JPH1175101A - 電気光学装置及びその動作方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 アクティブマトリクス型のイメージセンサで
捉えた画像を液晶ディスプレイで表示する構成における
消費電力を低減する。 【解決手段】 ＭＯＳ型撮像素子を用いたアクティブマ
トリクス型のイメージセンサにおいて、１画素１０１を
２分割する。一方の単位画素群ＲＧＢは、順信号を出力
し、他方の単位画素群は反転信号を出力する。こうする
ことで、イメージセンサからの出力で液晶ディスプレイ
を直接駆動する際に、反転動作を簡単に実現することが
できる。特に順真号と反転信号との対称性を良いものと
できるので、動画を扱う場合に有利となる。そして、簡
単な構成と動作を実現することで、低消費電力化を実現
することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本明細書で開示する発明は、
アクティブマトリクス型のイメージセンサとアクティブ
マトリクス型の表示ディスプレイとを備えた構成に関す
る。具体的には、アクティブマトリクス型のイメージセ
ンサで捉えた画像をリアルタイムで液晶ディスプレイに
表示する機能を有する構成に関する。

【０００２】なお、アクティブマトリクス型というの
は、マトリクス状に配置された各画素のそれぞれにＴＦ
Ｔに代表されるアクティブ素子が配置された構造として
定義される。

【０００３】

【従来の技術】マルチメディア時代の到来に従い、画像
情報を取り扱うことができる情報端末機器が必要とされ
ている。

【０００４】また、画像情報を取り扱う機器として、デ
ジタルカメラと称される構成も知られている。この構成
は、静止画像をメモリーや磁気ディスクに保存できる機
能を有し、また画像をデジタル処理できる機能を有して
いる。

【０００５】このような画像情報を取り扱う機器におい
ては、画像情報を取り込むための受像部と、取り込んだ
画像を表示する表示部とを備える必要がある。

【０００６】一般に画像情報を取り込む手段として、Ｃ
ＣＤカメラが利用される。また、画像情報を表示する手
段としてＬＣＤパネルが利用される。

【０００７】ＣＣＤカメラで取り込まれた画像の信号
は、そのままでは液晶ディスプレイに直接入力できな
い。

【０００８】これは、ＣＣＤからの出力は、ＲＧＢに分
離されていない時系列信号であるが、液晶ディスプレイ
では、ＲＧＢそれぞれの信号が個別に必要とされるから
である。

【０００９】さらに液晶ディスプレイでは、液晶の劣化
を防ぐために所定のタイミングで印加電圧の極性を反転
させる必要があるが、ＣＣＤからの出力フォーマットは
そのようになっていない。この点でもＣＣＤカメラで取
り込まれた画像の信号は、そのままでは液晶ディスプレ
イに直接入力できない。

【００１０】そこで一般的な構成としては、ＣＣＤカメ
ラからの出力をＡ／Ｄ変換回路でデジタル信号に変換
し、それに対して各種デジタル処理を施し、さらにＤ／
Ａ変換回路で液晶ディスプレイを駆動するためのアナロ
グ信号を生成する構成が採られている。

【００１１】デジタル処理を施せば、画像の各種補正や
加工（ズームや色彩補正等の処理）を簡単に実現するこ
とができる。しかしながらそのためには複雑な回路が必
要とされる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】携帯型の情報処理端末
は、携帯型であるが故にバッテリーで動作できることが
望まれる。当然のことながら、低消費電力であることが
望まれる。

【００１３】例えば、デジタルカメラにおいて、動作時
間が数十分しかないようでは、実用性が低くなってしま
う。このことは、ビデオカメラや携帯型の情報処理端末
においても同じである。

【００１４】電力を主に消費するのは、ＣＣＤカメラ
部、液晶ディスプレイ部、画像処理回路部である。

【００１５】液晶ディスプレイでの消費電力を低減する
には、パネル形式として反射型のものを採用すればよ
い。液晶ディスプレイでの消費電力の大部分は、バック
ライトで消費される電力であるから、反射型とすること
で消費電力を大きく削減することができる。

【００１６】他方、ＣＣＤカメラは、複数の電源電圧を
必要とし、また比較的高電圧を必要とすることから、比
較的多くの電力を消費する。

【００１７】また、デジタル信号を処理する画像処理回
路もまた消費電力が大きい。画像処理回路には、ＣＣＤ
カメラからの信号出力を液晶ディスプレイに入力できる
信号に変換するために、カラー信号の分離や並び変え
（タイミングを変更する）といった機能が要求される。
このような動作を行わせる場合、多くの電力を消費する
ものとなってしまう。

【００１８】ＣＣＤカメラや画像処理回路においては、
消費電力を低減する回路を開発する努力がなされている
が、そもそも信号の帯域が広いビデオ信号を処理する回
路においては、消費電力を大きく低減することは困難で
あるのが現状である。

【００１９】また、画像処理回路は、ＩＣ化されている
とはいえ、それなりに大きな面積を占めており、それが
全体構成をコンパクトにする上で障害となっている。

【００２０】また、画像処理回路では、発熱もかなりの
ものとなるため、その対策を施すことも必要となってい
る。

【００２１】本明細書で開示する発明では、受像部と表
示部を備えた構成において、消費電力を極力低減させた
構成を提供することを課題とする。また、構成を極力簡
略化することを課題とする。

【００２２】

【課題を解決するための手段】本明細書で開示する発明
では、受像部であるイメージセンサから出力される信号
でもって直接液晶ディスプレイを駆動できるような構成
を採用する。

【００２３】即ち、イメージセンサからの信号（アナロ
グ信号）をデジタル処理せずに、直接液晶ディスプレイ
入力するような構成とする。

【００２４】こうすることで、複雑な信号処理回路を省
き、構成を簡略化するとともに低消費電力化を達成す
る。

【００２５】そのために、本明細書で開示する発明で
は、液晶ディスプレイの反転駆動を考慮した画素配置を
アクティブマトリクス型のイメージセンサに採用する。

【００２６】具体的には、液晶ディスプレイの１つの画
素に対応させて、イメージセンサ側の画素を順出力用の
ものと反転出力用のものとに分離した構成とする。

【００２７】即ち、液晶ディスプレイの１画素に対応し
て、イメージセンサでは、順出力用のものと反転出力用
のものとの２画素を配置する。

【００２８】この構成では、液晶ディスプレイの１画素
に情報の書込みを行うためのイメージセンサからの出力
は、順出力用のものと反転出力用のものとの２画素から
のものとなる。この２画素からの出力は、互いに極性の
反転した信号に変換され、１画素分を表示を２タイミン
グ分けて表意する。

【００２９】ここで、上記イメージセンサの２画素の配
置を隣合ったものとすれば、タイミングを適当に設定す
ることで、両者の出力は、ほとんど同じものとなる。即
ち、順出力と反転出力とでほとんど同じ信号波形が得ら
れる。（これを本明細書では、相似な波形と定義する）

【００３０】こうすると、順出力と反転出力との信号の
対称性を極めて高くできるので、液晶ディスプレイをフ
レーム反転モードや走査線反転モードでもって駆動した
場合に動作を理想的なものとできる。このことは、高速
動画をイメージセンサで受像して、それを表示する場合
等に有効なものとなる。

【００３１】本明細書で開示する発明の一つは、アクテ
ィブマトリクス型のイメージセンサと、アクティブマト
リクス型の液晶ディスプレイと、を有し、前記液晶ディ
スプレイの１つの単位画素に対応して、前記イメージセ
ンサには２つの単位画素が設けられ、前記２つの単位画
素は隣合って配置され、所定のタイミングにおいて前記
液晶ディスプレイの１つの単位画素には、前記イメージ
センサの２つの単位画素からの画像情報が連続して書き
込まれ、前記２つの単位画素からの出力の一方は、その
極性が他方の出力に対して反転させられて前記液晶ディ
スプレイに入力されることを特徴とする電気光学装置で
ある。

【００３２】上記構成において、任意に選択された液晶
ディスプレイの１つの単位画素と、該単位画素に対応す
るイメージーセンサの２つの単位画素とは、それぞれの
アクティブマトリクス回路内での位置が対応関係にある
ようにする。

【００３３】また、任意に選択された液晶ディスプレイ
の１つの単位画素と、該単位画素に対応するイメージー
センサの２つの単位画素とは、イメージセンサで取り込
まれ、さらに液晶ディスプレイで表示される画像の同一
の部分に対応するものとする。

【００３４】こうすると、隣合って配置された２つの単
位画素からの画像情報を含む信号波形は、互いに相似な
のとなる。

【００３５】例えば、図１に示すようなアクティブマト
リクス型のイメージセンサにおいて、奇数行の画素群で
読み取られた画像と偶数行の画素群で読み取られた画像
とは、相似なものとなる。

【００３６】他の発明の構成は、２Ｎ個の単位画素を有
するアクティブマトリクス型のイメージセンサと、Ｎ個
の単位画素を有するアクティブマトリクス型の液晶ディ
スプレイと、を有し、前記イメージセンサに配置された
Ｎ個の単位画素から出力される信号は、他の単位画素か
ら出力される信号に対してその極性を反転させる回路を
介して前記液晶ディスプレイに入力されることを特徴と
する電気光学装置である。

【００３７】他の発明の構成は、２Ｎ個の単位画素を有
するアクティブマトリクス型のイメージセンサと、Ｎ個
の単位画素を有するアクティブマトリクス型の液晶ディ
スプレイと、を有し、イメージセンサには、Ｎ個の順出
力用の単位画素と、Ｎ個の反転出力用の単位画素とが配
置されており、順出力用の単位画素と反転出力用の単位
画素とは隣合って配置されていることを特徴とする。

【００３８】また、上記構成において、液晶ディスプレ
イの任意の１画素に対応して、イメージセンサには順出
力用の単位画素と反転出力用の２つの単位画素が組とな
って配置されており、前記２つの単位画素から出力され
る画像情報は、任意のタイミングにおいて前記液晶ディ
スプレイの任意の１画素に連続して書き込まれ、前記２
つの単位画素からの画像情報を含む信号は相似であり、
かつその極性が反対であることを特徴とする。

【００３９】他の発明の構成は、アクティブマトリクス
型のイメージセンサで捉えた画像をアクティブマトリク
ス型の液晶ディスプレイで表示する方法であって、前記
イメージセンサには、液晶ディスプレイの１つの単位画
素に対応させて２つの単位画素が配置されており、前記
液晶ディスプレイの任意の１つの単位画素において、
（１）所定のタイミングでもって所定の画像情報が書き
込まれるステップと、（２）前記（１）のステップで書
き込まれた画像情報を所定の期間保持した後に前記画像
情報と相似な画像情報を書き込むステップと、を含み、
前記（１）及び（２）のステップにおける画像情報を含
む２つの信号は、その極性が互いに逆であることを特徴
とする電気光学装置の動作方法である。

【００４０】この動作においては、イメージセンサの２
つの単位画素は、隣合って配置されており、前記（１）
及び（２）のステップにおける画像情報を含む２つの信
号は、その波形が相似なものとなる。

【００４１】

【発明の実施の形態】ここでは、液晶ディスプレイを行
反転モードで動作させる場合の例を示す。

【００４２】図１に２×３画素のアクティブマトリクス
型のイメージセンサの概略の構成を示す。

【００４３】図１には、６個の単位画素でもって構成さ
れた画素（その１つは１０１で示される）を６つ備えた
２×３画素の構成が示されている。

【００４４】例えば画素１０１は、６つの単位画素(R
₃₁₁ 、G₃₁₁、B₃₁₁、R₃₁₂、G₃₁₂、B₃₁₂) で構成されてい
る。

【００４５】なお、図では記載を簡単にするために、２
×３画素分しか記載されていないが、実際には、必要と
する画素数を備えた構成となっている。

【００４６】ここでは、ｍ行ｎ列のマトリクスを考え
る。（行は横方向に延在し、列は縦方向に延在する）

【００４７】この場合、単位画素は、一般的にＲ_mnp で
示される。ここで(m,n) は、画素の番地を示している。
(m,n) が同じ単位画素の集合が画素を構成する。そし
て、ｐは順出力と反転出力に対応する符号である。

【００４８】例えば、ｐ＝１の画素の出力が順出力とし
て液晶ディスプレイに入力されるならば、ｐ＝２の画素
の出力は、極性が反転されたものとして（反転出力とし
て）液晶ディスプレイに入力される。なお、信号の極性
の選択は任意であり、一方を順出力と定義すれば、他方
は反転出力となる。

【００４９】またＲＧＢは、Ｒｅｄ、Ｂｌｕｅ、Ｇｒｅ
ｅｎの各色素を示すものである。ここでは、カラー画像
を扱うことを前提とした構造となっている。仮にモノク
ロ画像を扱うものであるならば、ＲＧＢでなる組を１つ
の単位画素と考えればよい。

【００５０】図１に示すイメージセンサが特徴とするの
は、Ｒ_mnp で示される各単位画素において、ｐで識別さ
れる順出力用と反転出力用の２つの単位画素が存在する
点である。

【００５１】即ち、１画素の中にｐ＝１で示される順出
力用の単位画素群と、ｐ＝２で示される反転出力用の単
位画素群を備えている点である。

【００５２】この順出力用及び反転出力用の単位画素
は、隣合って配置されている。これは、２つの単位画素
において、相似な画像情報を捉えるためである。

【００５３】ここで相似というのは、全く同一の場合、
または同一と見なせる場合のことをいう。

【００５４】例えば、ある時点においてｐ＝１の単位画
素群で捉えられる画像は、ｐ＝２の単位画素群で捉えら
れる画像と、空間的には、１単位画素分ずれただけで、
またその画像情報を蓄積するタイミングも１フレームの
数百分の１だけ（1/2t_row で示される) ずれたものとな
る。この場合、２つの画像はほとんど同じものであると
見なすことができる。

【００５５】このような場合、ｐ＝１の単位画素群で捉
えられる画像の画像情報と、ｐ＝２の単位画素群で捉え
られる画像の画像情報とは、相似であるといえる。

【００５６】このような場合、２つの画像情報を含む信
号（イメージセンサからの出力）の波形は相似となる。
よって、その極性を反転させることで、理想的な反転信
号を生成することができる。

【００５７】図１に示す構成において、各単位画素は、
少なくとも１つのＭＯＳ型トランジスタを備えた光セン
サ構造を有している。この構造は、一般にＭＯＳ型固体
撮像素子と称されている。

【００５８】ＭＯＳ型撮像素子を採用した単位画素構造
の最も簡単な例としては、１つのフォトダイオードと、
１つのスイッチング用のＭＯＳ型トランジスタとを備え
た構造を挙げることができる。

【００５９】なお、イメージセンサの技術分野において
は、一般にこの構造がパッシブ型と称される。しかし、
ここでは、各画素にアクティブ素子を備えた構造をアク
ティブ型と定義する。

【００６０】また、ＭＯＳ型撮像素子を採用した他の単
位画素構造の例としては、フォトダイオードで蓄積され
た電荷を電位変化として検出し、それを増幅する形式が
知られている。

【００６１】この構造では、各画素に検出用、リセット
用、増幅用の少なくとも３つのＭＯＳ型トランジスタが
必要とされる。

【００６２】図２に示すのは、図１に示すイメージセン
サと組となる液晶ディスプレイの概略の構成である。

【００６３】図２に示す構成においては、２０１で示す
画素は、ＲＧＢに対応する３つの単位画素（その一つは
２０２で示される）で構成れている。

【００６４】各単位画素の番地は、Ｒ_mnで示される。
(m,n) で示される番地は、イメージセンサの単位画素の
配置に対応する。

【００６５】なお、図では記載を簡単にするために、２
×３画素分しか記載されていないが、実際には、必要と
する画素数を備えた構成となっている。

【００６６】図２に示す液晶ディスプレイは、アクティ
ブマトリクス型と称されるもので、各単位画素には、少
なくとも一つのスイッチング用のＭＯＳ型薄膜トランジ
スタを備えている。

【００６７】図１と図２を見れば明らかなように、イメ
ージセンサの１画素は、液晶ディスプレイの１画素に比
較して、２倍の単位画素を備えている。

【００６８】これは、液晶ディスプレイの１単位画素に
対応して、イメージセンサでは、順出力用と反転出力用
との２つの単位画素が配置されているからである。

【００６９】そして、液晶ディスプレイの１単位画素
と、それに対応して設けられたイメージセンサの２つの
単位画素とは、互いのアクティブマトリクス回路におい
て、同じ番地に配置されている。

【００７０】図１に示すイメージセンサと図２に示す液
晶ディスプレイとは、図３に示す変換回路を介して接続
される。

【００７１】図１に示すイメージセンサのＲＧＢの出力
は、それぞれ図３に示す変換回路のＲＧＢに対応する回
路に入力される。

【００７２】そして、図３の変換回路のＲＧＢそれぞれ
の出力は、図２に示す液晶ディスプレイのＲＧＢそれぞ
れの入力部分に接続される。

【００７３】以下に図１のイメージセンサで捉えた画像
を図２の液晶ディスプレイで表示する場合の動作例を示
す。ここでは、行反転という液晶表示モードを利用する
場合の例を示す。

【００７４】ここでは、１フレームという概念を液晶デ
ィスプレイの(1,1) 番地((Ｒ₁₁、Ｇ₁₁、Ｂ₁₁) で示され
る単位画素群）の画素から(m,n) 番地の画素（画面の一
番右下の画素）に画像情報を書き込むのに必要な時間と
して定義する。

【００７５】従って、１フレームの時間で１画面の表示
が行われることになる。一般に１秒間に３０フィールド
あるいは６０フィールドの動作が行われ、画像の表示が
行われる。

【００７６】図４（Ａ）に示すのは、あるフレームにお
けるイメージセンサの情報読出タイミングを示したもの
である。

【００７７】ｔ_row で示される期間は、液晶ディスプレ
イの１行に画像情報を書き込む時間である。また、ｔ_A
で示される期間がイメージセンサの光センサに画像情報
が蓄積される時間である。なお、ｔ_A は１フレームの時
間に一致する。

【００７８】まず第１の１フレームにおいて、イメージ
センサの１行目から順に画像情報の読出が行われる。こ
の動作は、垂直シフトレジスタの動作に従って行われ
る。

【００７９】イメージセンサにおける所定の１つの行の
動作は、液晶ディスプレイの所定の１つの行に画像情報
を書き込む時間ｔ_row の半分の時間で行われる。よっ
て、イメージセンサの２つの行における画像情報の読出
時間の合計が液晶ディスプレイの１行に画像情報を書き
込む時間に対応する。

【００８０】イメージセンサの１つの行から画像情報を
読みだす時間（１／２ｔ_row ）においては、その行を構
成する単位画素群から水平シフトレジスタの動作に従っ
て、順次画像情報が読みだされる。

【００８１】ここで、１つの単位画素から情報を読みだ
すのに必要な時間がｔ_s である。

【００８２】ここで所定の時点における動作を考える。
まず、イメージセンサの１行目から画像情報が読み出さ
れる。この画像情報の読出は、図１に示す水平シフトレ
ジスタの動作に従って、１／２ｔ_row の期間において、
順次行われる。

【００８３】この出力は、図３に示す変換回路を経て、
図２に示す液晶ディスプレイに入力される。そして、液
晶ディスプレイの１行目にその画像情報は書き込まれ
る。

【００８４】この時点において切替スイッチは、''１''
となっている。即ち、最初の１／２ｔ_row の期間におい
て、切替スイッチは、''１''となっている。

【００８５】液晶ディスプレイの単位画素に書き込まれ
た画像情報は、ほぼ１／２ｔ_row の期間においてその単
位画素において保持される。

【００８６】次に図１に示す構成の垂直シフトレジスタ
の動作に従って、イメージセンサの２行目の画像情報が
読み出され、再度液晶ディスプレイの１行目にその画像
情報は順次書き込まれる。

【００８７】この時、図４（Ｂ）に示すように極性切替
えスイッチは、''２''に切り替わっている。即ち、次の
１／２ｔ_row の期間において、切替スイッチは、''２''
となっている。

【００８８】イメージセンサの１行目と２行目の画像情
報は、空間的には１画素分、時間的には１／２ｔ_row 分
だけずれている。しかし、このずれは僅かなものであ
り、実質的に２つの画像情報は同じものと見なすことが
できる。

【００８９】従って、液晶ディスプレイの１行目にｔ
_row の時間で書き込まれる画像情報は時間的に２分割さ
れて書き込まれ、しかもそれは、最初の１／２ｔ_row の
期間に書き込まれた画像情報と相似（実質的に同一）な
画像情報が、その信号の極性が反転した形で再度後の１
／２ｔ_row の期間に書き込まれるという形となる。

【００９０】上記２つの画像情報は、それぞれイメージ
センサの１行目の画素群から得られたものと、２行目の
画素群から得られたものである。

【００９１】こうして、次はイメージセンサの３行目と
４行目の画像情報を液晶ディスプレイの２行目に書込
み、さらに次はイメージセンサの５行目と６行目の画像
情報を液晶ディスプレイの３行目に書込み、という動作
を順次行い、１フレームが終了する。

【００９２】ＲＧＢの信号はそれぞれ独立してイメージ
センサから出力される。そして、液晶ディスプレイに
は、ＲＧＢそれぞれの信号が、並列のタイミングで入力
され、カラー画像が形成される。

【００９３】イメージセンサの動作と液晶ディスプレイ
の動作とは、同期したものとなるが、一般に信号処理時
間の遅延は存在するので、その分ずれたものとなる。し
かしこのずれは、人間には感知されず、実質的にイメー
ジセンサで捉えた画像をリアルタイムで表示する構成を
実現できる。

【００９４】この構成においては、液晶ディスプレイの
一つの画素に対して、イメージセンサ側に順信号用と反
転信号用の２つの画素を用意することで、反転動作を簡
単な構成で実現することができる。

【００９５】また、実質的に実質的に同じ波形で極性が
逆の信号が連続して液晶ディスプレイの１画素に入力す
るので、液晶劣化や画像の劣化を極力抑えた動作を行わ
すことができる。

【００９６】そして、構成と動作が簡略化されること
で、消費電力を従来のデジタル処理回路を用いていた場
合に比較して大きく低減することができる。

【００９７】

【実施例】 〔実施例１〕本実施例では、図１に示すようなイメージ
センサと図２に示すような液晶ディスプレイとを備えた
装置の例を示す。

【００９８】ここでは、デジタルスチールカメラの例を
示す。図５には、その概略の構成を示す。また、図６に
は概略の等価ブロック図を示す。

【００９９】図５に示す（Ａ）及び（Ｂ）は、見る角度
を１８０度異ならせた場合のものである。

【０１００】図５に示す構成は、本体１１０１にアクテ
ィブマトリクス型のイメージセンサが配置された受光部
１１０２とその裏面側に配置されたアクティブマトリク
ス型の液晶ディスプレイでなる表示部、さらに操作スイ
ッチ１１０５、シャッター１１０４、ストロボ１１０３
を備えている。

【０１０１】ここでイメージセンサは、ＴＦＴで構成し
たＭＯＳ型撮像素子を各画素に配置したものでもよい
し、単結晶ウエハーを用いたＭＯＳ型撮像素子を各画素
に配置したものでもよい。

【０１０２】液晶ディスプレイとしては、ＴＦＴを各画
素に配置し、さらに周辺駆動回路をも同一基板（ガラス
基板または石英基板）上に集積化した構成を有してい
る。

【０１０３】受光部１１０２のイメージセンサで捉えた
像は、図３に示すように変換回路でもって液晶ディスプ
レイを駆動する信号に変換され、リアリタイムで液晶デ
ィスプレイに映し出される。この状態では、図６の３０
２で示す部分が動作する。

【０１０４】そして、使用者の判断により、シャッター
１１０４が押され、そのタイミングで静止画像がデジタ
ル処理回路に取り込まれデジタル処理される。そして、
さらにその画像情報はメモリに取り込まれる。

【０１０５】このシャッター１１０４が押された瞬間に
３０１で示す回路が動作する。それまでは、回路３０１
は待機状態となっている。

【０１０６】こうすることで、消費電力の大きいデジタ
ル処理回路を常に動作させなくてもよい構成とすること
ができる。

【０１０７】全体として見れば、シャッターを押してい
る時間は、僅かな時間である。従って、その時間または
それに必要な時間だけ３０１で示す回路が動作するよう
な構成とすることにより、低消費電力を達成することが
できる。

【０１０８】本実施例に示す回路構成は、ガラス基板や
石英基板上に形成されるＴＦＴ（薄膜トランジスタ）で
もって構成することができる。これは、回路が簡単であ
ることが第１にある。また、トランジスタに高速動作が
要求されるデジタル信号処理が必要とされないことも大
きな要因である。

【０１０９】なお、本実施例に示す回路構成は、通常の
ＩＣを用いて構成することも当然できる。この場合で
も、全体を構成を簡略化させ、さらに低消費電力化を得
ることができる。

【０１１０】〔実施例２〕本実施例は、図１に示すよう
なイメージセンサと図２に示すような液晶ディスプレイ
とを同一基板上に集積化した構成を示す。

【０１１１】本実施例では、図７に示すような携帯型の
情報処理端末の例を示す。

【０１１２】図７に示す構成においては、本体１００１
にアクティブマトリクス型の液晶表示装置でなる表示部
１００２、アクティブマトリクス型のイメージセンサを
備えた受光部１００３、マイク１００４、スピーカー１
００５を備えている。

【０１１３】情報の入力は、マイク１００４から音声情
報を、受光部１００３から画像情報を入力する。また表
示部１００２に備えられたタッチセンサーを介して入力
ペン１００６から直接文字情報の入力や各種操作を行わ
すことができる。

【０１１４】受光部１００３で捉えた像は、表示部１０
０２に実用上リアルタイムに表示させることができる。

【０１１５】本実施例に示す構成においては、表示部に
配置されるアクティブマトリクス型の液晶表示装置のア
クティブマトリクス回路と、受光部に配置されるアクテ
ィブマトリクス型のイメージセンサのアクティブマトリ
クス回路とを同一基板上に集積化したものとしている。

【０１１６】〔実施例３〕本実施例では、同一基板上に
イメージセンサと液晶ディスプレイとを集積化した場合
の構造を示す。

【０１１７】図８に構成の概略を示す。図８に示すの
は、同一基板上にアクティブマトリクス型の液晶表示装
置とアクティブマトリクス型のイメージセンサとを集積
化したものである。

【０１１８】図８に示す構成において、４０１と４０２
とが一対のガラス基板である。この一対のガラス基板の
間に液晶４０５が挟んで保持されてる。

【０１１９】液晶４０５は、シール材４０８によって封
じ込められている。なお、シール材４０８は一対のガラ
ス基板４０１と４０２とを一定の間隔で保持する機能も
有している。

【０１２０】図８に示す構成において、液晶表示部に
は、偏光板４０３、４０７、アクティブマトリクス回路
４０６、液晶４０５、対向電極４０４、が配置されてい
る。

【０１２１】また、イメージセンサー部には、アクティ
ブマトリクス型のイメージセンサ回路４０９が配置され
ている。４１０は、液晶が充填されず、単なる隙間とし
て存在している。

【０１２２】４１１は、レンズ４１２を支える台座であ
る。また、４１３は赤外光を遮蔽するためのフィルター
（ＩＲフィルター）である。

【０１２３】図８に示す構成においては、一方のガラス
基板４０１上にＴＦＴでもって液晶表示部のアクティブ
マトリクス回路４０６とイメージセンサ部のアクティブ
マトリクス回路４０９とが集積化されている。

【０１２４】２つのアクティブマトリクス回路の電気的
な接続は、図３に示すような変換回路を介してなされて
いる。

【０１２５】図８には示されていないが、図３に示すよ
うなオペアンプでなる変換回路もガラス基板４０１上に
形成されたＴＦＴでもって構成されている。

【０１２６】図９に図８に示す構成の細部の作製工程を
示す。ここでは、ガラス基板上にイメージセンサ部に配
置されるＴＦＴと液晶表示部に配置されるＴＦＴとを同
時に作製する場合の例を示す。

【０１２７】まず、ガラス基板５０１上に図示しない非
晶質珪素膜を減圧熱ＣＶＤ法によって５０ｎｍの厚さに
成膜する。

【０１２８】ここでは、非晶質珪素膜をガラス基板上に
直接成膜する場合の例を示すが、ガラス基板上に酸化珪
素膜や酸化窒化珪素膜等を下地膜として成膜し、その上
に非晶質珪素膜を成膜する構成としてもよい。

【０１２９】次にレーザー光の照射を行うことにより、
この図示しない非晶質珪素膜を結晶化させる。

【０１３０】結晶化の技術としては、加熱処理や強光の
照射による方法を採用してもよい。

【０１３１】図示しない結晶性珪素膜を得たら、その膜
をパターニングして、図９（Ａ）の５０２及び５０３で
示すパターンを得る。

【０１３２】次に図９（Ｂ）に示すようにゲイト絶縁膜
として機能する酸化珪素膜５０４をプラズマＣＶＤ法に
より、１００ｎｍの厚さに成膜する。

【０１３３】さらにヘビードーピングして抵抗を下げた
Ｎ型の微結晶珪素膜を減圧熱ＣＶＤ法で成膜し、さらに
それをパターニングすることにより、ゲイト電極５０５
と５０６とを形成する。

【０１３４】ゲイト電極の材料としては、各種シリサイ
ド材料や金属材料等を用いることができる。また、金属
材料と珪素材料との積層構造を用いることもできる。

【０１３５】次にゲイト電極５０５と５０６とをマスク
として、プラズマドーピング法により、燐のドーピング
を行う。

【０１３６】ここでは、Ｎチャネル型のＴＦＴを作製す
る場合の例を示すので、燐のドーピングを行う例を示す
が、Ｐチャネル型のＴＦＴを作製するのであれば、ボロ
ンのドーピングを行う。

【０１３７】また、Ｎチャネル型のＴＦＴとＰチャネル
型のＴＦＴとを作製する場合は、選択的なドーピングを
行うことで、２つの導電型のＴＦＴを作り分ける。

【０１３８】ここでは、５０７、５０９、５１０、５１
２の領域に燐のドーピングが行われる。また、５０８、
５１１の領域にはドーピングは行われない。

【０１３９】ここで、イメージセンサ部のＴＦＴにおい
て、５０７がソース領域、５０９がドレイン領域、５０
８がチャネル領域となる。

【０１４０】また、液晶表示部のＴＦＴにおいて、５１
０がソース領域、５１７がドイレン領域、５１１がチャ
ネル領域となる。

【０１４１】こうして図９（Ｂ）に示す状態を得る。次
に層間絶縁膜として酸化珪素膜５１３をプラズマＣＶＤ
法により、３００ｎｍの厚さに成膜する。

【０１４２】次にコンタクトホールの形成を行い。イメ
ージセンサ部のＴＦＴのソース電極５１４とドレイン電
極５１５とを形成する。また、液晶表示部のＴＦＴのソ
ース電極５１６とドレイン電極５１７とを形成する。
（図９（Ｃ））

【０１４３】上記のソース電極とドレイン電極とは、ス
パッタ法で成膜したチタン膜とアルミニウム膜とチタン
膜との積層膜でもって構成する。

【０１４４】次にアクリル樹脂膜５１８をスピンコート
法でもって成膜する。アクリル樹脂膜の表面は平坦にな
るように条件を設定する。またその膜厚は、最小の部分
で６００ｎｍとなるようにする。

【０１４５】次にコンタクトホールの形成を行い、チタ
ン膜でもって電極５１９とＢＭ（ブラックマトリクス）
５２０を形成する。（図９（Ｃ））

【０１４６】この図示しないチタン膜は、イメージセン
サ部においては、光電変換層の一方の電極となる。ま
た、液晶表示部においては、ＢＭを構成する。

【０１４７】次に図示しないアクリル樹脂膜を成膜し、
さらにこの樹脂膜をパターニングすることにより、５２
２で示されるアクリル樹脂膜を形成する。

【０１４８】次に非晶質珪素膜をプラズマＣＶＤ法でも
って成膜し、さらにこの膜をパターニングすることによ
り、５２１で示す非晶質珪素膜を形成する。この非晶質
珪素膜５２１は、光電変換層として機能する。

【０１４９】次にアクリル樹脂膜５２２にコンタクトホ
ールを形成し、画素電極としてＩＴＯ電極５２４を形成
する。さらに同時にＩＴＯ電極５２３を形成する。

【０１５０】この構成においては、イメージセンサ部の
ＴＦＴの出力（ドレイン）には、一方の電極５１９、光
電変換層５２１、他方電極５２３とで構成される光電変
換装置（光センサ）が接続されている。

【０１５１】また、液晶表示部においては、ＴＦＴの出
力（ドレイン）に画素電極５２４が接続されている。

【０１５２】こうして同じ工程で同時に同一基板上に作
製されたＴＦＴでもって、イメージセンサ部と液晶表示
部とを構成することができる。

【０１５３】ここでは、アクティブマトリクス型を有す
るイメージセンサ部と液晶表示部との画素部分に配置さ
れるＴＦＴに関して示した。実際には、さらに周辺駆動
回路や変換回路等も同一基板上に集積化される。

【０１５４】図９からも明らかなように、本実施例にお
いては、イメージセンサ部と液晶表示部とを同一基板上
に集積化した構成とすることができる。このような構成
は、構造の簡略化、低生産コスト化を目指す構成には有
用なものとなる。

【０１５５】また、ＴＦＴの構造としては、本実施例に
示すようなゲイト電極が活性層の上部にあるトップゲイ
ト型の形式の他に、ゲイト電極が活性層と基板との間に
あるボトムゲイト型であってもよい。また、トップゲイ
ト型とボトムゲイト型とを同一基板上に作り分けた構成
としてもよい。

【０１５６】〔実施例４〕一般にイメージセンサの出力
は、画像を構成する光信号の入射に対してリニアでな
い。あるいはリニアでない領域を有している。

【０１５７】そこで一般には、 （１）出力が入力に対してリニアと見なせる領域を用い
る。 （２）イメージセンサの出力のリニアでない領域を補正
し、最終的な出力がリニアになるような電気的な処理を
施す。といった構成が採用される。

【０１５８】一般にデジタル信号に対して、上記の構成
が実施例されている。しかし、デジタル信号を扱うこと
は、回路構成が複雑化し、また消費電力が増大する要因
となる。

【０１５９】本実施例は、図３に示す変換回路のオペア
ンプ回路の増幅率を入力信号の強度によって変化させる
構成とする。

【０１６０】即ち、イメージセンサの出力の非線形性と
逆の非線形性を有した増幅率とすることで、最終的な出
力をリニアなものとする。

【０１６１】このような構成は、オペアンプ回路のフィ
ードバック回路を工夫することで実現することができ
る。

【０１６２】

【発明の効果】本明細書で開示する発明を利用すること
で、受像部と表示部を備えた構成において、消費電力を
極力低減させた構成を提供することができる。

【０１６３】本明細書では、液晶ディスプレイの１画素
に供給する画像信号の順信号と反転信号に対応させて、
イメージセンサ側に２つの画素を用意し、この２つの画
素のそれぞれで順信号と反転信号を生成し、それを液晶
ディスプレイの１画素に２タイミングに分けて供給して
いる。

【０１６４】こうすると、デジタル処理を従わない簡単
な回路でもって、理想的な液晶ディスプレイの駆動を行
わすことができる。

【０１６５】特にこの構成では、デジタル信号処理を行
わないので、低消費電力を実現することができる。

【０１６６】そして、より簡単な構成でありなながら、
イメージセンサで捉えた画像を液晶ディスプレイに表示
する動作において、液晶の劣化を防止する反転動作を理
想に近い状態で行わすことができる。

【０１６７】また、回路構成は簡単で、消費電力が小さ
いので、発熱の問題に対しても有利な構成とすることが
できる。

【０１６８】本明細書で開示する発明は、特に高速動画
をイメージセンサで捉え、それをリアルタイムで液晶デ
ィスプレイに表示する場合に有効なものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 アクティブマトリクス型のイメージセンサの
概略を示す図。

【図２】 アクティブマトリクス型の液晶ディスプレイ
の概略を示す図。

【図３】 変換回路の概略を示す図。

【図４】 イメージセンサ及び切替えスイッチの動作の
タイミング関係を示す図。

【図５】 デジタルスチールカメラの概略を示す図。

【図６】 デジタルスチールカメラの構成を示すブロッ
ク図。

【図７】 情報処理端末の概要を示す図。

【図８】 液晶ディスプレイとイメージセンサとを集積
した構造の断面を示す図。

【図９】 液晶ディスプレイとイメージセンサとを集積
した構造におけるＴＦＴの作製工程を示す図。

【符号の説明】

４０１ ガラス基板 ４０２ ガラス基板 ４０３ 偏光板 ４０４ 対向電極 ４０５ 液晶 ４０６ アクティブマトリクス回路 ４０７ 偏光板 ４０８ 封止材 ４０９ アクティブマトリクス回路 ４１０ 空間 ４１１ レンズ支持台 ４１２ レンズ ５０１ ガラス基板 ５０２ 活性層 ５０３ 活性層 ５０４ ゲイト絶縁膜 ５０５ ゲイト電極 ５０６ ゲイト電極 ５０７ ドレイン領域 ５０８ チャネル領域 ５０９ ソース領域 ５１０ ソース領域 ５１１ チャネル領域 ５１２ ドレイン領域 ５１３ 層間絶縁膜（酸化珪素膜） ５１４ ドレイン電極 ５１５ ソース電極 ５１６ ソース電極 ５１７ ドレイン電極 ５１８ 層間絶縁膜（アクリル樹脂膜） ５１９ 電極 ５２０ ＢＭ（ブラックマトリクス） ５２１ 光電変換層（非晶質珪素膜） ５２２ 層間絶縁膜（アクリル樹脂膜） ５２３ 電極 ５２４ 画素電極

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】アクティブマトリクス型のイメージセンサ
   と、 アクティブマトリクス型の液晶ディスプレイと、 を有し、 前記液晶ディスプレイの１つの単位画素に対応して、前
   記イメージセンサには２つの単位画素が設けられ、 前記２つの単位画素は隣合って配置され、 所定のタイミングにおいて前記液晶ディスプレイの１つ
   の単位画素には、前記イメージセンサの２つの単位画素
   からの画像情報が連続して書き込まれ、 前記２つの単位画素からの出力の一方は、その極性が他
   方の出力に対して反転させられて前記液晶ディスプレイ
   に入力されることを特徴とする電気光学装置。
2. 【請求項２】請求項１において、 ２つの単位画素からの画像情報を含む信号波形は、互い
   に相似であることを特徴とする電気光学装置。
3. 【請求項３】請求項１において、 任意に選択された液晶ディスプレイの１つの単位画素
   と、 該単位画素に対応するイメージーセンサの２つの単位画
   素とは、 それぞれのアクティブマトリクス回路内での位置が対応
   関係にあることを特徴とする電気光学装置。
4. 【請求項４】請求項１において、 任意に選択された液晶ディスプレイの１つの単位画素
   と、 該単位画素に対応するイメージーセンサの２つの単位画
   素とは、 イメージセンサで取り込まれ、さらに液晶ディスプレイ
   で表示される画像の同一の部分に対応するものであるこ
   とを特徴とする電気光学装置。
5. 【請求項５】請求項１において、 アクティブマトリクス型のイメージセンサ及びアクティ
   ブマトリクス型の液晶ディスプレイにおいて、 各単位画素にはアクティブ素子が配置されていることを
   特徴とする電気光学装置。
6. 【請求項６】２Ｎ個の単位画素を有するアクティブマト
   リクス型のイメージセンサと、 Ｎ個の単位画素を有するアクティブマトリクス型の液晶
   ディスプレイと、 を有し、 前記イメージセンサに配置されたＮ個の単位画素から出
   力される信号は、他の単位画素から出力される信号に対
   してその極性を反転させる回路を介して前記液晶ディス
   プレイに入力されることを特徴とする電気光学装置。
7. 【請求項７】２Ｎ個の単位画素を有するアクティブマト
   リクス型のイメージセンサと、 Ｎ個の単位画素を有するアクティブマトリクス型の液晶
   ディスプレイと、 を有し、 イメージセンサには、 Ｎ個の順出力用の単位画素と、 Ｎ個の反転出力用の単位画素とが配置されており、 順出力用の単位画素と反転出力用の単位画素とは隣合っ
   て配置されていることを特徴とする電気光学装置。
8. 【請求項８】請求項７において、 液晶ディスプレイの任意の１画素に対応して、イメージ
   センサには順出力用の単位画素と反転出力用の２つの単
   位画素が組となって配置されており、 前記２つの単位画素から出力される画像情報は、任意の
   タイミングにおいて前記液晶ディスプレイの任意の１画
   素に連続して書き込まれ、 前記２つの単位画素からの画像情報を含む信号は相似で
   あり、かつその極性が反対であることを特徴とする電気
   光学装置。
9. 【請求項９】請求項７において、 アクティブマトリクス型のイメージセンサ及びアクティ
   ブマトリクス型の液晶ディスプレイにおいて、 各単位画素にはアクティブ素子が配置されていることを
   特徴とする電気光学装置。
10. 【請求項１０】アクティブマトリクス型のイメージセン
    サで捉えた画像をアクティブマトリクス型の液晶ディス
    プレイで表示する方法であって、 前記イメージセンサには、液晶ディスプレイの１つの単
    位画素に対応させて２つの単位画素が配置されており、 前記液晶ディスプレイの任意の１つの単位画素におい
    て、（１）所定のタイミングでもって所定の画像情報が
    書き込まれるステップと、（２）前記（１）のステップ
    で書き込まれた画像情報を所定の期間保持した後に前記
    画像情報と相似な画像情報を書き込むステップと、 を含み、 前記（１）及び（２）のステップにおける画像情報を含
    む２つの信号は、前記２つの単位画素からのものであ
    り、その極性が互いに逆であることを特徴とする電気光
    学装置の動作方法。
11. 【請求項１１】請求項１０において、 イメージセンサの２つの単位画素は、隣合って配置され
    ており、 前記（１）及び（２）のステップにおける画像情報を含
    む２つの信号は、その波形が相似であることを特徴とす
    る電気光学装置の動作方法。