態になる。
【００３３】
警告 1 次に、センス期間ＴSについて説明する。φＳＷがハイ（Ｈ）からロー（Ｌ）になることで、データ線ＶＤ（１）、ＶＤ（２）およびストレージ線ＶＳＴ（１）、ＶＳＴ（２）は、データ線駆動回路および制御回路から切り離される。さらに、ゲート線電圧ＶＧ（１）とＶＧ（２）がロー（Ｌ）からハイ（Ｈ）になることによって、各画素の光検出ＴＦＴ６１で生じた光電流Ｉsigがデータ線寄生容量ＣＬＸに充電され電位差ΔＶsigＸ（１）
がXアドレス検出回路１３に伝送される。それと同時に、画素電極電位ＶＡの変動に応じた電位の変動が、画素容量ＣＳＴを介して、ストレージ線ＶＳＴ（１）、ＶＳＴ（２）に電位差ΔＶsigＹ（１）が生じ、Yアドレス検出回路１４に伝送される。光検出ＴＦＴ６１に入射する光の照度が高い程、電位差は大きくなり、検出が容易になる。
【００３４】
図６は、図５におけるＸアドレス検出回路およびYアドレス検出回路の回路図である。Xアドレス検出回路１３とYアドレス検出回路１４は同構成であるため、説明の重複を避けるため、Xアドレス検出回路１３について説明する。本回路は、主に増幅回路とＡＤコンバータ７３で構成される。
【００３５】
データ線ＶＤ（１）、ＶＤ（２）接続された端子ＳＳ１、ＳＳ２は、薄膜トランジスタで構成される第１選択スイッチ７４及び第２選択スイッチ７５を介して、増幅回路７２に接続され、端子ＳＷ１、ＳＷ２はそれぞれ第１選択スイッチ７４、第２選択スイッチ７５のゲート電極と接続され、図４に示した制御回路１５が第１選択スイッチ７４と第２選択スイッチ７５を制御する。増幅回路７２に信号電圧ＶsigＸと、基準電圧ＶＲＥＦの差分電圧ΔVが入力すると、増幅回路７２で増幅された電圧が、サンプルホールド回路７１に伝送され、さらにＡＤコンバータ７３に伝送されてデジタル値に変換されたデジタル判定信号VOUTを出力する。
【００３６】
図７は、本発明にかかる画像表示装置の構成を説明するブロック図である。ガラス基板上に、ゲート線駆動回路１２と、データ線駆動回路１１と、Xアドレス検出回路１４、およびYアドレス検出回路１３が形成されている。なお、参照符号ＶG(1)、ＶG(2)はゲート線、ＶD(1)、ＶD(2)はデータ線、φＳＷは切り替え線ＶSで供給される切り替え信号、８０Ｘ,８０Ｙは切り替えスイッチを示す。ここでは、表示領域に所定の画像が表示されている状態を示しており、“Ａ”、“Ｂ”、“Ｃ”、“Ｄ”と記載されたスイッチ状画像の表示がなされている。これは、ユーザによって、“Ａ”、“Ｂ”、“Ｃ”、または“Ｄ”されることを待っている状態である。
【００３７】
ユーザにより画面上の“Ａ”、“Ｂ”、“Ｃ”、または、“Ｄ”と記載されたスイッチ状の表示の何れかがタッチされたことは、図４の回路の信号電圧ＶsigＸ（１）、ＶsigＸ（２）およびＶsigＹ（１）、ＶsigＹ（２）がXアドレス検出回路１３、Yアドレス検出回路１４に伝送される。Xアドレス検出回路１３とYアドレス検出回路１４でＡＤ変換された判定信号VOUTが制御回路１５に伝送されるよってタッチの有無の判定と、タッチ位置(アドレス)が抽出される。
【００３８】
実施例１によれば、光センサの信号配線をデータ線およびストレージ線(またはコモン線)で共用することによって、画素構造が単純化され、画像表示装置への光センサ内蔵化に伴う画素開口率の低下を抑制することができ、画像表示装置の光センサ内蔵化によるバックライトの消費電力の増加を軽減することができる。また、縦（Ｙ）方向および横（Ｘ）方向に光信号を伝送するため、縦（Ｙ）方向に領域分割して順次読み出す必要が無く、縦横方向に読み出された光信号によって、タッチした二次元の位置情報が得られることで、検出時間の短縮によってタッチ検出精度の向上が実現できる。
【実施例２】
【００３９】
図８は、本発明による画像表示装置の実施例２の回路構成を説明する図である。実施例２では、１画素がＲＧＢのサブ画素３個とセンサ回路とで構成される。ここでは説明の関係上、画素を２列配列とする。サブ画素（サブピクセル）は、スイッチＴＦＴ６０と保持容量ＣＳＴ、液晶容量ＣＬＣで構成される。スイッチＴＦＴ６０のゲート電極に、ゲート線ＶG(1)が接続され、保持容量ＣSTの一端にストレージ線ＶSTが接続される。これは、通常の液晶表示装置の画素回路と同様の構成である。これらサブ画素に対して、ストライプ状に、赤（Ｒｅｄ）、緑（Ｇｒｅｅｎ）、青（Ｂｌｕｅ）のカラーフィルタが配列される。
【００４０】
Ｂｌｕｅフィルタ下のサブ画素の隣に、横方向センサ回路ＳＥＮＸ、縦方向センサ回路ＳＥＮＹを配置する。これらのセンサ回路は薄膜トランジスタＴＦＴで構成され、横方向センサ回路ＳＥＮＸのドレイン（Ｄ）電極に、ストレージ線ＶＳＴを接続し、ソース（Ｓ）電極（又はドレイン電極）に、信号線ＯＵＴＸを接続し、光電流Ｉsigが信号線ＯＵＴＸの寄生容量ＣLXに充電され、電圧ＶsigＸがＸアドレス検出回路１３に伝送される。
【００４１】
次に、縦方向センサ回路ＳＥＮＹのドレイン（Ｄ）電極（又はソース電極）に、ストレージ線ＶSTを接続し、ソース（Ｓ）電極に、信号線ＯＵＴＹを接続し、光電流Ｉsigが信号線ＯＵＴＹの寄生容量ＣＬＹに充電され、電圧ＶsigＹがＹアドレス検出回路１４に伝送される。このように、タッチ反射光ＬＲＥＦが入射した画素に相当するＸ方向、Ｙ方向のアドレスは、ＸおよびＹアドレス検出回路で出力される判定信号VOUTによって、タッチの有無の判定と、タッチ位置(アドレス)が抽出される。
【００４２】
図９は、本発明にかかる画像表示装置の実施例２の動作を説明するタイミング図である。図９には、画素回路ＰＩＸを駆動する電圧波形としてのＶG(1)、ＶG(2)、ＶDR、ＶDG、VDB、VCOM、および光信号電圧ＶsigＸ、ＶsigＹを示す。ここでは、説明を簡単にするため、本発明の画像表示装置はノーマリーブラックモードのＴＮ型液晶において、フレーム毎に画像の極性を反転したフレーム反転方式における駆動方法である画像表示装置とする。したがって、ＶDR、ＶDG、ＶDBが、n番目のフレームＦn、n+１番目のフレームＦn＋１、n+２番目のフレームＦn＋２の各フレーム期間に極性が反転した電圧が入力している。この間、横方向センサ回路ＳＥＮＸ、縦方向センサ回路ＳＥＮＹのドレイン電極（又はソース電極）に、ＶCOM電圧が供給され、光照射期間において、光電流Ｉsigが信号線OUTX、OUTYに読み出され、配線寄生容量ＣLX、ＣLYに充電されることによって、信号電圧ΔＶsigＸ、ΔＶsigYに変換され、それぞれX アドレス検出回路１３、Yアドレス検出回路１４に伝送される。
【００４３】
実施例２によっても、画素構造が単純化され、画像表示装置への光センサ内蔵化に伴う画素開口率の低下を抑制することができ、画像表示装置の光センサ内蔵化によるバックライトの消費電力の増加を軽減することができる。また、縦（Ｙ）方向および横（Ｘ）方向に光信号を伝送するため、縦（Ｙ）方向に領域分割して順次読み出す必要が無く、縦横方向に読み出された光信号によって、タッチした二次元の位置情報が得られることで、検出時間の短縮によってタッチ検出精度の向上が実現できる。
【実施例３】
【００４４】
図１０は、本発明による画像表示装置の実施例３の回路構成図である。実施例３は、実施例２に対して、横方向センサ回路ＳＥＮＸおよび縦方向センサ回路ＳＥＮＹそれぞれのソース電極（Ｓ）と信号線ＯＵＴＸ、ＯＵＴＹの間にそれぞれＴＦＴで構成したスイッチ６０Ｘ、６０Ｙを接続していることのみ異なる。ここでは、この異なる点についてのみ説明する。横方向センサ回路ＳＥＮＸに接続される横方向スイッチ６０Ｘのゲート電極に、ゲート線VG(1)が接続され、ソース電極に、信号線OUTXが接続される。
【００４５】
縦方向センサ回路ＳＥＮＹに接続されるスイッチ６０Ｙのゲート電極に、ゲート線ＶG(2)が接続され、ソース電極（又はドレイン電極）に、信号線ＯＵＴＹが接続される。ゲート線駆動回路で選択されたセンサ回路の光電流が信号線に読み出され、非選択のセンサ回路からは光電流は読み出されない。このため、実施例２よりもＳ／Ｎ比が向上すると共に、タッチ領域の選択が可能である、といったメリットがある。また、実施例３ではスイッチ６０Ｘ、スイッチ６０Ｙのゲートにゲート線ＶG(1)、ＶG(2)を接続したが、これに限定されることない。例えば、専用の制御線と駆動回路を新規に設け、表示用の画素回路の.駆動とは独立に、タッチ領域の選択を行う構成とすることが可能である。
【００４６】
実施例３によっても、画素構造が単純化され、画像表示装置への光センサ内蔵化に伴う画素開口率の低下を抑制することができ、画像表示装置の光センサ内蔵化によるバックライトの消費電力の増加を軽減することができる。また、縦（Ｙ）方向および横（Ｘ）方向に光信号を伝送するため、縦（Ｙ）方向に領域分割して順次読み出す必要が無く、縦横方向に読み出された光信号によって、タッチした二次元の位置情報が得られることで、検出時間の短縮によってタッチ検出精度の向上が実現できる。
【実施例４】
【００４７】
図１１は、本発明による画像表示装置の実施例４の回路構成図である。実施例４は、実施例２に対して、センサ回路ＳＥＮＸおよびＳＥＮＹがＲｅｄ、Ｇｒｅｅｎ、Ｂｌｕｅフィルタ下のサブ画素のフィルタ下部に配置される点で異なる。他は実施例２と同様なので、重複説明はしない。
【００４８】
実施例４によっても、画素構造が単純化され、画像表示装置への光センサ内蔵化に伴う画素開口率の低下を抑制することができ、画像表示装置の光センサ内蔵化によるバックライトの消費電力の増加を軽減することができる。また、縦（Ｙ）方向および横（Ｘ）方向に光信号を伝送するため、縦（Ｙ）方向に領域分割して順次読み出す必要が無く、縦横方向に読み出された光信号によって、タッチした二次元の位置情報が得られることで、検出時間の短縮によってタッチ検出精度の向上が実現できる。
【実施例５】
【００４９】
図１２は、本発明による画像表示装置の実施例５の回路構成図である。実施例５が実施例２と異なるのは、センサ回路ＳＥＮＸおよびＳＥＮＹがＢｌｕｅフィルタ下に配置される点である。センサ回路ＳＥＮＸ、ＳＥＮＹは薄膜トランジスタ（ＴＦＴ)で構成されるため、Ｂｌｕｅフィルタを透過する短波長の光に対する感度は、Ｇｒｅｅｎ、Ｒｅｄ透過光より高く、検出精度の向上が期待される。
【００５０】
実施例５によっても、画素構造が単純化され、画像表示装置への光センサ内蔵化に伴う画素開口率の低下を抑制することができ、画像表示装置の光センサ内蔵化によるバックライトの消費電力の増加を軽減することができる。また、縦（Ｙ）方向および横（Ｘ）方向に光信号を伝送するため、縦（Ｙ）方向に領域分割して順次読み出す必要が無く、縦横方向に読み出された光信号によって、タッチした二次元の位置情報が得られることで、検出時間の短縮によってタッチ検出精度の向上が実現できる。
【実施例６】
【００５１】
図１３は、本発明による画像表示装置の実施例６の回路構成図である。実施例６はＲｅｄ、Ｇｒｅｅｎ、Ｂｌｕｅのカラーフィルタの配列が、ストライプ配列からモザイク配列に変わっている点で実施例５と異なる。すなわち、水平方向のサブ画素がＲｅｄ、Ｇｒｅｅｎ、Ｂｌｕｅの順で、垂直方向ではＲｅｄの次にＢｌｕｅ、Ｇｒｅｅｎ次にＲｅｄ、Ｂｌｕｅの次にＧｒｅｅｎが配置されている。そして、Ｂｌｕｅのフィルタの下にセンサ回路ＳＥＮＸ、ＳＥＮＹが配置されている。
【００５２】
実施例６によっても、実施例５と同様に、画素構造が単純化され、画像表示装置への光センサ内蔵化に伴う画素開口率の低下を抑制することができ、画像表示装置の光センサ内蔵化によるバックライトの消費電力の増加を軽減することができる。また、縦（Ｙ）方向および横（Ｘ）方向に光信号を伝送するため、縦（Ｙ）方向に領域分割して順次読み出す必要が無く、縦横方向に読み出された光信号によって、タッチした二次元の位置情報が得られることで、検出時間の短縮によってタッチ検出精度の向上が実現できる。
【実施例７】
【００５３】
図１４は、本発明による画像表示装置の実施例７の回路構成図である。実施例７は、4つのサブ画素に、Ｒｅｄ、Ｇｒｅｅｎ、Ｂｌｕｅ、Ｗｈｉｔｅ（白）カラーフィルタがストライプ状に配列され、Ｗｈｉｔｅフィルタ下にセンサ回路ＳＥＮＸおよびＳＥＮＹが配置される点で実施例２と異なる。Ｗｈｉｔｅフィルタ下にセンサ回路を形成することで、より光検出ＴＦＴの感度が高くなる。
【００５４】
実施例７によっても、実施例２と同様に、画素構造が単純化され、画像表示装置への光センサ内蔵化に伴う画素開口率の低下を抑制することができ、画像表示装置の光センサ内蔵化によるバックライトの消費電力の増加を軽減することができる。また、縦（Ｙ）方向および横（Ｘ）方向に光信号を伝送するため、縦（Ｙ）方向に領域分割して順次読み出す必要が無く、縦横方向に読み出された光信号によって、タッチした二次元の位置情報が得られることで、検出時間の短縮によってタッチ検出精度の向上が実現できる。
【実施例８】
【００５５】
図１５は、本発明による画像表示装置の実施例８の回路構成図である。第８の実施例はセンサ回路ＳＥＮＸおよびＳＥＮＹそれぞれのソース電極（Ｓ）と信号線ＯＵＴＸ、ＯＵＴＹの間にスイッチＴＦＴを接続している点で実施例７と異なる。
【００５６】
実施例６によっても、実施例７と同様に、画素構造が単純化され、画像表示装置への光センサ内蔵化に伴う画素開口率の低下を抑制することができ、画像表示装置の光センサ内蔵化によるバックライトの消費電力の増加を軽減することができる。また、縦（Ｙ）方向および横（Ｘ）方向に光信号を伝送するため、縦（Ｙ）方向に領域分割して順次読み出す必要が無く、縦横方向に読み出された光信号によって、タッチした二次元の位置情報が得られることで、検出時間の短縮によってタッチ検出精度の向上が実現できる。
【実施例９】
【００５７】
図１６は、本発明による画像表示装置の実施例９の回路構成図である。実施例９は、センサ回路ＳＥＮＸおよびＳＥＮＹがゲート電極を有し、センサ回路ＳＥＮＸのゲート電極（Ｇ）は、ゲート線ＶG(1)に接続され、センサ回路ＳＥＮＹのゲート電極（Ｇ）は、ゲート線ＶG(2)に接続される点でのみ実施例２と異なる。ゲート線ＶG(1)、ＶG(2)のクロック電圧がロー（Ｌ）レベルになると、図２１で説明後述する光検出ＴＦＴのゲート電極への負バイアスの印加が可能となる。その他の効果は実施例２と同様である。
【００５８】
図１７は、本発明の各実施例に適用される横方向および縦方向センサ回路の第１構成例を説明する回路図である。このセンサ回路ＳＥＮは光検出ＴＦＴで構成され、そのゲート電極とソース電極を短絡したダイオード接続とされており、ドレイン（Ｄ）端子とソース（Ｓ）端子とを有する。
【００５９】
図１８は、本発明の各実施例に適用される横方向および縦方向センサ回路の第２構成例を説明する回路図である。このセンサ回路ＳＥＮはＰＩＮダイオードで構成され、ドレイン（Ｄ）、ソース（Ｓ）端子を有する。
【００６０】
図１９は、本発明の各実施例に適用される横方向および縦方向センサ回路の第３構成例を説明する回路図である。このセンサ回路ＳＥＮは光検出ＴＦＴ６１と保持容量（蓄積容量とも称する）ＣSの並列接続で構成され、ドレイン（Ｄ）端子とソース（Ｓ）端子を有する。これにより光検出ＴＦＴに光が照射されて生じる光電流Ｉsigが蓄積容量ＣSに充電される。
【００６１】
図２０は、本発明の各実施例に適用される横方向および縦方向センサ回路の第４構成例を説明する回路図である。このセンサ回路ＳＥＮは図１９の薄膜トランジスタに代えてＰＩＮダイオードを用いて構成される。これ以外は図１９と同構成である。
【００６２】
図２１は、本発明の各実施例に適用される横方向および縦方向センサ回路の第５構成例を説明する回路図である。このセンサ回路ＳＥＮは光検出ＴＦＴ６１で構成され、ドレイン（Ｄ）、ゲート（Ｇ）、ソース（Ｓ）端子を有する。
【００６３】
図２２は、本発明の画像表示装置を用いたタッチパネル使用時の表示画面の説明図である。ここでは説明の関係上、縦8画素(アドレスＹ１〜Ｙ８)×横７画素(アドレスＸ１〜Ｘ７)のセンサ回路が配列されているものとする。タッチボタンは４個（１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ）示してある。これらのタッチボタンは、１つあたり９箇所のセンサ回路で構成される検出領域が配置されている。
【００６４】
表示画面上には、２×２の４つのタッチボタンが表示されており、左上のタッチボタンを指でタッチしているとする。そのときのXアドレス検出回路、Yアドレス検出回路の出力VOUTX、VOUTYと、アドレスの関係図を示している。縦軸はX、Yアドレス検出回路のデジタル出力VOUTX、VOUTYで階調値を表し、横軸はアドレスを表す。アドレス（Ｘ２、Ｙ３）において出力が最大値となっている。これは、指でタッチした中心部で、タッチ反射光LREFが大きく、それに応じた光電流Ｉsigが生じたからである。このように、マトリクス配置したセンサ回路の出力値を階調表現することによって、指タッチ動作を高精度に判定する。指タッチ非動作時に、外乱光の画像表示装置への照射と判別することも可能である。
【００６５】
図２３は、本発明に係る画像表示装置を適用したモバイル用電子機器を示す模式外観図である。このモバイル用電子機器１は、本発明の画像表示装置２の他に、十字キー４を装備している。モバイル用電子機器１に本発明に係る画像表示装置２を適用することで、画像表示装置２の表示画面３上に表示されたアイコンなどを指でタッチすることで、作業内容を指示することができる。これにより、従来のタッチパネルモジュールを搭載する必要はなく、選択処理されるタッチパネル機能のユーザーインターフェースが可能となる。
【００６６】
以上の説明は、液晶表示装置に本発明を適用したものであるが、本発明は上記の各実施例で説明したＴＦＴ基板を用いた他の表示原理を用いた画像表示装置、例えば有機ＥＬ表示装置にも同様に適用できる。有機ＥＬ表示装置の場合は、画素電極を一方の電極とし、画素の開口部を規定するバンクを形成する。バンクで囲まれる内側で、一方の電極の上層に有機ＥＬ発光層を積層し、さらにその上層を覆って他方の電極を成膜する。バンクは光吸収性絶縁材を用いてブラックマトリクス機能を持たせる。
【００６７】
この有機ＥＬ表示装置の場合、ＴＦＴ基板に有するスイッチＴＦＴおよび光検出ＴＦＴの直列回路において、スイッチＴＦＴはバンクで隠される領域に形成し、光検出ＴＦＴを画素の開口部に設けることで液晶表示と同様の動作を行わせる。タッチ操作の検知信号の生成、判定信号を生成するセンサ信号処理は前記実施例での説明と同様である。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の実施例１を説明する画面入力機能付き液晶表示装置の展開斜視図である。
【図２】図１に示した画面入力機能付き液晶表示装置の１画素の断面図である。
【図３】薄膜トランジスタを照射する光の照度とドレイン電流の関係を説明する図である。
【図４】本発明による画像表示装置の実施例１を説明する回路構成図である。
【図５】図４に示した画像表示装置の実施例１の駆動タイミング図である。
【図６】図５におけるＸアドレス検出回路およびYアドレス検出回路の回路図である。
【図７】本発明にかかる画像表示装置の構成を説明するブロック図である。
【図８】本発明による画像表示装置の実施例２の回路構成を説明する図である。
【図９】本発明にかかる画像表示装置の実施例２の動作を説明するタイミング図である。
【図１０】本発明による画像表示装置の実施例３の回路構成図である。
【図１１】本発明による画像表示装置の実施例４の回路構成図である。
【図１２】本発明による画像表示装置の実施例５の回路構成図である。
【図１３】本発明による画像表示装置の実施例６の回路構成図である。
【図１４】本発明による画像表示装置の実施例７の回路構成図である。
【図１５】本発明による画像表示装置の実施例８の回路構成図である。
【図１６】本発明による画像表示装置の実施例９の回路構成図である。
【図１７】本発明の各実施例に適用される横方向および縦方向センサ回路の第１構成例を説明する回路図である。
【図１８】本発明の各実施例に適用される横方向および縦方向センサ回路の第２構成例を説明する回路図である。
【図１９】本発明の各実施例に適用される横方向および縦方向センサ回路の第３構成例を説明する回路図である。
【図２０】本発明の各実施例に適用される横方向および縦方向センサ回路の第４構成例を説明する回路図である。
【図２１】本発明の各実施例に適用される横方向および縦方向センサ回路の第５構成例を説明する回路図である。
【図２２】本発明の画像表示装置を用いたタッチパネル使用時の表示画面の説明図である。
【図２３】本発明に係る画像表示装置を適用したモバイル用電子機器を示す模式外観図である。
【図２４】画素単位に光センサを形成した一般的な液晶表示パネルの従来例の画素構成を説明する等価回路図である。
【符号の説明】
【００６９】
１１・・・データドライバ、１２・・・ゲートドライバ、１３・・・Ｘアドレス検出回路、１４・・・Ｙアドレス検出回路、１５・・・制御回路、１６・・・表示領域（画素領域）、１７・・・フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）、１８・・・配線、２１・・・第２の絶縁基板である上ガラス基板、２２・・・対向電極、２４・・・遮光膜（ブラックマトリクス）、２５・・・液晶、２７・・・第１の絶縁基板（ＴＦＴ基板、下ガラス基板）、２９・・・バックライト、４８・・・画素電極、５０・・・画素の開口、６０・・・スイッチＴＦＴ、６１・・・光検出ＴＦＴ、８０Ｘ,８０Ｙ・・・スイッチ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基板に形成される画面の画素領域に対するタッチ操作で情報を入力する画面入力機能付き画像表示装置であって、
前記絶縁基板の主面で、前記画面を構成する複数の画素からなる画素領域における当該各画素のそれぞれは、前記画面側から入射する光の照射から遮蔽される画素スイッチ用の第１の薄膜トランジスタと、当該光を受ける光センサ用の第２の薄膜トランジスタと、保持容量および画素電極と、
を備え、
前記第１の薄膜トランジスタのドレイン電極又はソース電極に前記第２の薄膜トランジスタのソース電極又はドレイン電極を直列接続すると共に、
前記第２の薄膜トランジスタのドレイン電極又はソース電極に前記保持容量の一方の電極と前記画素電極を並列接続してなり、
前記第１の薄膜トランジスタのゲート電極に接続された画素選択用のゲート線と、
前記第２の薄膜トランジスタのゲート電極に接続されたセンサ制御線と、
前記第１の薄膜トランジスタのソース電極又はドレイン電極に接続されたデータ線と、
前記保持容量の他方の電極に接続されたストレージ線と、
を有し、
前記データ線と前記ストレージ線は、前記画素電極に印加する表示信号の伝送と前記第２の薄膜トランジスタのセンス信号の伝送を行うことを特徴とする画面入力機能付き画像表示装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記データ線と前記ストレージ線の一端に接続されて、前記表示信号の伝送と前記センス信号の伝送を切り替える切り替えスイッチを有することを特徴とする画面入力機能付き画像表示装置。
【請求項３】
請求項１において、
前記データ線を通して前記画素領域の垂直方向に並ぶ前記第２の薄膜トランジスタのセンス信号を入力するXアドレス検出回路と、
前記ストレージ線を通して前記画素領域の水平方向に並ぶ前記第２の薄膜トランジスタのセンス信号を入力するYアドレス検出回路と、
を有することを特徴とする画面入力機能付き画像表示装置。
【請求項４】
請求項１において、
前記Ｘアドレス検出回路の出力と前記Yアドレス検出回路の出力とに基いて、タッチの有無の判定とその位置アドレスを抽出する制御回路を有することを特徴とする画面入力機能付き画像表示装置。
【請求項５】
絶縁基板に形成される画面の画素領域に対するタッチ操作で情報を入力する画面入力機能付き画像表示装置であって、
前記絶縁基板の主面で、前記画面を構成する複数の画素からなる画素領域における当該各画素のそれぞれは、前記画面側から入射する光の照射から遮蔽される画素スイッチ用の薄膜トランジスタと、当該薄膜トランジスタのソース電極又はドレイン電極に保持容量の一方の電極および画素電極とを並列接続して、水平方向に並べられた複数のサブ画素と、垂直方向に隣接する前記複数のサブ画素の一方に対して設けられて前記光を受けるＸアドレスセンサ回路と、他方に対して設けられて前記光を受けるＹアドレスセンサ回路とから構成され、
前記画素スイッチ用の薄膜トランジスタのゲート電極に接続された画素選択用のゲート線と、
前記画素スイッチ用の薄膜トランジスタのソース電極又はドレイン電極に接続されたデータ線と、
前記保持容量の他方の電極に接続されたストレージ線と、
前記Ｘアドレスセンサ回路と前記Ｙアドレスセンサ回路は共に薄膜トランジスタで構成され、該薄膜トランジスタの各ドレイン電極又はソース電極は前記ストレージ線に接続され、
前記Ｘアドレスセンサ回路の薄膜トランジスタのソース電極又はドレイン電極に接続されたＸアドレス出力線と、
前記Ｙアドレスセンサ回路の薄膜トランジスタのソース電極又はドレイン電極に接続されたＹアドレス出力線と、
前記Ｘアドレス出力線の一端に接続されたＸアドレス検出回路と、
前記Ｙアドレス出力線の一端に接続されたＹアドレス検出回路と、
を有することを特徴とする画面入力機能付き画像表示装置。
【請求項６】
請求項５において、
前記水平方向に並べられた複数のサブ画素は３つであり、該３つのサブ画素はフルカラー表示を構成する赤色、緑色、青色にそれぞれ対応することを特徴とする画面入力機能付き画像表示装置。
【請求項７】
請求項６において、
前記Ｘアドレスセンサ回路とＹアドレスセンサ回路は、垂直方向に隣接する青色サブ画素の隣に配置されていることを特徴とする画面入力機能付き画像表示装置。
【請求項８】
請求項５において、
前記水平方向に並べられた複数のサブ画素は４つであり、該４つのサブ画素はフルカラー表示を構成する赤色、緑色、青色のそれぞれと、白色に対応することを特徴とする画面入力機能付き画像表示装置。
【請求項９】
請求項８において、
前記Ｘアドレスセンサ回路とＹアドレスセンサ回路は、垂直方向に隣接する白色サブ画素の隣に配置されていることを特徴とする画面入力機能付き画像表示装置。
【請求項１０】
請求項５において、
前記Ｘアドレスセンサ回路とＸアドレス出力線の間、および前記Ｙアドレスセンサ回路とＹアドレス出力線の間にスイッチを設けたことを特徴とする画面入力機能付き画像表示装置。
【請求項１１】
請求項１０において、
前記スイッチは、前記ゲート線にゲート電極を接続した薄膜トランジスタであり、
前記ゲート線により選択されたタイミングで前記Ｘアドレスセンサ回路の出力、および前記Ｙアドレスセンサ回路の出力を、前記Ｘアドレス出力線および前記Ｙアドレス出力線に出力することを特徴とする画面入力機能付き画像表示装置。
【請求項１２】
請求項６において、前記サブ画素に対応する、赤色、緑色、青色は、ストライプ配列で形成されることを特徴とする画面入力機能付き画像表示装置。
【請求項１３】
請求項６において、前記サブ画素に対応する、赤色、緑色、青色は、モザイク配列で形成されることを特徴とする画面入力機能付き画像表示装置。
【請求項１４】
請求項５において、
前記Ｘアドレスセンサ回路とＹアドレスセンサ回路は、垂直方向に隣接する赤色サブ画素および緑色サブ画素および青色サブ画素の隣で、かつ当該サブ画素のそれぞれを覆う各カラーフィルタの外側に配置されていることを特徴とする画面入力機能付き画像表示装置。
【請求項１５】
請求項１または請求項５において、
前記画素は液晶表示画素であることを特徴とする画面入力機能付き画像表示装置。
【請求項１６】
請求項１または請求項５において、
前記画素はＥＬ表示画素であることを特徴とする画面入力機能付き画像表示装置。
【請求項１７】
請求項１６において、
前記画素は有機ＥＬ発光ダイオードであることを特徴とする画面入力機能付き画像表示装置。
【請求項１８】
請求項５において、
前記Ｘアドレスセンサ回路およびＹアドレスセンサ回路はＰＩＮダイオードからなり、ドレインおよびソース端子を有することを特徴とする画面入力機能付き画像表示装置。
【請求項１９】
請求項５において、
前記Ｘアドレスセンサ回路およびＹアドレスセンサ回路は薄膜トランジスタからなり、ドレインおよびゲートおよびソース端子を有することを特徴とする画面入力機能付き画像表示装置。
【請求項２０】
請求項１９において、
前記薄膜トランジスタの前記ゲートおよびソース端子が短絡されることを特徴とする画面入力機能付き画像表示装置。
【請求項２１】
請求項１９において、
前記薄膜トランジスタの前記ドレインおよびソース端子に並列に容量が接続されることを特徴とする画面入力機能付き画像表示装置。
【請求項２２】
請求項１８において、
前記ＰＩＮダイオードの前記ドレインおよびソース端子に並列に容量が接続されることを特徴とする画面入力機能付き画像表示装置。
【請求項２３】
請求項５において、前記Ｘアドレスセンサ回路および前記Ｙアドレスセンサ回路は薄膜トランジスタからなり、ドレインおよびゲートおよびソース端子を有し、前記画素選択用のゲート線が、前記ゲート端子に接続されることを特徴とする画面入力機能付き画像表示装置。
【請求項１】
絶縁基板に形成される画面の画素領域に対するタッチ操作で情報を入力する画面入力機能付き画像表示装置であって、
前記絶縁基板の主面で、前記画面を構成する複数の画素からなる画素領域における当該各画素のそれぞれは、前記画面側から入射する光の照射から遮蔽される画素スイッチ用の第１の薄膜トランジスタと、当該光を受ける光センサ用の第２の薄膜トランジスタと、保持容量および画素電極と、
を備え、
前記第１の薄膜トランジスタのドレイン電極又はソース電極に前記第２の薄膜トランジスタのソース電極又はドレイン電極を直列接続すると共に、
前記第２の薄膜トランジスタのドレイン電極又はソース電極に前記保持容量の一方の電極と前記画素電極を並列接続してなり、
前記第１の薄膜トランジスタのゲート電極に接続された画素選択用のゲート線と、
前記第２の薄膜トランジスタのゲート電極に接続されたセンサ制御線と、
前記第１の薄膜トランジスタのソース電極又はドレイン電極に接続されたデータ線と、
前記保持容量の他方の電極に接続されたストレージ線と、
を有し、
前記データ線と前記ストレージ線は、前記画素電極に印加する表示信号の伝送と前記第２の薄膜トランジスタのセンス信号の伝送を行うことを特徴とする画面入力機能付き画像表示装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記データ線と前記ストレージ線の一端に接続されて、前記表示信号の伝送と前記センス信号の伝送を切り替える切り替えスイッチを有することを特徴とする画面入力機能付き画像表示装置。
【請求項３】
請求項１において、
前記データ線を通して前記画素領域の垂直方向に並ぶ前記第２の薄膜トランジスタのセンス信号を入力するXアドレス検出回路と、
前記ストレージ線を通して前記画素領域の水平方向に並ぶ前記第２の薄膜トランジスタのセンス信号を入力するYアドレス検出回路と、
を有することを特徴とする画面入力機能付き画像表示装置。
【請求項４】
請求項１において、
前記Ｘアドレス検出回路の出力と前記Yアドレス検出回路の出力とに基いて、タッチの有無の判定とその位置アドレスを抽出する制御回路を有することを特徴とする画面入力機能付き画像表示装置。
【請求項５】
絶縁基板に形成される画面の画素領域に対するタッチ操作で情報を入力する画面入力機能付き画像表示装置であって、
前記絶縁基板の主面で、前記画面を構成する複数の画素からなる画素領域における当該各画素のそれぞれは、前記画面側から入射する光の照射から遮蔽される画素スイッチ用の薄膜トランジスタと、当該薄膜トランジスタのソース電極又はドレイン電極に保持容量の一方の電極および画素電極とを並列接続して、水平方向に並べられた複数のサブ画素と、垂直方向に隣接する前記複数のサブ画素の一方に対して設けられて前記光を受けるＸアドレスセンサ回路と、他方に対して設けられて前記光を受けるＹアドレスセンサ回路とから構成され、
前記画素スイッチ用の薄膜トランジスタのゲート電極に接続された画素選択用のゲート線と、
前記画素スイッチ用の薄膜トランジスタのソース電極又はドレイン電極に接続されたデータ線と、
前記保持容量の他方の電極に接続されたストレージ線と、
前記Ｘアドレスセンサ回路と前記Ｙアドレスセンサ回路は共に薄膜トランジスタで構成され、該薄膜トランジスタの各ドレイン電極又はソース電極は前記ストレージ線に接続され、
前記Ｘアドレスセンサ回路の薄膜トランジスタのソース電極又はドレイン電極に接続されたＸアドレス出力線と、
前記Ｙアドレスセンサ回路の薄膜トランジスタのソース電極又はドレイン電極に接続されたＹアドレス出力線と、
前記Ｘアドレス出力線の一端に接続されたＸアドレス検出回路と、
前記Ｙアドレス出力線の一端に接続されたＹアドレス検出回路と、
を有することを特徴とする画面入力機能付き画像表示装置。
【請求項６】
請求項５において、
前記水平方向に並べられた複数のサブ画素は３つであり、該３つのサブ画素はフルカラー表示を構成する赤色、緑色、青色にそれぞれ対応することを特徴とする画面入力機能付き画像表示装置。
【請求項７】
請求項６において、
前記Ｘアドレスセンサ回路とＹアドレスセンサ回路は、垂直方向に隣接する青色サブ画素の隣に配置されていることを特徴とする画面入力機能付き画像表示装置。
【請求項８】
請求項５において、
前記水平方向に並べられた複数のサブ画素は４つであり、該４つのサブ画素はフルカラー表示を構成する赤色、緑色、青色のそれぞれと、白色に対応することを特徴とする画面入力機能付き画像表示装置。
【請求項９】
請求項８において、
前記Ｘアドレスセンサ回路とＹアドレスセンサ回路は、垂直方向に隣接する白色サブ画素の隣に配置されていることを特徴とする画面入力機能付き画像表示装置。
【請求項１０】
請求項５において、
前記Ｘアドレスセンサ回路とＸアドレス出力線の間、および前記Ｙアドレスセンサ回路とＹアドレス出力線の間にスイッチを設けたことを特徴とする画面入力機能付き画像表示装置。
【請求項１１】
請求項１０において、
前記スイッチは、前記ゲート線にゲート電極を接続した薄膜トランジスタであり、
前記ゲート線により選択されたタイミングで前記Ｘアドレスセンサ回路の出力、および前記Ｙアドレスセンサ回路の出力を、前記Ｘアドレス出力線および前記Ｙアドレス出力線に出力することを特徴とする画面入力機能付き画像表示装置。
【請求項１２】
請求項６において、前記サブ画素に対応する、赤色、緑色、青色は、ストライプ配列で形成されることを特徴とする画面入力機能付き画像表示装置。
【請求項１３】
請求項６において、前記サブ画素に対応する、赤色、緑色、青色は、モザイク配列で形成されることを特徴とする画面入力機能付き画像表示装置。
【請求項１４】
請求項５において、
前記Ｘアドレスセンサ回路とＹアドレスセンサ回路は、垂直方向に隣接する赤色サブ画素および緑色サブ画素および青色サブ画素の隣で、かつ当該サブ画素のそれぞれを覆う各カラーフィルタの外側に配置されていることを特徴とする画面入力機能付き画像表示装置。
【請求項１５】
請求項１または請求項５において、
前記画素は液晶表示画素であることを特徴とする画面入力機能付き画像表示装置。
【請求項１６】
請求項１または請求項５において、
前記画素はＥＬ表示画素であることを特徴とする画面入力機能付き画像表示装置。
【請求項１７】
請求項１６において、
前記画素は有機ＥＬ発光ダイオードであることを特徴とする画面入力機能付き画像表示装置。
【請求項１８】
請求項５において、
前記Ｘアドレスセンサ回路およびＹアドレスセンサ回路はＰＩＮダイオードからなり、ドレインおよびソース端子を有することを特徴とする画面入力機能付き画像表示装置。
【請求項１９】
請求項５において、
前記Ｘアドレスセンサ回路およびＹアドレスセンサ回路は薄膜トランジスタからなり、ドレインおよびゲートおよびソース端子を有することを特徴とする画面入力機能付き画像表示装置。
【請求項２０】
請求項１９において、
前記薄膜トランジスタの前記ゲートおよびソース端子が短絡されることを特徴とする画面入力機能付き画像表示装置。
【請求項２１】
請求項１９において、
前記薄膜トランジスタの前記ドレインおよびソース端子に並列に容量が接続されることを特徴とする画面入力機能付き画像表示装置。
【請求項２２】
請求項１８において、
前記ＰＩＮダイオードの前記ドレインおよびソース端子に並列に容量が接続されることを特徴とする画面入力機能付き画像表示装置。
【請求項２３】
請求項５において、前記Ｘアドレスセンサ回路および前記Ｙアドレスセンサ回路は薄膜トランジスタからなり、ドレインおよびゲートおよびソース端子を有し、前記画素選択用のゲート線が、前記ゲート端子に接続されることを特徴とする画面入力機能付き画像表示装置。
【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２２】
【図２３】
【図２４】
【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２２】
【図２３】
【図２４】
【公開番号】特開２００８−２０３５０７（Ｐ２００８−２０３５０７Ａ）
【公開日】平成２０年９月４日（２００８．９．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３９２７２（Ｐ２００７−３９２７２）
【出願日】平成１９年２月２０日（２００７．２．２０）
【出願人】（５０２３５６５２８）株式会社 日立ディスプレイズ (2,552)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年９月４日（２００８．９．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年２月２０日（２００７．２．２０）
【出願人】（５０２３５６５２８）株式会社 日立ディスプレイズ (2,552)
【Ｆターム（参考）】
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