ディスプレイ装置
【課題】２つのセンサ出力の差分による物体を検出する検出信号のＳ／Ｎ比を、さらに向上させる。
【解決手段】表示面２００Ａと、入力データに応じた強さの光を発生し表示面２００Ａに出力する光学素子（液晶素子）を含む画素領域ＰＡ１と、入射光をそれぞれ受光して光電変換する受光素子（第１および第２センサＳ１,Ｓ２）を対で含むセンサ領域ＰＡ２と、センサ領域ＰＡ２内で第１センサＳ１と表示面２００Ａとの間に配置され、可視光域ＶＬの入射光を吸収して遮断し、非可視光域（ＩＲ光）の入射光を透過する光学フィルタ部６０と、第１センサＳ１に対し近接配置される第２センサＳ２と表示面２００Ａとの間に配置され、入射光（ＶＬ,ＩＲその他の非可視光）を吸収して遮断する光吸収性の遮光部７０と、センサ出力の差分を求める演算部（不図示）と、を有する。
【解決手段】表示面２００Ａと、入力データに応じた強さの光を発生し表示面２００Ａに出力する光学素子（液晶素子）を含む画素領域ＰＡ１と、入射光をそれぞれ受光して光電変換する受光素子（第１および第２センサＳ１,Ｓ２）を対で含むセンサ領域ＰＡ２と、センサ領域ＰＡ２内で第１センサＳ１と表示面２００Ａとの間に配置され、可視光域ＶＬの入射光を吸収して遮断し、非可視光域（ＩＲ光）の入射光を透過する光学フィルタ部６０と、第１センサＳ１に対し近接配置される第２センサＳ２と表示面２００Ａとの間に配置され、入射光（ＶＬ,ＩＲその他の非可視光）を吸収して遮断する光吸収性の遮光部７０と、センサ出力の差分を求める演算部（不図示）と、を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示面を備え、前記表示面に、画像や文字等の情報を表示することが可能なディスプレイ装置に関する。特定的に本発明は、表示面に接触または近接する被検出物を検出可能に構成されているディスプレイ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像や文字等の情報を表示することが可能なディスプレイ装置として、液晶表示装置、有機ＥＬ表示装置、電子泳動法を用いた表示装置が知られている。
ディスプレイ装置の薄型化に伴って、映像や文字情報等の表示という本来の機能に加えて、ユーザの指示等を入力する入力装置等の機能を併せ持つ多機能化が要求されている。この要求に応えるものとして、ユーザの指やスタイラスペン（いわゆるタッチペン等）が表示画面に接触または接近したことを検出するディスプレイ装置が知られている。
【０００３】
接触検出は、抵抗膜方式や静電容量方式のタッチパネルで行うことができる。タッチパネルを液晶パネル等の表示パネルの表示面側に付加した表示装置が知られている。
しかしながら、タッチパネルの付加が表示パネルの薄型化に不利であり、コスト増の要因になる。特に抵抗膜方式のタッチパネルは、ある程度の強さで画面を押さないと抵抗値変化が検出できず、そのために表示面を歪ませることになる。また抵抗膜方式のタッチパネルは１点検出が原則であり、用途が限られる。
【０００４】
タッチパネルを必要としない指示位置検出方式として、指示位置検出のための受光素子を表示パネルに内蔵した、光学式の位置検出機能を備える表示装置が知られている（例えば、特許文献１および２参照）。
【０００５】
光学式の位置検出では、外光の受光量で指などの影を検出する方式が広く用いられている。外光がパネルの表示面から入射するときに物体（人の指やスタイラスペン等、以下、被検出物ともいう）があると、その影において外光を検出する受光素子の出力が低いため、この出力から被検出物の位置を特定する。
【０００６】
これに対し、特許文献２に記載された表示装置は、液晶（または有機ＥＬ）表示パネル内に非可視光に感度をもつ受光素子（以下、光センサという）を有している。
液晶表示パネルの場合、液晶表示パネルの一方の主面（背面）側にバックライトが配置されている。バックライトからの光は、可視光成分と非可視光成分を含んでおり、液晶表示パネルを透過する際に液晶層で、入力される映像信号に応じた変調を受けて、他の主面（前面または表示面）から出射される。この出射される光（出射光）の可視光成分に対する変調によって、所定の画像表示が行われる。
【０００７】
液晶表示パネルの表示面側に接触または近接した物体（被検出物）が存在すると、一部の出射光が被検出物で反射し、反射光となって光センサ側に導かれる。光センサは上記被検出物からの反射光の、特に非可視光成分を検出する。光センサを設けた領域に対応して可視光遮断（非可視光選択）フィルタが設けられ、かつ、この領域では透過光が映像信号に応じた変調を受けないようになっている。このため、表示状態の影響を受けることなく、また周囲の明るさの程度に影響されることなく被検出物の検出が可能である。光センサを多数、規則的（離散的かつ２次元状）に配置することにより被検出物の位置や大きさの検出ができる。
【０００８】
有機ＥＬ表示装置はバックライトが不要で、画素自体が発光する。この場合は非可視光の発光素子と受光素子とを、パネルの表示領域内に所定の間隔で配置する。被検出物を検出する仕方自体は、上記液晶表示装置と同様である。発光素子からの非可視光が被検出物で反射され、このときの反射光量の違いを、離散的で２次元状に配置された複数の受光素子で検出することにより、上記被検出物の位置や大きさを検出できる。
【０００９】
特許文献１に記載された表示装置は、液晶層を画素ごとに分離するスペーサのバックライト側に、光センサが配置されている。光センサの配置領域と異なる画素内の領域に、可視光に感度をもつ受光素子（以下、可視光センサという）の配置領域と、映像信号に応じて液晶層への印加電圧を変えることができ透過光の変調が可能な領域（以下、光変調領域という）とが設けられている。
特許文献１に記載された表示装置は、人の指やスタイラスペン等の被検出物で反射された光を、非可視光と可視光の両方で検出できる構成となっている。
【００１０】
特許文献１および２に記載された技術によれば、人の目には見えないため表示映像に影響しない非可視光を用いた物体の検出が行われる。よって、黒画面表示のように可視光の背面から前面へ抜ける透過光の量がほぼゼロに近い場合に、非可視光を前面側に透過させても表示に影響がないことから、黒表示時にも被検出物を検出できる。周囲が暗い、明るいに関係なく物体の検出が可能である。
【特許文献１】特開２００５−２７５６４４号公報
【特許文献２】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】
【００１１】
特許文献２では、可視光を遮断し非可視光を選択的に透過するフィルタ（選択透過フィルタ）が配置され、その周囲はブラックマトリクスで遮光されている。
ブラックマトリクスの材料等については特許文献２では言及されていないが、通常、金属をフィルタ層に含むか、フィルタ層とは異なる層の金属膜との組み合わせによりブラックマトリクスの機能を実現することが多い。
【００１２】
ところで、本願の出願人は、ディスプレイ装置の表示面における位置検出に関し、２つのセンサを対で設け、第１のセンサ（光電センサ）の検出値から、第２のセンサ（ノイズ除去用センサ）の検出値を減算することで被検出物の検出信号のＳ／Ｎ比を向上する技術を提案している（例えば、特開２０００７−３０６８９６号公報参照）。
【００１３】
この２つセンサ出力の差分による手法では、センサの背面から直接センサに届く光や、非検出物に達することなくパネル内の反射等を繰り返すことでセンサに戻される迷光がノイズ成分となるため、これらのノイズ成分をセンサ出力の減算によってキャンセルできる。
この手法は、第１および第２のセンサに同じようなノイズ成分が入射することを意図して、２つのセンサを近接配置する。センサの受光デバイス特性を揃える意味でも近接配置は必須となる。
そして、第２のセンサには、被検出物からの反射光が入らないように遮光する必要がある。
【００１４】
しかしながら、例えば特許文献２に示すブラックマトリクスを、この遮光のために用いるとすると、センサ側からの光のブラックマトリクスにおける反射率と、センサ側からの光の選択透過フィルタにおける反射率に差があると、２つのセンサが近接配置されていても、ノイズ成分に差が生じることがある。
例えば、選択透過フィルタが殆ど反射しない材料から形成され、ブラックマトリクスより反射率が低いと、ブラックマトリクスに対応する位置に配置される第２のセンサで、反射により戻される光に因るノイズ成分が大きく、逆に、第１のセンサでは反射に起因するノイズ成分が小さい。
このノイズ成分の大きさの違いは、センサ出力の差分を取った検出結果の精度を低下させる。
【００１５】
一方、特許文献１には、「ＢＭ層」と称される遮光層がセンサの背面側を覆い、センサに直接入射されるノイズ成分が低減されている。
しかし、背面側での広い面積の遮光では、物体検出に用いられる非可視光の光量が低下してしまう。２つのセンサに背面から入射する非可視光量が同じとすると、遮光層を背面側に設ける場合、センサ出力の信号成分自体が小さくなる、この場合もＳ／Ｎ比の低下につながる。
【００１６】
２つのセンサ出力の差分による手法では、センサへの直接入射光は均一なためセンサの背面側を遮光する必要性は余りなく、第２のセンサに対し、物体からの反射光が入射する表示面側を遮光する必要がある。ただし、この場合、第２のセンサに対し表示面側からの光は遮光できても、背面側からの光は遮光されないため、ブラックマトリクス等の遮光部とその隣の選択透過フィルタ部に、背面側からの光に対する反射率の違いがあると、第１および第２センサ間でノイズ成分に差が生じることは避けられない。
【００１７】
本発明は、２つのセンサ出力の差分による物体を検出する検出信号のＳ／Ｎ比が、さらに向上した改良されたディスプレイ装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の一形態（第１形態）に関するディスプレイ装置は、情報が表示される表示面と、入力されたデータに応じた強さの光を発生し前記表示面に出力する光学素子をそれぞれ含む複数の画素領域と、入射光をそれぞれ受光して光電変換する受光素子を対で各々が含む複数のセンサ領域と、前記センサ領域内で第１受光素子と前記表示面との間に配置され、可視光域の入射光を吸収して遮断し、非可視光域の入射光を透過する光学フィルタ部と、前記センサ領域内で、前記第１受光素子に対し近接配置される第２受光素子と前記表示面との間に配置され、入射光を吸収して遮断する光吸収性の遮光部と、前記第１受光素子の出力と、前記第２受光素子との出力から差分を求める演算部と、を有する。
【００１９】
本発明の他の形態（第２形態）に関わるディスプレイ装置は、上記第１形態において、前記光学フィルタ部が、特定の波長域の光を選択的に吸収し、その他の波長域の光を透過させる有機顔料をレジストに分散させた第１顔料分散レジストから形成され、前記遮光部が、光の全波長域について吸収性をもつ有機または無機の顔料をレジストに分散させた第２顔料分散レジストから形成されている。
【００２０】
本発明の他の形態（第３形態）に関わるディスプレイ装置は、上記第１形態において、前記光学フィルタ部が、特定の第１波長域の光を選択的に吸収し、その他の第２波長域の光を透過させる有機顔料をレジストに分散させた第１顔料分散レジストから形成され、前記遮光部が、前記第１顔料分散レジストの層と、前記第１顔料分散レジストの層の前記表示面と反対の側に配置され、前記第２波長域の光を選択的に吸収し、前記第１波長域の光を透過させる有機顔料をレジストに分散させた第３顔料分散レジストの層と、を含む。
【００２１】
本発明の他の形態（第４形態）に関わるディスプレイ装置は、上記第１形態において、前記光学フィルタ部が、特定の第１波長域の光を選択的に吸収し、その他の第２波長域の光を透過させる有機顔料をレジストに分散させた第１顔料分散レジストから形成され、前記遮光部が、金属膜と、少なくとも前記金属膜の前記表示面と反対の面に形成された反射防止膜と、を含む。
【００２２】
本発明の他の形態（第５形態）に関わるディスプレイ装置は、上記第４形態において、前記反射防止膜は、入射光を減衰する光吸収性をもつ反射防止膜である。
【００２３】
本発明の他の形態（第６形態）に関わるディスプレイ装置は、情報が表示される表示面と、入力されたデータに応じた強さの光を発生し前記表示面に出力する光学素子をそれぞれ含む複数の画素領域と、入射光をそれぞれ受光して光電変換する受光素子を対で各々が含む複数のセンサ領域と、前記センサ領域内で第１受光素子と前記表示面との間に配置され、可視光域の入射光を吸収して遮断し、非可視光域の入射光を透過する光学フィルタ部と、前記センサ領域内で、前記第１受光素子に対し近接配置される第２受光素子と前記表示面との間に配置され、前記表示面側から入射する特定波長域の非可視光を反射し、特定波長域以外の波長域の光を透過し、前記表示面側と反対の側から入射する光を透過する波長選択ミラー部と、前記第１受光素子の出力と、前記第２受光素子との出力から差分を求める演算部と、を有する。
【００２４】
本発明の他の形態（第７形態）に関わるディスプレイ装置は、上記第６形態において、前記波長選択ミラー部が、前記表示面側から入射する特定波長域の非可視光を選択的に反射し、前記表示面側から入射する前記特定波長域以外の非可視光および可視光、ならびに、前記表示面側と反対の側から入射する光を透過する、コレステリック液晶組成物を含有する層を含む。
【００２５】
以上のように構成される第１〜第５形態では、第１および第２受光素子がセンサ領域内に対で近接配置され配置され、第１受光素子に対応して光学フィルタ部が、第２受光素子に対応して遮光部が配置されている。
第１および第２受光素子の背面側（表示面側と反対の側）からの光は受光素子の配置領域を通過して一部が、光学フィルタ部と遮光部に入る。しかし、光学フィルタ部と遮光部のいずれも光吸収性を有するため、反射することなく透過または吸収される。とくに光学フィルタ部は可視光の入射光を吸収して遮断し、非可視光は透過させる。一方、遮光部は可視光と非可視光を含む入射光を吸収して遮断する。
このため、光学フィルタ部と遮光部で反射する光成分が存在しないか、著しく低減される。
【００２６】
光学フィルタ部等から出射される非可視光は、表示面に被検出物が存在する場合、反射して、その反射光（検出光）の一部が光学フィルタ部等を介して第１受光素子に入る。第２受光素子は遮光されているので検出光を（殆ど）受光しない。
第１および第２受光素子の出力が演算部に入力可能となっており、演算部が、第１受光素子の出力から第２受光素子の出力を減算して差分をとる。得られた差分（検出結果）は、ノイズ成分がキャンセルされたものとなる。
【００２７】
第６および第７形態では、遮光部の代わりに波長選択ミラー部が設けられている。波長選択ミラー部は、前記表示面側から入射する特定波長域の非可視光を反射し、特定波長域以外の波長域の光を透過し、前記表示面側と反対の側から入射する光を透過する。このため、少なくとも第１および第２受光素子側に、波長選択ミラー部で反射される光成分は存在しないか、著しく小さい。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、光学フィルタ部と遮光部（または波長選択ミラー部）で反射する光成分が存在しないか、著しく小さいため、演算部で得られた検出結果のＳ／Ｎ比が高いという利益が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の実施形態を、赤外（ＩＲ）光により被検出物の位置や大きさ等の検出が可能な液晶表示装置を主な例とし、図面を参照して説明する。なお、本発明で被検出物の位置や大きさ等の検出は非可視光に基づいて行われるが、実施形態では主にＩＲ光による検出を例示する。被検出物の位置や大きさ等の検出は、後述するようにＩＲ光以外の非可視光により行うこともできる。
【００３０】
《第１実施形態》
本実施形態は、バックライトを有する透過型液晶表示装置に関する。
図１に、透過型液晶表示装置の概略的な全体構成図を示す。また、図２に、図１に示す液晶パネル２００の更に詳細な断面図を示す。
【００３１】
図１に図解する液晶表示装置１００は、表示面２００Ａを有する液晶パネル２００と、バックライト３００と、データ処理部４００とを有する。
【００３２】
図２は、液晶パネル２００の表示面２００Ａから見た面内の領域の有効表示領域ＰＡを示している。詳細は後述するが、有効表示領域ＰＡは、画素領域ＰＡ１とセンサ領域ＰＡ２に区分できる。
【００３３】
液晶パネル２００は、図１および図２に示すように、互いに対向して配置されたＴＦＴアレイ基板２０１と、いわゆる「対向基板」としてのカラーフィルタ基板（以下、ＣＦ基板）２０２と、これらの隙間に封入された液晶からなる液晶層２０３とを有している。液晶パネル２００は、ＴＦＴアレイ基板２０１がバックライト３００側に、ＣＦ基板２０２がバックライト３００とは反対側になるように、バックライト３００に対して対向して配置されている。
以下、液晶層２０３を中心として、液晶パネル２００の厚さ方向におけるバックライト３００の側を「背面側」と称し、一方面側と反対の側を、「表示面側」または「前面側」と称する。
【００３４】
ＴＦＴアレイ基板２０１は、基体としてガラス基板２０８を有している。ガラス基板２０８には、各種の部材が積層的に設けられている。
具体的には、ガラス基板２０８の背面側に、光を偏光に変換する偏光板２０６が貼られている。また、画素領域ＰＡ１において、ガラス基板２０８の液晶層２０３側の面に、ガラス基板２０８に近い方から順に、画素電極４０による凹凸を平坦化するための平坦化膜２０９と、液晶層２０３に電圧を印加するために画素ＰＩＸｒ,ＰＩＸｇ,ＰＩＸｂごとに設けられた画素電極４０Ｒ,４０Ｇ,４０Ｂと、液晶層２０３の液晶分子を配向させるための配向膜２１０とが積層されている。
【００３５】
なお、画素領域ＰＡ１において、ＴＦＴアレイ基板２０１に、この他、データ電極（一般に、Ｘ電極、データ信号線、ソース信号線と呼ばれることもある）、液晶駆動用のスイッチング素子として機能するＴＦＴ、アクティブマトリックス動作のための信号保持容量（液晶の容量を補助するため、補助容量と呼ばれることもある）としてのキャパシタ等が設けられるが、図１および図２では。また、ＴＦＴアレイ基板２０１には、適宜な位置に保護膜や絶縁膜等が設けられる。
図１に示すように、特に液晶パネル２００の前面の保護膜表面を「表示面２００Ａ」と呼ぶ。
【００３６】
ＣＦ基板２０２は、基体としてガラス基板２１２を有している。ガラス基板２１２には、各種の部材が積層的に設けられている。
具体的には、ガラス基板２１２の表示面側には、光を偏光に変換する偏光板２０７が貼られている。また、ガラス基板２１２の液晶層２０３側の面には、ガラス基板２１２側から近い方から順に、画素ＰＩＸｒ,ＰＩＸｇ,ＰＩＸｂごとに設けられた赤フィルタ２１Ｒ、緑フィルタ２１Ｇ、青フィルタ２１Ｂ（以下、カラーフィルタ２１と呼ぶことがある）と、カラーフィルタ２１による凹凸を平坦化するための平坦化膜２１３と、液晶層２０３に電圧を印加するために複数の画素ＰＩＸｒ,ＰＩＸｇ,ＰＩＸｂに共通に設けられた共通電極２１１と、液晶層２０３を配向させるための配向膜２１２とが積層されている。
【００３７】
カラーフィルタ２１は、カラーフィルタ層２０４に形成され、所定の波長域の可視光（所定の色の光）を透過させ、その波長域以外の可視光を吸収するものである。可視光以外の波長域、特に赤外光（ＩＲ光）については後述する。
可視光における所定の波長域に関し、例えば、国際照明委員会（CIE：Commission Internationale de l'Eclairage）では、赤色の単色光は波長が700［nm］、緑色の単色光は波長が546.1［nm］、青色の単色光は波長が435.8［nm］と定義されており、赤フィルタ２１Ｒ、緑フィルタ２１Ｇ、青フィルタ２１Ｂはそれぞれ、上記の波長を含む又は上記の波長に近い波長域（例えば、50〜120［nm］程度の大きさの範囲）において、透過率が高くなる（基本的には、各波長における透過率の相対的な高低により把握されるが、絶対的な高さとしては、例えば、60[%]以上）ように形成されている。カラーフィルタ２１は、顔料が用いられるものであってもよいし、染料が用いられるものであってもよい。
【００３８】
一方、センサ領域ＰＡ２においては、液晶層２０３に対面するＴＦＴアレイ基板２０１の表示面側に、図１に示すように、「光センサ」を有する光センサ部１が設けられている。図２のセンサ領域ＰＡ２は、光センサ部１の断面を示すものである。
光センサ部１の詳細は後述する。
【００３９】
光センサ部１は、いわゆるタッチパネルの機能を液晶パネル２００内にもたせるために形成されたものである。液晶パネル２００を表示面２００Ａ（前面）側から見ると、有効表示領域ＰＡ内に規則的に配置される。
図１に、有効表示領域ＰＡに光センサ部１がマトリクス状に配置されている液晶パネル２００の一断面を示している。図１において、複数（ここでは４個のみ表示）の光センサ部１が等間隔に配置されている。光センサ部１は、位置検出のためには一方向で４個より十分多い数が必要であり、図１は図示の便宜上、光センサ部１の表示数を４個と少なくしている。位置検出の機能を有効表示領域ＰＡの一部に限定する場合は、その限定された表示領域に光センサ部１が規則的に配置される。
【００４０】
表示面２００Ａの有効表示領域ＰＡから見て、図１に示すように、光センサ部１が形成されている液晶パネル２００の領域を「センサ領域ＰＡ２」、その他の液晶パネル２００の領域を「画素領域ＰＡ１」と定義する。なお、これらの領域はパネルの厚み方向も含めた三次元的な領域である。
【００４１】
図２において、画素電極４０Ｒ,４０Ｇ,４０Ｂと共通電極２１１は透明電極材料で形成される。
なお、後述するＦＦＳ方式の液晶表示装置などでは、図２と異なり、ＴＦＴアレイ基板２０１の表示面側（液晶層側）で画素電極の反液晶層側に、画素電極と対向して全画素共通の共通電極２１１が形成されている場合がある。
画素電極、対向電極、液晶層２０３、ならびに、補助容量やスイッチング素子（不図示）を含んで、光変調のための構成が形成されている。この光変調のための部材や材料を含む画素ごとの構成が「液晶素子」と呼ばれることがある。本実施形態の液晶素子は、各種制御線に接続されて制御されることによって、入力されたデータに応じた強さの光を発生し表示面に出力する機能を持つため、「光学素子」の一例に該当する。
【００４２】
複数色が１色ずつ対応した複数画素からなる単位、即ち図２に示す画素ＰＩＸｒ,ＰＩＸｇ,ＰＩＸｂを含んで「画素ユニット」が構成される。画素ユニットに対する光センサ部１の割合は１：１の場合に、光センサ部１の配置密度が最大となる。本実施形態において光センサ部１の配置密度は、上記最大の場合でもよいし、これより小さくてよい。
【００４３】
ＴＦＴアレイ基板２０１の背面側に、バックライト３００が配置されている。バックライト３００は、液晶パネル２００の背面に対面しており、液晶パネル２００の有効表示領域ＰＡに照明光を出射する。
図１に例示するバックライト３００は、光源３０１と、光源３０１から照射された光を拡散することよって面状の光に変換する導光板３０２とを有している。バックライト３００は、導光板３０２に対する光源３０１の配置位置に応じて、サイドライト型、直下型などがあるが、ここではサイドライト型を例示する。
【００４４】
光源３０１は、液晶パネル２００の背後、且つ、液晶パネル２００の背面に沿う方向の一方側または両方側に配置される。言い換えると、光源３０１は、表示面２００Ａ（前面）から見た液晶パネル２００の１辺、または、対向する２辺に沿って配置される。ただし、光源３０１を液晶パネル２００の３以上の辺に沿って配置しても構わない。
光源３０１は、例えば、冷陰極管ランプにより構成されている。具体的には、光源３０１は、ガラス管内の低圧水銀蒸気中のアーク放電により発生する紫外線を蛍光体で可視光線に変換して放射する。なお、光源３０１は、冷陰極管ランプに限定されず、例えば、ＬＥＤやＥＬ素子によって構成されてもよい。
【００４５】
ここではＬＥＤにより光源３０１が構成されている。図１は、白色ＬＥＤなどの可視光源３０１ａと、ＩＲ光源３０１ｂとが対向する２辺に配置されている場合を例示する。
【００４６】
導光板３０２は、例えば、透光性のアクリル板により構成され、光源３０１からの光を全反射させながら面に沿って（液晶パネル２００の背面に沿う方向の一方側から他方側へ）導光する。導光板３０２の背面には、例えば、導光板３０２と一体的に形成された、若しくは、導光板３０２とは別部材により形成された不図示のドットパターン（複数の突部）が設けられており、導光された光はドットパターンにより散乱されて液晶パネル２００に照射される。なお、導光板３０２の背面側には、光を反射する反射シートが設けられてもよいし、導光板３０２の前面側には、拡散シートやプリズムシートが設けられてもよい。
【００４７】
バックライト３００は、以上の構成を有するため、液晶パネル２００の有効表示領域ＰＡの全面にほぼ均一な平面光を照射する。
【００４８】
＜液晶表示装置の組み立て＞
図３に、図１に示す構成の分解斜視図を示す。
液晶パネル２００は、ＴＦＴアレイ基板２０１に画素回路、および、後述するセンサ読み出し回路等を表示面側に形成した後、配向膜２１０（図２）形成する。ＴＦＴアレイ基板２０１の他方面に、カラーフィルタ層２０４（図１,図２）と配向膜２１２（図２）を形成し、スペーサ（不図示）を形成した後、この形成面側が、ＴＦＴアレイ基板２０１の他方面に対面するように、２つの基板を張り合わせる。その後、液晶をスペーサにより形成された基板の対向空間に封入してシールする。ＴＦＴアレイ基板２０１の一方面に偏光板２０６を配置し、ＣＦ基板２０２の他方面に偏光板２０７を配置する。
【００４９】
液晶パネル２００に対し、接続体１８を介して回路基板１７を電気的に接続する。回路基板１７には、例えば、液晶パネル２００に画像を表示するための電気信号を液晶パネル２００へ出力し、あるいは、表示面２００Ａに対するユーザの操作を検出するための電気信号が液晶パネル２００から入力される、複数のＩＣ等が予め実装されている。ＩＣには、制御部（ＣＰＵ）が含まれる。回路基板１７に、液晶表示装置１００を実装する機器のマザーボードに接続するためのフレキシブル基板１６を設けている。
【００５０】
＜液晶パネルの回路構成＞
図４は、液晶パネル内の駆動回路の構成例を示すブロック図である。
【００５１】
図４に示すように、液晶パネル２００は、画素(ＰＩＸ)がマトリクス状に配置された表示部１０を有する。表示部１０は、パネルの厚み方向をも含めた３次元的な液晶パネル２００の部分である。
図１にも示すが、有効表示領域ＰＡの周囲に周辺領域ＣＡが存在する。周辺領域ＣＡは、ＴＦＴアレイ基板２０１の有効表示領域ＰＡ以外の領域をいう。周辺領域ＣＡには、図４に示すように、有効表示領域ＰＡ内のＴＦＴと一括して形成されるＴＦＴを含んで構成された幾つかの機能ブロックにより示される駆動回路が形成されている。
【００５２】
液晶パネル２００は、駆動回路として、垂直ドライバ(Ｖ.ＤＲＶ.)１１と、ディスプレイドライバ(Ｄ−ＤＲＶ.)１２と、センサドライバ(Ｓ−ＤＲＶ.)１３と、選択スイッチアレイ(ＳＥＬ.ＳＷ.)１４と、ＤＣ／ＤＣコンバータ(ＤＣ／ＤＣ.ＣＮＶ.)１５とを有する。
【００５３】
垂直ドライバ１１は、画素ラインを選択のために、水平方向に配線された各種制御線を垂直方向に走査するシフトレジスタ等の機能を有する回路である。
ディスプレイドライバ１２は、映像信号のデータ電位をサンプリングしてデータ信号振幅を発生し、列方向の画素で共通な信号線にデータ信号振幅を排出する等の機能を有する回路である。
センサドライバ１３は、所定の密度で画素の配置領域内に分散配置された光センサ部１に対し、垂直ドライバ１１と同様な制御線の走査と、制御線の走査に同期してセンサ出力(検出データ)の収集を行う回路である。
スイッチアレイ１４は、複数のＴＦＴスイッチから構成され、ディスプレイドライバ１２によるデータ信号振幅の排出制御と、表示部１０からのセンサ出力の制御を行う回路である。
ＤＣ／ＤＣコンバータ１５は、入力される電源電圧から、液晶パネル２００の駆動に必要な電位の各種直流電圧を発生する回路である。
【００５４】
ディスプレイドライバ１２やセンサドライバ１３の入出力信号、その他の信号の液晶パネル２００内と外のやり取りは、液晶パネル２００に設けられたフレキシブル基板１６（図３参照）を介して行われる。
【００５５】
なお、液晶駆動ＩＣ（ディスプレイドライバ１２に相当）と、センサ駆動、センサ出力の読み出しのためのＩＣ（センサドライバ１３等に相当）と、画像処理ＩＣを、液晶パネル２００内部にＳＯＧ実装してもよい。センサ駆動、センサ出力の読み出しのためのＩＣと、画像処理ＩＣを１つのＩＣとしてもよい。この場合、上記入出力信号等のＩＣ間のやり取りは液晶パネル２００内でＳＯＧ実装端子を介して行われる。
【００５６】
図４に示すほかに、クロック信号の発生または外部入力のための構成なども駆動回路に含まれる。
【００５７】
＜画素部および光センサ部＞
本実施形態に関わる液晶表示装置１００の特徴の１つは、表示面側の被検出物をＩＲ光が被検出物で反射されて液晶パネル２００内に戻される光を検出する２つのセンサ、即ち、第１受光素子（以下、第１センサという）と、第２受光素子（以下、第２センサという）を有していることである。
【００５８】
図２に示すように、ガラス基板２０８に、第１センサＳ１と、第２センサＳ２とが、近接配置されている。第１および第２センサＳ１,Ｓ２を、以下、単にセンサＳということもある。
第１および第２センサＳ１,Ｓ２は、同一の半導体薄膜から形成され、受光特性が揃う必要があるため、互いに近接して配置されている。
【００５９】
第１および第２センサＳ１,Ｓ２は材料を変えてもよいが、受光特性を同じとするために同じ材料、同じパターンから形成し、入射光の分光特性を変えることで、第１センサＳ１を「物体検出用途」、第２センサＳ２を「ノイズ成分検出用途」に割り当てることが望ましい。
このため、本実施形態のカラーフィルタ層２０４には、第１センサＳ１に対応する位置に光学フィルタ部６０が配置され、第２センサＳ２に対応する位置に遮光部７０が形成されている。これらの層につては後述する。
【００６０】
図５（Ａ）にセンサＳの平面図の一例を、図５（Ｂ）に、図５（Ａ）のパターンに対応するセンサＳの等価回路の一例を示す。図示するセンサＳは、第１または第２センサＳ１,Ｓ２であり、これらは同じ構成を有している。
図５（Ｂ）に図解するセンサＳは、３つのトランジスタ（ここではＮチャネル型ＴＦＴ）とフォトダイオードＰＤとを有する。
３つのトランジスタは、リセットトランジスタＴＳ、アンプトランジスタＴＡ、読み出しトランジスタＴＲである。
【００６１】
フォトダイオードＰＤは、アノードがストレージノードＳＮに接続され、カソードが電源電圧ＶＤＤの供給線（以下、ＶＤＤ線）３１に接続されている。フォトダイオードＰＤは、後述するようにＰＩＮ構造またはＰＤＮ構造を有し、Ｉ(intrinsic)領域（ＰＩＮ構造の真性半導体領域）またはＤ(doped)領域（ＰＤＮ構造のＮ−領域）に対し絶縁膜を介して電界を及ぼすコントロールゲートＣＧを備える。フォトダイオードＰＤは、逆バイアスされて使用され、そのときの空乏化の程度をコントロールゲートＣＧで制御することにより、感度を最適化（通常、最大化）できる構造を有する。
なお、フォトダイオードＰＤを、「受光素子」の一例としてもよい。
【００６２】
リセットトランジスタＴＳは、ドレインがストレージノードＳＮに接続され、ソースが基準電圧ＶＳＳの供給線（以下、ＶＳＳ線）３２に接続され、ゲートがリセット信号(ＲＥＳＥＴ)の供給線（以下、リセット線）３３に接続されている。リセットトランジスタＴＳは、ストレージノードＳＮをフローティング状態からＶＳＳ線３２への接続状態に切り替え、ストレージノードＳＮを放電して、その蓄積電荷量をリセットする。
【００６３】
アンプトランジスタＴＡは、ドレインがＶＤＤ線３１に接続され、ソースが読み出しトランジスタＴＲを介して検出電位Ｖdet(または検出電流Ｉdet)の出力線（以下、検出線）３５に接続され、ゲートがストレージノードＳＮに接続されている。
読み出しトランジスタＴＲは、ドレインがアンプトランジスタＴＡのソースに接続され、ソースが検出線３５に接続され、ゲートがリード制御信号(ＲＥＡＤ)の供給線（以下、リード制御線）３４に接続されている。
【００６４】
アンプトランジスタＴＡは、リセット後に再びフローティング状態となったストレージノードＳＮにフォトダイオードＰＤで発生した正電荷が蓄積されると、その蓄積された電荷量（受光電位）を増幅する作用がある。読み出しトランジスタＴＲは、アンプトランジスタＴＡで増幅された受光電位を、検出線３５に排出するタイミングを制御するトランジスタである。一定時間の蓄積時間が経過すると、リード制御信号(ＲＥＡＤ)が活性化して読み出しトランジスタＴＲがオンするため、アンプトランジスタＴＡは、ソースとドレインに電圧が印加されて、そのときのゲート電位に応じた電流を流す。これにより受光電位に応じ、振幅が増大した電位変化が検出線３５に出現し、この電位変化が、検出電位Ｖdetとして検出線３５から光センサ部１の外部に出力される。あるいは、受光電位に応じて値が変化する検出電流Ｉdetが、検出線３５から光センサ部１の外部に出力される。
【００６５】
図５（Ａ）は、図４のようにＣＦ基板２０２と貼り合わされて液晶が封入される前のＴＦＴアレイ基板２０１の上面視を示す。
図５（Ａ）に示すパターン図において図５（Ｂ）に示す素子やノードには同一符号を付しているため、素子間の電気的接続は明らかである。
ＶＤＤ線３１、ＶＳＳ線３２および検出線３５は、例えばアルミニウム（ＡＬ）の配線層から形成され、リセット線３３とリード制御線３４はゲートメタル（ＧＭ）、例えばモリブデンＭｏから形成されている。ゲートメタル（ＧＭ）はアルミニウム（ＡＬ）の配線層より下層に形成される。ゲートメタル（ＧＭ）より上層で、アルミニウム（ＡＬ）より下層の階層に、ポリシリコン（ＰＳ）層が４つ孤立して配置されている。リセットトランジスタＴＳ、読み出しトランジスタＴＲ、アンプトランジスタＴＡおよびフォトダイオードＰＤは、それぞれＰＳ層を有している。
【００６６】
トランジスタにおいては、ゲートメタル（ＧＭ）と交差するＰＳ層箇所の一方と他方に、Ｎ型不純物が導入されてソースとドレインが形成されるトランジスタ構造となっている。
これに対し、フォトダイオードＰＤでは、ＰＳ層からなる薄膜半導体層３６の一方と他方にＰ型とＮ型の逆導電型の不純物が導入されているためダイオード構造となっている。Ｐ型の不純物領域が、フォトダイオードＰＤのアノード（Ａ）領域あるいはストレージノードＳＮを構成する。Ｎ型の不純物領域が、フォトダイオードＰＤのカソード(Ｋ)領域を構成し、コンタクトを介して上層のＶＤＤ線３１と接続されている。
【００６７】
なお、図５（Ａ）に示す平面図において、３つのトランジスタ（ＴＲ,ＴＳ,ＴＡ）が有する受光領域（Ｉ領域またはＤ領域）のバックライト側は、夫々のトランジスタがもつ電極によって遮光されているが、前面側も外光から遮光する必要がある。
同様な理由から、画素(ＰＩＸ)のスイッチング素子ＳＷの前面側も遮光されている。
【００６８】
図６に、ＦＦＳ(Field Fringe Switching)方式の液晶の画素(ＰＩＸ)におけるＴＦＴアレイ基板２０１の上面視を示す。ＦＦＳ方式の液晶は、別名を「In Plane Switching（ＩＰＳ）−Ｐｒｏ」方式の液晶」とも言う。
図６には、ＴＦＴアレイ基板２０１を基体として形成された画素電極４０と、各種配線と、スイッチング素子ＳＷと、それらの接続が示されている。
【００６９】
画素電極４０は透明電極層（ＴＥ）で形成され、複数のスリットを有している。特に図示していないが、画素電極４０の下方に共通電極が画素電極４０と対面して形成される。共通電極は、全画素共通な透明電極層（ＴＥ）で形成される。
画素電極４０は、コンタクト４１を介して下層のアルミニウム（ＡＬ）等からなる内部配線４２と接続されている。内部配線４２が、ポリシリコン（ＰＳ）からなるスイッチング素子ＳＷの薄膜半導体層４３に形成されたソースとドレインの一方に接続されている。薄膜半導体層４３のソースとドレインの他方に、アルミニウム（ＡＬ）からなる信号線４５が接続されている。薄膜半導体層４３の下層に交差する垂直走査線４４が、モリブデン（Ｍｏ）等のゲートメタル（ＧＭ）から形成され、信号線４５と直交する向きに配置されている。
【００７０】
なお、図６に示す各種パターンを有するＴＦＴアレイ基板２０１の上方（不図示の部分）には、ＣＦ基板２０２が重ねられ、これら２つの基板間に液晶層２０３が形成される（図１参照）。また、偏光板２０６と偏光板２０７が、２つの基板に配置されている。
ここで液晶層２０３は、ネマチック液晶で構成される。ＴＦＴアレイ基板２０１およびＣＦ基板２０２の外側面に接着剤を介して密着状態で設けられている偏光板２０６と偏光板２０７は、クロスニコル状態で設けられる。
信号線４５および垂直走査線４４（ゲートメタル（ＧＭ））の材料としては、アルミニウム（Ａｌ）、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、鉛（Ｐｂ）、これらの複合層(例えば、Ｔｉ／Ａｌ)、または、これらの合金層を用いることが可能である。
【００７１】
＜フォトダイオードＰＤの構造と受光特性＞
図７（Ａ）にＰＩＮ構造のフォトダイオードＰＤを、図７（Ｂ）にＰＤＮ構造のフォトダイオードＰＤを、それぞれ示す。
フォトダイオードＰＤの薄膜半導体層３６において、受光感度を有する領域が、ＰＩＮ構造（図７（Ａ））では不純物が導入されていないＩ領域であり、ＰＤＮ構造（図７（Ｂ））ではＮ型不純物が低濃度に導入されたＤ領域（Ｎ−領域）である。
【００７２】
例えば図示のように薄膜半導体層３６に逆バイアスを印加すると、Ｉ領域またはＤ領域の内部に空乏層が拡がる。この空乏化を促進するためにバックゲート制御（コントロールゲートＣＧによる電界制御）を行う。ただし、ＰＩＮ構造ではＰ＋領域からせいぜい１０[μm]程度の空乏化であるが、ＰＤＮ構造ではＤ領域のほぼ全域が空乏化され、それだけ受光感度を有する面積が広いという利点がある。
本実施形態では、ＰＩＮ構造、ＰＤＮ構造のいずれも採用可能である。
【００７３】
かかる構造の位置センサとしてのフォトダイオードＰＤは、非可視光、例えば赤外光に感度を持つように設計されている。フォトダイオードＰＤは赤外光感度が大きいと望ましいが、可視光や近紫外光に感度が大きい場合は、赤外光を選択的に透過させるＩＲフィルタと組み合わせて用いるとよい。
【００７４】
非可視光は、例えば、赤外光または紫外光を含む。なお、紫外光（これも非可視光の一例である。）と可視光との波長の境界は360［nm］〜400［nm］、可視光と赤外光との波長の境界は760［nm］〜830［nm］としている。ただし、実用的には、350［nm］以下の波長を紫外光、700［nm］以上の波長を赤外光としてもよい。ここでは非可視光の波長範囲を350［nm］以下、700［nm］以上とする。ただし、本実施形態において、非可視光の波長の境界は、上記360［nm］〜400［nm］、760［nm］〜830［nm］の範囲内で任意に規定してよい。
【００７５】
非可視光として赤外光（ＩＲ光）を用いる場合、ＩＲ光に感度をもつフォトダイオードＰＤの薄膜半導体層３６（図７）は、価電子帯と伝導帯間のエネルギーバンドギャップが1.1[eV]と、可視光の受光素子のエネルギーバンドギャップ（例えば1.6[eV]）より小さい値をもつ多結晶シリコン、もしくは、結晶シリコンから形成することが好ましい。エネルギーバンドギャップEｇは、Ｅｇ＝ｈν（ｈはプランク定数、ν＝１／λ（λは光の波長））より最適な値が算出される。
【００７６】
一方、アモルファスシリコン、または、微結晶シリコンから薄膜半導体層３６（図７）を形成すると、それらの半導体材料はエネルギーバンドギャップ準位に分布を持つため、赤外線、紫外線に対しても、その受光能力（感度）をもつ。したがって、これらの半導体材料から形成したフォトダイオードＰＤは、可視光のみならず、赤外線、紫外線の非可視光においても受光能力を有し、これにより、可視光と非可視光の受光素子として利用可能となる。
【００７７】
以上から、本実施形態に好適に利用できるフォトダイオードＰＤは、その薄膜半導体層３６が、多結晶シリコン、結晶シリコン、アモルファスシリコン、または、微結晶シリコンから形成される。いずれにしても、本実施形態におけるフォトダイオードＰＤは、可視光の受光のために設計された通常のフォトダイオードより赤外線の吸収係数が大きくなるように半導体材料が選択され、設計するとよい。そのような設計が難しい場合に、光学フィルタ部６０（光学フィルタ部）の存在により、通常のフォトダイオードを用いることも可能である。
【００７８】
＜演算部＞
図２に示すように、第１センサＳ１からの第１検出電位Ｖdet１と、第２センサＳ２からの第２検出電位Ｖdet２とを入力し、その差分をとって検出信号Ｓdetを発生する演算部４０３が設けられている。演算部４０３は、図１のデータ処理部４００内に設けられ、例えば制御部４０１の演算機能により実現してもよいし、例えば位置検出部４０２内に回路として実現してもよい。
通常、第１センサＳ１の出力と第２センサＳ２の出力をシリアル入力し、これらをコンパレータの入力に保持させ、入力が揃ったらコンパレータにより差分をとり、差分を増幅して検出信号Ｓdetを発生させるなどの方法が採られる。あるいは、コンパレータの閾値を制御して各出力ごとにレベルを検出し、後で差分をとってもよい。また、ディジタル値に変換した後に差分を演算してもよい。各出力のレベルは、クロック信号に同期した一定時間の電荷蓄積により決められる。
【００７９】
＜光学フィルタ部および遮光部の材料＞
本実施形態の大きな特徴である、光学フィルタ部および遮光部の材料と、それによる特性の相違について説明する。
一般に「光学フィルタ」とは、所望の波長域の光を選択的に透過、反射するものである。
これに対して、本実施形態における光学フィルタ部６０（図２）は、可視光を殆ど反射しないで吸収して遮光し、非可視光の一部、即ち所望の波長域の非可視光を殆ど反射しないで透過させる材料から形成している。
【００８０】
一般に「遮光」とは、一方の面から他方の面に光を通さないことを意味し、遮光のために光を反射する、吸収するは問わない。よって、カラーフィルタ層２０４に形成されることがあるブラックマトリクスなどの遮光のための部材は、光を反射して遮光する場合がある。
これに対して、本実施形態における遮光部７０(図２)は、可視光と非可視光の両方を反射しないで吸収し、これにより遮光する材料から形成されている。
【００８１】
このように特定の波長領域の光を選択的に透過（吸収）させるためには、感光性を用いるレジスト材料に特定の波長領域の光を選択的に透過（吸収）する顔料を分散させた、顔料分散レジストを用いることが有効である。
言い換えると、本実施形態における光学フィルタ部６０が、『特定の波長域の光を選択的に吸収し、その他の波長域の光を透過させる有機顔料をレジストに分散させた顔料分散レジスト（他の実施形態で引用する場合、「第１顔料分散レジスト」という）から形成されている。これに加えて、本実施形態の遮光部７０が、『光の全波長域について吸収性をもつ有機または無機の顔料をレジストに分散させた顔料分散レジスト（他の実施形態で引用する場合、「第２顔料分散レジスト」という）から形成されている。
本実施形態では、光学フィルタ部６０と遮光部７０は共に単層構造であることを基本とするが、例えば、背面側に反射防止のための全波長透過膜を設けることを排除するものではない。
【００８２】
光学フィルタ部６０に用いるレジスト材料としては、アクリル系、ポリイミド系、ノボラック系等を用いることができる。ＩＲ波長域を選択透過させるための有機顔料としては、アゾ顔料化合物（例えば、「山陽色素株式会社」製など）を用いることができる。
また、光学フィルタ部６０の基本的な形成手法は、顔料分散レジストを基板上に塗布し、マスク露光、現像、ベークのプロセスを経ることにより、所望のパターン形状を得るという、半導体プロセス技術を用いる。
【００８３】
遮光部７０用いるレジスト材料としては、アクリル系、ポリイミド系、ノボラック系等を用いることができる。
全波長について吸収を持つ有機または無機の顔料としては、例えば、カーボンブラック、チタンブラック等の顔料用いることができる。
遮光部７０の形成方法は、光学フィルタ部６０と同様に、顔料分散レジストを基板上に塗布し、マスク露光、現像、ベークのプロセスを経ることにより、所望のパターン形状を得るという、半導体プロセス技術を用いる。
【００８４】
＜実施例＞
図８に、本発明の第１実施形態の構成図を示す。図８は、図２の一部を抜粋した部分に対応する。
可視光を遮光し赤外光を透過する光学フィルタ部６０としては、本実施例では、有機顔料をレジストに分散させた第１顔料分散レジスト（図８では「顔料ブラック層６１」と表示）を用いている。顔料ブラック層６１の有機顔料としては、銅フタロシアニン化合物（青、緑）、アゾ顔料（赤）化合物、レジストとしてはアクリル系感光レジストを用いている。
【００８５】
可視光および赤外光を遮光する遮光部７０としては、本実施例では、カーボン微粒子をアクリル系感光レジストに分散させた顔料分散レジストを用いている。図８では、これを「カーボンブラック層７１」と表示している。
【００８６】
図９に、顔料ブラック層６１およびカーボンブラック層７１の分光透過率特性を示す。
顔料ブラック層６１では赤外線を選択的に透過し、カーボンブラック層７１では全波長領域を遮光していることが図９から分かる。
【００８７】
＜動作例＞
次に、図１〜図８を参照して、液晶表示装置１００の動作の一例を説明する。
液晶パネル２００の背面側に設置されたバックライト３００からの照明光は、液晶パネル２００内に入射され、偏光板２０６、ＴＦＴアレイ基板２０１、液晶層２０３、カラーフィルタ層２０４、ＣＦ基板２０２、および、偏光板２０７を、この順で透過して、前面から外部に出射される。
この透過の最中に照明光は偏光や変調を受けて偏波面や光強度等が変化する。
【００８８】
バックライト３００からの照明光は、図８の場合、偏光板２０６を通ってＴＦＴアレイ基板２０１に入射される。
図８に示すように、ＴＦＴアレイ基板２０１には第１および第２センサＳ１,Ｓ２が形成されているが、そのバックライト側に照明光が入射され、これにより第１および第２検出電位Ｖdet１,Ｖdet２にノイズ成分が発生する。しかし、このノイズ成分は均一な照明光の直接光によるものであるためセンサ間で同レベルであり、演算部４０３により除去される。
その他の光は、例えば図５（Ａ）に破線で示す光センサ部１内の開口部、および、図６に示す画素(ＰＩＸ)内の配線間の開口部を通ってＴＦＴアレイ基板２０１から出力される。
【００８９】
ＴＦＴアレイ基板２０１から出た光は、液晶層２０３、カラーフィルタ層２０４、ＣＦ基板２０２、および、偏光板２０７（図１）を透過して、表示面２００Ａから画面表示のために外部に出力される。
【００９０】
この透過の過程で、偏光板２０６の透過時に透過光が第１の方向に偏光される。液晶層２０３内を光が透過する間に、液晶分子の光学異方性の効果により透過光の偏光方向が液晶の分子配列方向にそって所定角度変化する。偏光板２０７の透過時に、透過光が上記第１の方向と所定の角度ずれた第２の方向に偏光される。
【００９１】
この３度の偏光作用のうち、液晶層２０３を透過中の偏光角度は、入力される映像信号の電位に応じて液晶層２０３に印加する電界強度を制御することによって、画素ごとに独立に変化する。このため各画素を通過する光は、映像信号の電位に応じた明るさに変化する変調を受けて液晶パネル２００から出射され、所定の画像表示に供せられる。
【００９２】
既に説明したように、液晶パネル２００は、画像を表示する有効表示領域ＰＡを有し、その画素領域ＰＡ１に複数の画素が配置されている。有効表示領域ＰＡのセンサ領域ＰＡ２に、いわゆるタッチパネルの機能を実現するために人の指やスタイラスペン等の被検出物を検出する受光素子を含む光センサ部１が配置されている。
光センサ部１を通過する光は、画素を透過する光のような、電気信号による変調を受けることなく、そのまま液晶パネル２００の表示面２００Ａから出射される。
【００９３】
画像表示の途中で、例えばアプリケーションに応じて表示コンテンツに、ユーザ指示を促す場合があり、このような場合、図８に示すように、ユーザが指（またはスタイラスペン等）で表示画面を軽くタッチする。
指またはスタイラスペン等の被検出物が表示画面に接触または近接すると、液晶パネル２００から出射される光が、被検出物で反射され液晶パネル２００内に戻される。この戻された光（反射ＩＲ光（ＩＲ＿Ｒ）および反射可視光（ＶＬ＿Ｒ））は、液晶パネル２００内の層界面や配線等の反射物で屈折や反射を繰り返すため、一般に、反射光は液晶パネル２００で広がって進む。よって、被検出物の大きさにもよるが、反射光は、顔料ブラック層６１を透過できるため第１センサＳ１に到達する。一方、カーボンブラック層７１に達する反射光は吸収されて、遮断される。
【００９４】
第１センサＳ１に到達した反射光の一部が、所定の逆バイアスが印加されたフォトダイオードＰＤに入射すると、フォトダイオードＰＤが光電変換を行って電荷を、例えばアノード（Ａ）電極から出力する。このときの電荷量はＩＲ受光量に比例した受光データを表す。受光データ（電荷量）は、既に説明した図５（Ｂ）に示す読み出し回路の検出線３５から検出電位Ｖdet（または検出電流Ｉdet）となって出力される。
【００９５】
一方、第２センサＳ２でも同様な検出動作を行う。ただし、非検出物からの反射光は遮光されており、第２センサＳ２には、迷光などのノイズ成分となる光が入射される。このノイズ成分は第１センサＳ１でも同レベルであるため、演算部４０３によってキャンセルされる。
【００９６】
このときのノイズ成分には、既に説明したように、顔料ブラック層６１およびカーボンブラック層７１では反射がない、また、あっても殆ど無視できるほど小さいため、顔料ブラック層６１やカーボンブラック層７１からの反射光は含まれない。
もし仮に反射が生じ、かつ、反射率に違いがあると、ノイズ成分が第１センサＳ１と第２センサＳ２で異なるため、検出精度が低下する。しかし、本実施形態における顔料ブラック層６１（光学フィルタ部６０）と、カーボンブラック層７１（遮光部７０）では、少なくとも背面側での反射は起こらないようになっている。よって、反射による検出精度の低下はない。
【００９７】
より詳細には、検出電位Ｖdet（または検出電流Ｉdet）は、図４に示すスイッチアレイ１４によってセンサドライバ１３側に送られ、ここで受光データとして収集され、さらに図１に示すデータ処理部４００内の位置検出部４０２に入力される。位置検出部４０２または制御部４０１は、検出電位Ｖdetまたは検出電流Ｉdetごとの行と列のアドレスの組を液晶パネル２００側から順次、リアルタイムに入力している。このためデータ処理部４００内で、不図示のメモリに、被検出物のパネル内位置情報（検出電位Ｖdetまたは検出電流Ｉdet）が行と列方向のアドレス情報と関連付けられて当該メモリに蓄えられる。
図２に示す演算部４０３は、例えばメモリに格納する前に、検出信号Ｓdetを発生させ、これをメモリに格納するとよい。
【００９８】
液晶表示装置１００は、メモリ内の情報に基づいて、被検出物の位置情報と表示情報と重ね合わせることにより、「ユーザが表示情報に基づいた指示を指またはスタイラスペン等を用いて行った」、あるいは、「ユーザがスタイラスペン等を表示画面上で移動させることにより所定の情報を入力した」ことが判別できる。つまり、液晶表示装置１００は、タッチパネルを液晶パネル２００に付加した場合と同様な機能を、タッチパネルを付加していない薄型の表示パネルにより実現することができている。このような表示パネルを、「インセルタッチパネル」と称する。
【００９９】
本実施形態によれば、ノイズ除去用受光センサには、バックライトからの直接光（赤外、可視）が入射し、観測面側の可視光および赤外光はカーボンブラックによりカットされる。一方、赤外線用受光センサには、バックライトからの直接光（赤外、可視）と、観測面側の赤外光（シグナル）が入射し、可視ノイズは顔料ブラックによりカットされる。
この構成により、赤外線用受光センサ信号から、ノイズ除去用受光センサ信号を引くことにより、バックライトからの直接光を相殺して、赤外光（シグナル）を得ることが可能となる。
このとき光学フィルタ部６０および遮光部７０が少なくとも背面側で反射を起こさないため、物体検出の精度が、より向上するという利益が得られる。
【０１００】
《第２実施形態》
図１０に、本発明の第２実施形態の構成図を示す。図１０は、図２の一部を抜粋した部分に対応する。
光学フィルタ部６０としては、第１実施形態と同じ顔料ブラック層６１を用いている。
一方、遮光部７０は、顔料ブラック層６１と同一の層を有し、その背面側に、赤外吸収フィルタ層７２を積層している。赤外吸収フィルタ層７２は、「第２顔料分散レジストの層」の一例である。
言い換えると、第２実施形態の遮光部７０は、『第１顔料分散レジストの層（顔料ブラック層６１）と、顔料ブラック層６１の表示面と反対の側に配置され、第２波長域（ＩＲ波長域）の光を選択的に吸収し、その他の第１波長域の光を透過させる有機顔料をレジストに分散させた第３顔料分散レジストの層（赤外吸収フィルタ層７２）と、を含む』ことが、本実施形態の特徴である。
【０１０１】
赤外吸収フィルタ層７２としては、赤外を吸収する有機顔料をレジストに分散させた顔料分散レジストを用いている。
赤外を吸収する有機顔料としては、チタン／アルミ／鉄フタロシアニン化合物、レジストとしてはアクリル系感光レジストを用いている。
【０１０２】
図１１に、顔料ブラック層６１と赤外吸収フィルタ層７２の積層膜の分光透過率特性を示す。
顔料ブラック層６１では赤外線を選択的に透過し、赤外吸収フィルタ層７２では、赤外線を遮光している。
【０１０３】
その他の構成、即ち、図１０に図２と同一符号を付した構成、その他の図１〜図７に示す構成、および、基本的な動作は第１実施形態と共通する。
【０１０４】
第１実施形態と同様に、第２センサＳ２には、バックライト３００からの直接光（赤外、可視）が入射し、観測面側（表示面側）の可視光（外光を含む）は顔料ブラック層６１で、赤外光は赤外吸収フィルタ層７２でカットされる。
一方、第１センサＳ１には、バックライト３００からの直接光（赤外、可視）と、観測面側の赤外光（シグナル）が入射し、可視ノイズは顔料ブラック層６１によりカットされる。
このとき顔料ブラック層６１の背面側、赤外吸収フィルタ層７２の背面側で反射が生じない、あるいは、生じても無視できるほど小さいため、図２に示す演算部４０３から得られる検出信号Ｓdetの精度が向上している。
【０１０５】
《第３実施形態》
図１２に、本発明の第３実施形態の構成図を示す。図１２は、図２の一部を抜粋した部分に対応する。
光学フィルタ部６０としては、第１および第２の実施形態と同じ顔料ブラック層６１を用いている。また、「波長選択ミラー部」としてのコレステリック選択反射膜７３が、第２センサＳ２の上に選択的に配置されている。
【０１０６】
図１３に、コレステリック選択反射膜７３の構造を示す。また、図１４に、コレステリック選択反射膜７３の分光反射率特性を示す。
コレステリック選択反射膜７３の選択反射波長は、λ＝850［nm］に設定されており、コレステリック回転方向が右まわり、または左まわりの１層構造（図１３（Ａ））と、右回りおよび左まわりの２層積層構造（図１３（Ｂ））の何れかを用いることができる。図１３（Ａ）の場合は、ＶＡ、ＥＣＢ等のλ／４板をパネル外側または図２の配向膜２１２と偏光板２０７との間等に配置してもよい。
このλ／４板を配置したモードで、かつ、赤外光での偏光度が十分ある偏光板２０７等を用いた場合には、パネル入射光が円偏光になっているので１層構造で十分である。上記条件を満たさない場合には、２層構造にすることが有効である。
【０１０７】
コレステリック選択反射膜７３をパターニングするためには、コレステリック選択反射膜７３上にレジストを塗布し、マスク露光、現像、エッチング、レジスト剥離のプロセスを経ることにより、所望のパターンを得ることができる。また、コレステリック液晶に感光性を持たせ、マスク露光によりパターニングしてもよい。
【０１０８】
その他の構成、即ち、図１０に図２と同一符号を付した構成、その他の図１〜図７に示す構成、および、基本的な動作は第１実施形態と共通する。
【０１０９】
図１２において、第２センサＳ２には、バックライト３００からの直接光（赤外、可視）が入射し、観測面側の可視光は顔料ブラック層６１で、赤外光はコレステリック選択反射膜７３でカット（反射）される。
一方、第１センサＳ１には、バックライト３００からの直接光（赤外、可視）と、観測面側の赤外光（シグナル）が入射し、可視ノイズは顔料ブラック層６１によりカットされる。
この構成により、赤外線用受光センサ信号から、ノイズ除去用受光センサ信号を引くことにより、バックライトからの直接光を相殺して、赤外光（シグナル）を得ることが可能となる。
【０１１０】
本実施形態に関わる表示装置は、以上の説明に限定されず、以下の種々の変形が可能である。
【０１１１】
＜変形例１＞
第１実施形態において、遮光部７０を得る方法として、金属薄膜を用いることもできる。金属薄膜としては、クロム、チタンなどが用いられる。反射防止のために、酸化膜等で誘電体多層膜にして所望の波長領域での反射防止をすることが有効である。この反射防止膜は、特に背面側で光吸収性を有するように多層膜構造や材料が決められている。
金属薄膜のパターニング方法としては、金属薄膜上にレジストを塗布し、マスク露光、現像、エッチング、レジスト剥離のプロセスを経ることにより、所望のパターンを得ることができる。
【０１１２】
＜変形例２＞
第１〜第３実施形態は、反射型液晶表示装置に適用できる。
一般的な反射型液晶パネルは、図１において、バックライト３００がなく、代わりに、液晶層２０３と表示面２００Ａとの間に、照明部（フロントライト）が配置される。
この場合でも、フロント側からセンサ配置領域に入って迷光となる光が、光学フィルタ部６０と遮光部７０で吸収され、それらからの反射がないためノイズ成分となる光量が第１センサＳ１と第２センサＳ２で同じとなり、検出感度がより向上する。
【０１１３】
＜変形例３＞
第３実施形態において、特定の波長領域の光を選択反射させる手段としては、コレステリック選択反射膜７３として、誘電体多層膜の干渉を用いる方法、コレステリック液晶のカイラルピッチにより選択反射波長をコントロールする方法を適用してもよい。
【０１１４】
＜変形例４＞
変形例４では、非可視光を受光する受光素子としてのフォトダイオードＰＤの他に、可視光を主成分とする外光を検出し、その検出結果に応じて図１に示すバックライト３００から出力される光の強度を制御する例を示す。ここでは第１実施形態の変形例を説明するが、バックライト等の照明部を有する限り、変形例４は他の実施形態にも適用できる。
【０１１５】
外光を検出する外光センサは、特に図示しないが、図１に示す液晶パネル２００において、有効表示領域ＰＡまたは周辺領域ＣＡに配置される。外光センサの配置の位置および個数は任意である。
外光センサを有効表示領域ＰＡ内に配置する場合、外光センサを、非可視光を受光する光センサ（フォトダイオードＰＤ）と同様にマトリクス状に配置することができる。この場合、各外光センサを、周囲に存在する複数の光センサから等距離の位置に配置する。例えばフォトダイオードＰＤと外光センサとが、有効表示領域ＰＡの平面視で市松模様を形成するようにするとよい。
市松模様でなくとも、外光センサを等間隔で配置してよい。このほか、外光センサを、有効表示領域ＰＡの四隅付近に配置する、有効表示領域ＰＡの外側辺のうち、少なくとも１辺に近い位置に並べて配置するなど、配置と数に制限はない。
【０１１６】
外光センサの基本構成は、図５と同様な等価回路や平面パターンが適用できる。ただし、外光センサのフォトダイオードは、光センサとしてのフォトダイオードＰＤとは、薄膜半導体層の材料などが異なってよい。例えば、外光センサは、350[nm]から700[nm]の波長範囲にて規定される可視光に感度を持つように、外光センサの薄膜半導体層を、エネルギーバンドギャップがブロードに分布しているアモルファスシリコンまたは微結晶シリコンで形成するとよい。例えば、外光センサの薄膜半導体層としては、そのエネルギーバンドギャップが1.6[eV]のものを用いることができる。
なお、非可視センサのフォトダイオードＰＤにおいてもアモルファスシリコンまたは微結晶シリコンを薄膜半導体層の材料に用い得ることは既に述べたが、この場合の薄膜半導体層と、外光センサの薄膜半導体層とは、エネルギーバンドギャップが違うため赤外の吸収特性が異なるように形成されたものを使用する。ただし、可視光センサおよび光センサとして、エネルギーバンドギャップが異なり感度が多少低いが、ポリシリコンまたは結晶シリコンを薄膜半導体層の材料に用いることは可能である。このような場合、フィルタ側に波長選択性を持たせるとよい。
【０１１７】
図１に示すデータ処理部４００は、外光センサによって得られた受光データに基づいて、バックライト３００が照明光を出射する動作を制御する。制御部４０１の制御を受けた位置検出部４０２が、外光の輝度に比例した信号（蓄積電荷量）の振幅を受光データ、即ち、電圧値（検出電位Ｖdet）、もしくは、電流値（検出電流Ｉdet）によって検出する。制御部４０１が、検出結果に基づいて、液晶表示装置のバックライト３００の発光強度を調整する。
これにより、外光センサによって得られた受光データにおいて、受光した光の強度が大きい場合には、バックライト３００が、より大きな強度の照明光を照射するように制御される。受光した光の強度が小さい場合には、バックライト３００が、より小さな強度の照明光を照射するように制御される。
【０１１８】
薄膜トランジスタの画素スイッチを有する表示装置において、一般に、外光（特に太陽光)が差し込む環境においては、表示装置は表示パネルの表面層の反射によりコントラストが低下し、画像を良好に認識できないことがある。そのため、表示パネル自身から表面の外に出射される光の輝度を、表示パネルの表面の反射輝度以上にする必要がある。そのためには、表示パネルを背面から照射するバックライト３００の発光強度を、より強く制御する。
また、暗闇等の外光の強度が極めて低い状態においては、表示パネルの表面での反射光による画質低下（コントラスト低下）は発生せず、バックライト３００の発光強度を落とす必要がある。変形例４では、表示装置の表面輝度を下げることが可能となり、これにより、バックライト３００の消費電力を削減することができる。
本変形例４では、このような画質低下（コントラスト低下）と消費電力の削減を、外光量の変化に応じて適応的に制御できる利点がある。
【０１１９】
図１５は、変形例４において、外光センサを有効表示領域ＰＡに形成した場合（表示領域内配置の適用）と、周辺領域ＣＡに形成した場合（表示領域内配置の非適用）とにおいて得られる、受光データの入力光強度に対する変化を示す図である。図１５において、横軸は、外光の照度（単位：ルクス[lx]）を示しており、縦軸は、その外光センサから得られる受光データの値を照度換算したもの（単位：[lx]）を示している。図１５において、実線は、外光センサの表示領域内配置が適用された場合の曲線であり、破線は、表示領域内配置が非適用の場合の曲線である。
【０１２０】
図１５に示すように、たとえば、1000[lx]の外光が入射した際には、外光センサを周辺領域ＣＡに形成した場合には、約100[lx]の照度に対応した受光データが得られるのに対して、有効表示領域ＰＡに形成した場合には、約1000[lx]の照度に対応した受光データが得られる。このように、外光センサを有効表示領域ＰＡに設けることによって、高い強度の光を受光できる。
よって図１５からは、外光センサを有効表示領域ＰＡ内に配置するほうが望ましいことが分かる。
【０１２１】
図１６に、変形例４を適用しないで指先を検出したときの画面（（Ａ））と、変形例４を適用して指先を検出したときの画面（（Ｂ））とを示す。
図１６に示す画面は、マトリックス状に細かく配置された複数の光センサ部の各出力を、検出（白）と非検出（黒）のドット表示として、それを画面上でマッピングしたものである。
図１６からも、外光センサを有効表示領域ＰＡ内に配置したほうが、検出精度が高いことが分かる。
【０１２２】
変形例４によれば、画質低下（コントラスト低下）と消費電力の削減を、外光量の変化に応じて適応的に制御できる利点に加え、特に周囲の外光量が少ない場合に、必要以上のバックライト３００光量が液晶パネルに入射されないことから、その分、可視光の迷光が発生する防止または抑制できる。このことは、図７等に示す光センサとしてのフォトダイオードＰＤが、非可視光（例えばＩＲ光）以外に、可視光にも感度を持つ場合に位置検出の精度を向上させることができる利益をもたらす。
【０１２３】
なお、変形例４では、外光センサにより検出される外光強度がある程度大きいと判断されるときは、光センサ部１の出力と外光センサの出力とから、外光による被検出物の影を検出し、その検出結果に基づいて、被検出物の有無、位置あるいは大きさを検出してもよい。
【０１２４】
＜変形例５：その他の変形可能点＞
本実施形態およびその変形例４において、非可視光として赤外線（ＩＲ光）を主として説明に用いたが、紫外線であってもよい。
【０１２５】
バックライト３００は、光源及び導光部材を有するものに限定されず、例えば、複数のＬＥＤを２次元に配列したバックライトのように、光源のみを有するものであってもよい。また、バックライト３００は、面光源に限定されず、線光源や点光源であってもよい。導光部材は、板状のもの（導光板３０２）に限定されず、例えば、長尺状の直方体状のものや立方体状のものであってもよい。
【０１２６】
読み出し回路（図５）における、フォトダイオードＰＤ、リセットトランジスタＴＳ、アンプトランジスタＴＡおよび読み出しトランジスタＴＲ、ならびに、画素回路におけるスイッチング素子ＳＷを含む全てのＴＦＴ構造、コントロールゲートＣＧをもつＴＦＤ(Thin Film Diode)構造を、トップゲート型として形成してもよい。この場合、ＴＦＤの受光領域（Ｉ領域またはＤ領域）、ＴＦＴのチャネル形成領域の少なくとも背面側を遮光層で覆ってバックライト３００からの直接光が、これらの受光領域やチャネル形成領域に入らないようにするとよい。
【０１２７】
＜変形例６＞
本実施形態およびその変形例は、液晶表示装置に限らず、有機ＥＬ表示装置などの自発光型表示装置、電子ペーパーに応用可能な電子遊動を用いた表示装置などに広く適用できる。
電子遊動を用いた表示装置は、画素電極と対向基板（透明基板）に備えられる共通電極との間に、電子インクを備える。電子インクは、図１における液晶層２０３に代わるもので、液体中に懸濁する、正に帯電した白の粒子と負に帯電した黒の粒子とを有する複数のマイクロカプセルを備える。電子遊動は、画素電極と共通電極間に印加される電界が正の場合と負の場合で、画素電極側と共通電極側に移動する粒子が白と黒で反転し、透明基板側に移動する白の粒子の割合が多いときに画素が明るく観測者から見えることを利用して、入力データに応じた画素の階調表示を可能とする。このため、液晶層の光変調の仕方以外は、上記の実施形態の説明がほぼ同様に適用できる。
一方、有機ＥＬ表示装置は、バックライトが不要で、表示パネル内で画素ごとに積層された有機材料膜自体が、印加する電界の大きさに応じた輝度で発光する現象を利用している。それ以外は、上記の実施形態の説明がほぼ同様に適用できる。
【０１２８】
＜表示装置の適用製品例＞
実施形態およびその変形例１〜６は、以下の各種製品の文字や画像の表示部品と適用できる。
具体的には、テレビジョン受像装置、パーソナルコンピュータ等のモニタ装置、携帯電話、ゲーム機、ＰＤＡなどの映像再生機能を持つモバイル機器、スチルカメラやビデオカメラ等の撮影装置、カーナビゲーション装置などの車載機器などに、上記実施形態およびその変形例１〜６が適用可能である。
【０１２９】
本実施形態およびその変形例によれば、以下の利益が得られる。
表示パネルの前面側に配置する、２層導電性フィルムもしくは薄型ガラスを有する抵抗式や静電容量式のタッチパネルが必要でなくなる。つまり、タッチパネルの機能を表示パネル内に具備する「インセルタッチパネル」が実現できる。このため、表示装置のコンパクト化、特に薄型化が達成できる。
【０１３０】
検出位置の受光データとアドレスが組みでメモリに格納されるため、複数の離れた箇所の同時検出が可能である。また、被検出物の位置のみならず、その大きさを検出することもできる。
【０１３１】
こととき、センサに入射するバックライトからの直接入射光、表示パターンに依存した迷光によるノイズの問題を、バックライトからの直接入射光（可視光、赤外光）、外光（可視光）、表示光の表面での散乱光（可視光）のノイズを分離して、観測面から入射する赤外光だけを取り出すことが可能なデバイス構造とすることにより解決し、環境や表示パターンによらず確実に位置検出可能な入力機能一体型画像表示装置を提供することができる。
【０１３２】
変形例４では、可視光による外光検知を表示装置の表示領域で実施することが可能となる。とくに外光センサを有効表示領域内に配置した場合、外光センサを表示領域外に配置する方式に比べて、表示装置上の表面輝度をより正確に測定することが可能となり、そのためバックライトの発光強度の制御精度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【０１３３】
【図１】本発明の第１〜第３実施形態に関わる透過型液晶表示装置の概略的な全体構成図である。
【図２】図１に示す液晶パネル２００の更に詳細な断面図である。
【図３】図１に示す構成の分解斜視図である。
【図４】本発明の第１〜第３実施形態に関わる液晶パネル内の駆動回路の構成例を示すブロック図である。
【図５】本発明の第１〜第３実施形態に関わり、（Ａ）は光センサ部の平面図、（Ｂ）は（Ａ）のパターンに対応する光センサ部の等価回路図を示す。
【図６】本発明の第１〜第３実施形態に関わる画素に対応するＴＦＴアレイ基板部分の平面図である。
【図７】本発明の第１〜第３実施形態に関わるＰＩＮ構造（（Ａ））と、ＰＤＮ構造（（Ｂ））のフォトダイオードを概略的に示す図である。
【図８】本発明の第１実施形態に関わり、図２をより詳細にして作用の説明を行うための断面図である。
【図９】顔料ブラック層およびカーボンブラック層の分光透過率特性を示すグラフである。
【図１０】本発明の第２実施形態に関わり、図２をより詳細にして作用の説明を行うための断面図である。
【図１１】顔料ブラック層と赤外吸収フィルタ層の積層膜の分光透過率特性を示すグラフである。
【図１２】本発明の第３実施形態に関わり、図２をより詳細にして作用の説明を行うための断面図である。
【図１３】本発明の第３実施形態に関わり、コレステリック選択反射膜の模式的な構造図である。
【図１４】本発明の第３実施形態に関わり、コレステリック選択反射膜の分光反射率特性を示すグラフである。
【図１５】本発明の実施形態の変形例４に関わり、受光データの入力光強度に対する変化を示すグラフである。
【図１６】変形例４に関わり、外光センサの表示領域内配置を適用しない場合（（Ａ））と、適用した場合（（Ｂ））の指先を検出したときの検出結果を示す図である。
【符号の説明】
【０１３４】
１…光センサ部、１０…表示部、１１…垂直ドライバ、１２…ディスプレイドライバ、１３…センサドライバ、１４…選択スイッチアレイ、１５…ＤＣ／ＤＣコンバータ、１２…選択スイッチ、１３…垂直ドライバ、１４…ディスプレイドライバ、１５…センサドライバ、２１Ｒ等…フィルタ、３１…ＶＤＤ線、３２…ＶＳＳ線、３３…リセット線、３４…リード制御線、３５…検出線、３６…薄膜半導体層、６０…光学フィルタ部、６１…顔料ブラック層、７０…遮光部、７１…カーボンブラック層、７２…赤外吸収フィルタ層、７３…コレステリック選択反射膜、１００…液晶表示装置、２００…液晶パネル、２００Ａ…表示面、２０１…ＴＦＴアレイ基板、２０２…ＣＦ基板、２０３…液晶層、３００…バックライト３００、４００…データ処理部、４０１…制御部、４０２…位置検出部、４０３…演算部、ＰＡ…有効表示領域、ＰＡ１…画素領域、ＰＡ２…センサ領域、ＣＡ…周辺領域、ＰＩＸ…画素、ＰＤ…フォトダイオード、Ｓ１…第１センサ、Ｓ２…第２センサ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示面を備え、前記表示面に、画像や文字等の情報を表示することが可能なディスプレイ装置に関する。特定的に本発明は、表示面に接触または近接する被検出物を検出可能に構成されているディスプレイ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像や文字等の情報を表示することが可能なディスプレイ装置として、液晶表示装置、有機ＥＬ表示装置、電子泳動法を用いた表示装置が知られている。
ディスプレイ装置の薄型化に伴って、映像や文字情報等の表示という本来の機能に加えて、ユーザの指示等を入力する入力装置等の機能を併せ持つ多機能化が要求されている。この要求に応えるものとして、ユーザの指やスタイラスペン（いわゆるタッチペン等）が表示画面に接触または接近したことを検出するディスプレイ装置が知られている。
【０００３】
接触検出は、抵抗膜方式や静電容量方式のタッチパネルで行うことができる。タッチパネルを液晶パネル等の表示パネルの表示面側に付加した表示装置が知られている。
しかしながら、タッチパネルの付加が表示パネルの薄型化に不利であり、コスト増の要因になる。特に抵抗膜方式のタッチパネルは、ある程度の強さで画面を押さないと抵抗値変化が検出できず、そのために表示面を歪ませることになる。また抵抗膜方式のタッチパネルは１点検出が原則であり、用途が限られる。
【０００４】
タッチパネルを必要としない指示位置検出方式として、指示位置検出のための受光素子を表示パネルに内蔵した、光学式の位置検出機能を備える表示装置が知られている（例えば、特許文献１および２参照）。
【０００５】
光学式の位置検出では、外光の受光量で指などの影を検出する方式が広く用いられている。外光がパネルの表示面から入射するときに物体（人の指やスタイラスペン等、以下、被検出物ともいう）があると、その影において外光を検出する受光素子の出力が低いため、この出力から被検出物の位置を特定する。
【０００６】
これに対し、特許文献２に記載された表示装置は、液晶（または有機ＥＬ）表示パネル内に非可視光に感度をもつ受光素子（以下、光センサという）を有している。
液晶表示パネルの場合、液晶表示パネルの一方の主面（背面）側にバックライトが配置されている。バックライトからの光は、可視光成分と非可視光成分を含んでおり、液晶表示パネルを透過する際に液晶層で、入力される映像信号に応じた変調を受けて、他の主面（前面または表示面）から出射される。この出射される光（出射光）の可視光成分に対する変調によって、所定の画像表示が行われる。
【０００７】
液晶表示パネルの表示面側に接触または近接した物体（被検出物）が存在すると、一部の出射光が被検出物で反射し、反射光となって光センサ側に導かれる。光センサは上記被検出物からの反射光の、特に非可視光成分を検出する。光センサを設けた領域に対応して可視光遮断（非可視光選択）フィルタが設けられ、かつ、この領域では透過光が映像信号に応じた変調を受けないようになっている。このため、表示状態の影響を受けることなく、また周囲の明るさの程度に影響されることなく被検出物の検出が可能である。光センサを多数、規則的（離散的かつ２次元状）に配置することにより被検出物の位置や大きさの検出ができる。
【０００８】
有機ＥＬ表示装置はバックライトが不要で、画素自体が発光する。この場合は非可視光の発光素子と受光素子とを、パネルの表示領域内に所定の間隔で配置する。被検出物を検出する仕方自体は、上記液晶表示装置と同様である。発光素子からの非可視光が被検出物で反射され、このときの反射光量の違いを、離散的で２次元状に配置された複数の受光素子で検出することにより、上記被検出物の位置や大きさを検出できる。
【０００９】
特許文献１に記載された表示装置は、液晶層を画素ごとに分離するスペーサのバックライト側に、光センサが配置されている。光センサの配置領域と異なる画素内の領域に、可視光に感度をもつ受光素子（以下、可視光センサという）の配置領域と、映像信号に応じて液晶層への印加電圧を変えることができ透過光の変調が可能な領域（以下、光変調領域という）とが設けられている。
特許文献１に記載された表示装置は、人の指やスタイラスペン等の被検出物で反射された光を、非可視光と可視光の両方で検出できる構成となっている。
【００１０】
特許文献１および２に記載された技術によれば、人の目には見えないため表示映像に影響しない非可視光を用いた物体の検出が行われる。よって、黒画面表示のように可視光の背面から前面へ抜ける透過光の量がほぼゼロに近い場合に、非可視光を前面側に透過させても表示に影響がないことから、黒表示時にも被検出物を検出できる。周囲が暗い、明るいに関係なく物体の検出が可能である。
【特許文献１】特開２００５−２７５６４４号公報
【特許文献２】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】
【００１１】
特許文献２では、可視光を遮断し非可視光を選択的に透過するフィルタ（選択透過フィルタ）が配置され、その周囲はブラックマトリクスで遮光されている。
ブラックマトリクスの材料等については特許文献２では言及されていないが、通常、金属をフィルタ層に含むか、フィルタ層とは異なる層の金属膜との組み合わせによりブラックマトリクスの機能を実現することが多い。
【００１２】
ところで、本願の出願人は、ディスプレイ装置の表示面における位置検出に関し、２つのセンサを対で設け、第１のセンサ（光電センサ）の検出値から、第２のセンサ（ノイズ除去用センサ）の検出値を減算することで被検出物の検出信号のＳ／Ｎ比を向上する技術を提案している（例えば、特開２０００７−３０６８９６号公報参照）。
【００１３】
この２つセンサ出力の差分による手法では、センサの背面から直接センサに届く光や、非検出物に達することなくパネル内の反射等を繰り返すことでセンサに戻される迷光がノイズ成分となるため、これらのノイズ成分をセンサ出力の減算によってキャンセルできる。
この手法は、第１および第２のセンサに同じようなノイズ成分が入射することを意図して、２つのセンサを近接配置する。センサの受光デバイス特性を揃える意味でも近接配置は必須となる。
そして、第２のセンサには、被検出物からの反射光が入らないように遮光する必要がある。
【００１４】
しかしながら、例えば特許文献２に示すブラックマトリクスを、この遮光のために用いるとすると、センサ側からの光のブラックマトリクスにおける反射率と、センサ側からの光の選択透過フィルタにおける反射率に差があると、２つのセンサが近接配置されていても、ノイズ成分に差が生じることがある。
例えば、選択透過フィルタが殆ど反射しない材料から形成され、ブラックマトリクスより反射率が低いと、ブラックマトリクスに対応する位置に配置される第２のセンサで、反射により戻される光に因るノイズ成分が大きく、逆に、第１のセンサでは反射に起因するノイズ成分が小さい。
このノイズ成分の大きさの違いは、センサ出力の差分を取った検出結果の精度を低下させる。
【００１５】
一方、特許文献１には、「ＢＭ層」と称される遮光層がセンサの背面側を覆い、センサに直接入射されるノイズ成分が低減されている。
しかし、背面側での広い面積の遮光では、物体検出に用いられる非可視光の光量が低下してしまう。２つのセンサに背面から入射する非可視光量が同じとすると、遮光層を背面側に設ける場合、センサ出力の信号成分自体が小さくなる、この場合もＳ／Ｎ比の低下につながる。
【００１６】
２つのセンサ出力の差分による手法では、センサへの直接入射光は均一なためセンサの背面側を遮光する必要性は余りなく、第２のセンサに対し、物体からの反射光が入射する表示面側を遮光する必要がある。ただし、この場合、第２のセンサに対し表示面側からの光は遮光できても、背面側からの光は遮光されないため、ブラックマトリクス等の遮光部とその隣の選択透過フィルタ部に、背面側からの光に対する反射率の違いがあると、第１および第２センサ間でノイズ成分に差が生じることは避けられない。
【００１７】
本発明は、２つのセンサ出力の差分による物体を検出する検出信号のＳ／Ｎ比が、さらに向上した改良されたディスプレイ装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の一形態（第１形態）に関するディスプレイ装置は、情報が表示される表示面と、入力されたデータに応じた強さの光を発生し前記表示面に出力する光学素子をそれぞれ含む複数の画素領域と、入射光をそれぞれ受光して光電変換する受光素子を対で各々が含む複数のセンサ領域と、前記センサ領域内で第１受光素子と前記表示面との間に配置され、可視光域の入射光を吸収して遮断し、非可視光域の入射光を透過する光学フィルタ部と、前記センサ領域内で、前記第１受光素子に対し近接配置される第２受光素子と前記表示面との間に配置され、入射光を吸収して遮断する光吸収性の遮光部と、前記第１受光素子の出力と、前記第２受光素子との出力から差分を求める演算部と、を有する。
【００１９】
本発明の他の形態（第２形態）に関わるディスプレイ装置は、上記第１形態において、前記光学フィルタ部が、特定の波長域の光を選択的に吸収し、その他の波長域の光を透過させる有機顔料をレジストに分散させた第１顔料分散レジストから形成され、前記遮光部が、光の全波長域について吸収性をもつ有機または無機の顔料をレジストに分散させた第２顔料分散レジストから形成されている。
【００２０】
本発明の他の形態（第３形態）に関わるディスプレイ装置は、上記第１形態において、前記光学フィルタ部が、特定の第１波長域の光を選択的に吸収し、その他の第２波長域の光を透過させる有機顔料をレジストに分散させた第１顔料分散レジストから形成され、前記遮光部が、前記第１顔料分散レジストの層と、前記第１顔料分散レジストの層の前記表示面と反対の側に配置され、前記第２波長域の光を選択的に吸収し、前記第１波長域の光を透過させる有機顔料をレジストに分散させた第３顔料分散レジストの層と、を含む。
【００２１】
本発明の他の形態（第４形態）に関わるディスプレイ装置は、上記第１形態において、前記光学フィルタ部が、特定の第１波長域の光を選択的に吸収し、その他の第２波長域の光を透過させる有機顔料をレジストに分散させた第１顔料分散レジストから形成され、前記遮光部が、金属膜と、少なくとも前記金属膜の前記表示面と反対の面に形成された反射防止膜と、を含む。
【００２２】
本発明の他の形態（第５形態）に関わるディスプレイ装置は、上記第４形態において、前記反射防止膜は、入射光を減衰する光吸収性をもつ反射防止膜である。
【００２３】
本発明の他の形態（第６形態）に関わるディスプレイ装置は、情報が表示される表示面と、入力されたデータに応じた強さの光を発生し前記表示面に出力する光学素子をそれぞれ含む複数の画素領域と、入射光をそれぞれ受光して光電変換する受光素子を対で各々が含む複数のセンサ領域と、前記センサ領域内で第１受光素子と前記表示面との間に配置され、可視光域の入射光を吸収して遮断し、非可視光域の入射光を透過する光学フィルタ部と、前記センサ領域内で、前記第１受光素子に対し近接配置される第２受光素子と前記表示面との間に配置され、前記表示面側から入射する特定波長域の非可視光を反射し、特定波長域以外の波長域の光を透過し、前記表示面側と反対の側から入射する光を透過する波長選択ミラー部と、前記第１受光素子の出力と、前記第２受光素子との出力から差分を求める演算部と、を有する。
【００２４】
本発明の他の形態（第７形態）に関わるディスプレイ装置は、上記第６形態において、前記波長選択ミラー部が、前記表示面側から入射する特定波長域の非可視光を選択的に反射し、前記表示面側から入射する前記特定波長域以外の非可視光および可視光、ならびに、前記表示面側と反対の側から入射する光を透過する、コレステリック液晶組成物を含有する層を含む。
【００２５】
以上のように構成される第１〜第５形態では、第１および第２受光素子がセンサ領域内に対で近接配置され配置され、第１受光素子に対応して光学フィルタ部が、第２受光素子に対応して遮光部が配置されている。
第１および第２受光素子の背面側（表示面側と反対の側）からの光は受光素子の配置領域を通過して一部が、光学フィルタ部と遮光部に入る。しかし、光学フィルタ部と遮光部のいずれも光吸収性を有するため、反射することなく透過または吸収される。とくに光学フィルタ部は可視光の入射光を吸収して遮断し、非可視光は透過させる。一方、遮光部は可視光と非可視光を含む入射光を吸収して遮断する。
このため、光学フィルタ部と遮光部で反射する光成分が存在しないか、著しく低減される。
【００２６】
光学フィルタ部等から出射される非可視光は、表示面に被検出物が存在する場合、反射して、その反射光（検出光）の一部が光学フィルタ部等を介して第１受光素子に入る。第２受光素子は遮光されているので検出光を（殆ど）受光しない。
第１および第２受光素子の出力が演算部に入力可能となっており、演算部が、第１受光素子の出力から第２受光素子の出力を減算して差分をとる。得られた差分（検出結果）は、ノイズ成分がキャンセルされたものとなる。
【００２７】
第６および第７形態では、遮光部の代わりに波長選択ミラー部が設けられている。波長選択ミラー部は、前記表示面側から入射する特定波長域の非可視光を反射し、特定波長域以外の波長域の光を透過し、前記表示面側と反対の側から入射する光を透過する。このため、少なくとも第１および第２受光素子側に、波長選択ミラー部で反射される光成分は存在しないか、著しく小さい。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、光学フィルタ部と遮光部（または波長選択ミラー部）で反射する光成分が存在しないか、著しく小さいため、演算部で得られた検出結果のＳ／Ｎ比が高いという利益が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の実施形態を、赤外（ＩＲ）光により被検出物の位置や大きさ等の検出が可能な液晶表示装置を主な例とし、図面を参照して説明する。なお、本発明で被検出物の位置や大きさ等の検出は非可視光に基づいて行われるが、実施形態では主にＩＲ光による検出を例示する。被検出物の位置や大きさ等の検出は、後述するようにＩＲ光以外の非可視光により行うこともできる。
【００３０】
《第１実施形態》
本実施形態は、バックライトを有する透過型液晶表示装置に関する。
図１に、透過型液晶表示装置の概略的な全体構成図を示す。また、図２に、図１に示す液晶パネル２００の更に詳細な断面図を示す。
【００３１】
図１に図解する液晶表示装置１００は、表示面２００Ａを有する液晶パネル２００と、バックライト３００と、データ処理部４００とを有する。
【００３２】
図２は、液晶パネル２００の表示面２００Ａから見た面内の領域の有効表示領域ＰＡを示している。詳細は後述するが、有効表示領域ＰＡは、画素領域ＰＡ１とセンサ領域ＰＡ２に区分できる。
【００３３】
液晶パネル２００は、図１および図２に示すように、互いに対向して配置されたＴＦＴアレイ基板２０１と、いわゆる「対向基板」としてのカラーフィルタ基板（以下、ＣＦ基板）２０２と、これらの隙間に封入された液晶からなる液晶層２０３とを有している。液晶パネル２００は、ＴＦＴアレイ基板２０１がバックライト３００側に、ＣＦ基板２０２がバックライト３００とは反対側になるように、バックライト３００に対して対向して配置されている。
以下、液晶層２０３を中心として、液晶パネル２００の厚さ方向におけるバックライト３００の側を「背面側」と称し、一方面側と反対の側を、「表示面側」または「前面側」と称する。
【００３４】
ＴＦＴアレイ基板２０１は、基体としてガラス基板２０８を有している。ガラス基板２０８には、各種の部材が積層的に設けられている。
具体的には、ガラス基板２０８の背面側に、光を偏光に変換する偏光板２０６が貼られている。また、画素領域ＰＡ１において、ガラス基板２０８の液晶層２０３側の面に、ガラス基板２０８に近い方から順に、画素電極４０による凹凸を平坦化するための平坦化膜２０９と、液晶層２０３に電圧を印加するために画素ＰＩＸｒ,ＰＩＸｇ,ＰＩＸｂごとに設けられた画素電極４０Ｒ,４０Ｇ,４０Ｂと、液晶層２０３の液晶分子を配向させるための配向膜２１０とが積層されている。
【００３５】
なお、画素領域ＰＡ１において、ＴＦＴアレイ基板２０１に、この他、データ電極（一般に、Ｘ電極、データ信号線、ソース信号線と呼ばれることもある）、液晶駆動用のスイッチング素子として機能するＴＦＴ、アクティブマトリックス動作のための信号保持容量（液晶の容量を補助するため、補助容量と呼ばれることもある）としてのキャパシタ等が設けられるが、図１および図２では。また、ＴＦＴアレイ基板２０１には、適宜な位置に保護膜や絶縁膜等が設けられる。
図１に示すように、特に液晶パネル２００の前面の保護膜表面を「表示面２００Ａ」と呼ぶ。
【００３６】
ＣＦ基板２０２は、基体としてガラス基板２１２を有している。ガラス基板２１２には、各種の部材が積層的に設けられている。
具体的には、ガラス基板２１２の表示面側には、光を偏光に変換する偏光板２０７が貼られている。また、ガラス基板２１２の液晶層２０３側の面には、ガラス基板２１２側から近い方から順に、画素ＰＩＸｒ,ＰＩＸｇ,ＰＩＸｂごとに設けられた赤フィルタ２１Ｒ、緑フィルタ２１Ｇ、青フィルタ２１Ｂ（以下、カラーフィルタ２１と呼ぶことがある）と、カラーフィルタ２１による凹凸を平坦化するための平坦化膜２１３と、液晶層２０３に電圧を印加するために複数の画素ＰＩＸｒ,ＰＩＸｇ,ＰＩＸｂに共通に設けられた共通電極２１１と、液晶層２０３を配向させるための配向膜２１２とが積層されている。
【００３７】
カラーフィルタ２１は、カラーフィルタ層２０４に形成され、所定の波長域の可視光（所定の色の光）を透過させ、その波長域以外の可視光を吸収するものである。可視光以外の波長域、特に赤外光（ＩＲ光）については後述する。
可視光における所定の波長域に関し、例えば、国際照明委員会（CIE：Commission Internationale de l'Eclairage）では、赤色の単色光は波長が700［nm］、緑色の単色光は波長が546.1［nm］、青色の単色光は波長が435.8［nm］と定義されており、赤フィルタ２１Ｒ、緑フィルタ２１Ｇ、青フィルタ２１Ｂはそれぞれ、上記の波長を含む又は上記の波長に近い波長域（例えば、50〜120［nm］程度の大きさの範囲）において、透過率が高くなる（基本的には、各波長における透過率の相対的な高低により把握されるが、絶対的な高さとしては、例えば、60[%]以上）ように形成されている。カラーフィルタ２１は、顔料が用いられるものであってもよいし、染料が用いられるものであってもよい。
【００３８】
一方、センサ領域ＰＡ２においては、液晶層２０３に対面するＴＦＴアレイ基板２０１の表示面側に、図１に示すように、「光センサ」を有する光センサ部１が設けられている。図２のセンサ領域ＰＡ２は、光センサ部１の断面を示すものである。
光センサ部１の詳細は後述する。
【００３９】
光センサ部１は、いわゆるタッチパネルの機能を液晶パネル２００内にもたせるために形成されたものである。液晶パネル２００を表示面２００Ａ（前面）側から見ると、有効表示領域ＰＡ内に規則的に配置される。
図１に、有効表示領域ＰＡに光センサ部１がマトリクス状に配置されている液晶パネル２００の一断面を示している。図１において、複数（ここでは４個のみ表示）の光センサ部１が等間隔に配置されている。光センサ部１は、位置検出のためには一方向で４個より十分多い数が必要であり、図１は図示の便宜上、光センサ部１の表示数を４個と少なくしている。位置検出の機能を有効表示領域ＰＡの一部に限定する場合は、その限定された表示領域に光センサ部１が規則的に配置される。
【００４０】
表示面２００Ａの有効表示領域ＰＡから見て、図１に示すように、光センサ部１が形成されている液晶パネル２００の領域を「センサ領域ＰＡ２」、その他の液晶パネル２００の領域を「画素領域ＰＡ１」と定義する。なお、これらの領域はパネルの厚み方向も含めた三次元的な領域である。
【００４１】
図２において、画素電極４０Ｒ,４０Ｇ,４０Ｂと共通電極２１１は透明電極材料で形成される。
なお、後述するＦＦＳ方式の液晶表示装置などでは、図２と異なり、ＴＦＴアレイ基板２０１の表示面側（液晶層側）で画素電極の反液晶層側に、画素電極と対向して全画素共通の共通電極２１１が形成されている場合がある。
画素電極、対向電極、液晶層２０３、ならびに、補助容量やスイッチング素子（不図示）を含んで、光変調のための構成が形成されている。この光変調のための部材や材料を含む画素ごとの構成が「液晶素子」と呼ばれることがある。本実施形態の液晶素子は、各種制御線に接続されて制御されることによって、入力されたデータに応じた強さの光を発生し表示面に出力する機能を持つため、「光学素子」の一例に該当する。
【００４２】
複数色が１色ずつ対応した複数画素からなる単位、即ち図２に示す画素ＰＩＸｒ,ＰＩＸｇ,ＰＩＸｂを含んで「画素ユニット」が構成される。画素ユニットに対する光センサ部１の割合は１：１の場合に、光センサ部１の配置密度が最大となる。本実施形態において光センサ部１の配置密度は、上記最大の場合でもよいし、これより小さくてよい。
【００４３】
ＴＦＴアレイ基板２０１の背面側に、バックライト３００が配置されている。バックライト３００は、液晶パネル２００の背面に対面しており、液晶パネル２００の有効表示領域ＰＡに照明光を出射する。
図１に例示するバックライト３００は、光源３０１と、光源３０１から照射された光を拡散することよって面状の光に変換する導光板３０２とを有している。バックライト３００は、導光板３０２に対する光源３０１の配置位置に応じて、サイドライト型、直下型などがあるが、ここではサイドライト型を例示する。
【００４４】
光源３０１は、液晶パネル２００の背後、且つ、液晶パネル２００の背面に沿う方向の一方側または両方側に配置される。言い換えると、光源３０１は、表示面２００Ａ（前面）から見た液晶パネル２００の１辺、または、対向する２辺に沿って配置される。ただし、光源３０１を液晶パネル２００の３以上の辺に沿って配置しても構わない。
光源３０１は、例えば、冷陰極管ランプにより構成されている。具体的には、光源３０１は、ガラス管内の低圧水銀蒸気中のアーク放電により発生する紫外線を蛍光体で可視光線に変換して放射する。なお、光源３０１は、冷陰極管ランプに限定されず、例えば、ＬＥＤやＥＬ素子によって構成されてもよい。
【００４５】
ここではＬＥＤにより光源３０１が構成されている。図１は、白色ＬＥＤなどの可視光源３０１ａと、ＩＲ光源３０１ｂとが対向する２辺に配置されている場合を例示する。
【００４６】
導光板３０２は、例えば、透光性のアクリル板により構成され、光源３０１からの光を全反射させながら面に沿って（液晶パネル２００の背面に沿う方向の一方側から他方側へ）導光する。導光板３０２の背面には、例えば、導光板３０２と一体的に形成された、若しくは、導光板３０２とは別部材により形成された不図示のドットパターン（複数の突部）が設けられており、導光された光はドットパターンにより散乱されて液晶パネル２００に照射される。なお、導光板３０２の背面側には、光を反射する反射シートが設けられてもよいし、導光板３０２の前面側には、拡散シートやプリズムシートが設けられてもよい。
【００４７】
バックライト３００は、以上の構成を有するため、液晶パネル２００の有効表示領域ＰＡの全面にほぼ均一な平面光を照射する。
【００４８】
＜液晶表示装置の組み立て＞
図３に、図１に示す構成の分解斜視図を示す。
液晶パネル２００は、ＴＦＴアレイ基板２０１に画素回路、および、後述するセンサ読み出し回路等を表示面側に形成した後、配向膜２１０（図２）形成する。ＴＦＴアレイ基板２０１の他方面に、カラーフィルタ層２０４（図１,図２）と配向膜２１２（図２）を形成し、スペーサ（不図示）を形成した後、この形成面側が、ＴＦＴアレイ基板２０１の他方面に対面するように、２つの基板を張り合わせる。その後、液晶をスペーサにより形成された基板の対向空間に封入してシールする。ＴＦＴアレイ基板２０１の一方面に偏光板２０６を配置し、ＣＦ基板２０２の他方面に偏光板２０７を配置する。
【００４９】
液晶パネル２００に対し、接続体１８を介して回路基板１７を電気的に接続する。回路基板１７には、例えば、液晶パネル２００に画像を表示するための電気信号を液晶パネル２００へ出力し、あるいは、表示面２００Ａに対するユーザの操作を検出するための電気信号が液晶パネル２００から入力される、複数のＩＣ等が予め実装されている。ＩＣには、制御部（ＣＰＵ）が含まれる。回路基板１７に、液晶表示装置１００を実装する機器のマザーボードに接続するためのフレキシブル基板１６を設けている。
【００５０】
＜液晶パネルの回路構成＞
図４は、液晶パネル内の駆動回路の構成例を示すブロック図である。
【００５１】
図４に示すように、液晶パネル２００は、画素(ＰＩＸ)がマトリクス状に配置された表示部１０を有する。表示部１０は、パネルの厚み方向をも含めた３次元的な液晶パネル２００の部分である。
図１にも示すが、有効表示領域ＰＡの周囲に周辺領域ＣＡが存在する。周辺領域ＣＡは、ＴＦＴアレイ基板２０１の有効表示領域ＰＡ以外の領域をいう。周辺領域ＣＡには、図４に示すように、有効表示領域ＰＡ内のＴＦＴと一括して形成されるＴＦＴを含んで構成された幾つかの機能ブロックにより示される駆動回路が形成されている。
【００５２】
液晶パネル２００は、駆動回路として、垂直ドライバ(Ｖ.ＤＲＶ.)１１と、ディスプレイドライバ(Ｄ−ＤＲＶ.)１２と、センサドライバ(Ｓ−ＤＲＶ.)１３と、選択スイッチアレイ(ＳＥＬ.ＳＷ.)１４と、ＤＣ／ＤＣコンバータ(ＤＣ／ＤＣ.ＣＮＶ.)１５とを有する。
【００５３】
垂直ドライバ１１は、画素ラインを選択のために、水平方向に配線された各種制御線を垂直方向に走査するシフトレジスタ等の機能を有する回路である。
ディスプレイドライバ１２は、映像信号のデータ電位をサンプリングしてデータ信号振幅を発生し、列方向の画素で共通な信号線にデータ信号振幅を排出する等の機能を有する回路である。
センサドライバ１３は、所定の密度で画素の配置領域内に分散配置された光センサ部１に対し、垂直ドライバ１１と同様な制御線の走査と、制御線の走査に同期してセンサ出力(検出データ)の収集を行う回路である。
スイッチアレイ１４は、複数のＴＦＴスイッチから構成され、ディスプレイドライバ１２によるデータ信号振幅の排出制御と、表示部１０からのセンサ出力の制御を行う回路である。
ＤＣ／ＤＣコンバータ１５は、入力される電源電圧から、液晶パネル２００の駆動に必要な電位の各種直流電圧を発生する回路である。
【００５４】
ディスプレイドライバ１２やセンサドライバ１３の入出力信号、その他の信号の液晶パネル２００内と外のやり取りは、液晶パネル２００に設けられたフレキシブル基板１６（図３参照）を介して行われる。
【００５５】
なお、液晶駆動ＩＣ（ディスプレイドライバ１２に相当）と、センサ駆動、センサ出力の読み出しのためのＩＣ（センサドライバ１３等に相当）と、画像処理ＩＣを、液晶パネル２００内部にＳＯＧ実装してもよい。センサ駆動、センサ出力の読み出しのためのＩＣと、画像処理ＩＣを１つのＩＣとしてもよい。この場合、上記入出力信号等のＩＣ間のやり取りは液晶パネル２００内でＳＯＧ実装端子を介して行われる。
【００５６】
図４に示すほかに、クロック信号の発生または外部入力のための構成なども駆動回路に含まれる。
【００５７】
＜画素部および光センサ部＞
本実施形態に関わる液晶表示装置１００の特徴の１つは、表示面側の被検出物をＩＲ光が被検出物で反射されて液晶パネル２００内に戻される光を検出する２つのセンサ、即ち、第１受光素子（以下、第１センサという）と、第２受光素子（以下、第２センサという）を有していることである。
【００５８】
図２に示すように、ガラス基板２０８に、第１センサＳ１と、第２センサＳ２とが、近接配置されている。第１および第２センサＳ１,Ｓ２を、以下、単にセンサＳということもある。
第１および第２センサＳ１,Ｓ２は、同一の半導体薄膜から形成され、受光特性が揃う必要があるため、互いに近接して配置されている。
【００５９】
第１および第２センサＳ１,Ｓ２は材料を変えてもよいが、受光特性を同じとするために同じ材料、同じパターンから形成し、入射光の分光特性を変えることで、第１センサＳ１を「物体検出用途」、第２センサＳ２を「ノイズ成分検出用途」に割り当てることが望ましい。
このため、本実施形態のカラーフィルタ層２０４には、第１センサＳ１に対応する位置に光学フィルタ部６０が配置され、第２センサＳ２に対応する位置に遮光部７０が形成されている。これらの層につては後述する。
【００６０】
図５（Ａ）にセンサＳの平面図の一例を、図５（Ｂ）に、図５（Ａ）のパターンに対応するセンサＳの等価回路の一例を示す。図示するセンサＳは、第１または第２センサＳ１,Ｓ２であり、これらは同じ構成を有している。
図５（Ｂ）に図解するセンサＳは、３つのトランジスタ（ここではＮチャネル型ＴＦＴ）とフォトダイオードＰＤとを有する。
３つのトランジスタは、リセットトランジスタＴＳ、アンプトランジスタＴＡ、読み出しトランジスタＴＲである。
【００６１】
フォトダイオードＰＤは、アノードがストレージノードＳＮに接続され、カソードが電源電圧ＶＤＤの供給線（以下、ＶＤＤ線）３１に接続されている。フォトダイオードＰＤは、後述するようにＰＩＮ構造またはＰＤＮ構造を有し、Ｉ(intrinsic)領域（ＰＩＮ構造の真性半導体領域）またはＤ(doped)領域（ＰＤＮ構造のＮ−領域）に対し絶縁膜を介して電界を及ぼすコントロールゲートＣＧを備える。フォトダイオードＰＤは、逆バイアスされて使用され、そのときの空乏化の程度をコントロールゲートＣＧで制御することにより、感度を最適化（通常、最大化）できる構造を有する。
なお、フォトダイオードＰＤを、「受光素子」の一例としてもよい。
【００６２】
リセットトランジスタＴＳは、ドレインがストレージノードＳＮに接続され、ソースが基準電圧ＶＳＳの供給線（以下、ＶＳＳ線）３２に接続され、ゲートがリセット信号(ＲＥＳＥＴ)の供給線（以下、リセット線）３３に接続されている。リセットトランジスタＴＳは、ストレージノードＳＮをフローティング状態からＶＳＳ線３２への接続状態に切り替え、ストレージノードＳＮを放電して、その蓄積電荷量をリセットする。
【００６３】
アンプトランジスタＴＡは、ドレインがＶＤＤ線３１に接続され、ソースが読み出しトランジスタＴＲを介して検出電位Ｖdet(または検出電流Ｉdet)の出力線（以下、検出線）３５に接続され、ゲートがストレージノードＳＮに接続されている。
読み出しトランジスタＴＲは、ドレインがアンプトランジスタＴＡのソースに接続され、ソースが検出線３５に接続され、ゲートがリード制御信号(ＲＥＡＤ)の供給線（以下、リード制御線）３４に接続されている。
【００６４】
アンプトランジスタＴＡは、リセット後に再びフローティング状態となったストレージノードＳＮにフォトダイオードＰＤで発生した正電荷が蓄積されると、その蓄積された電荷量（受光電位）を増幅する作用がある。読み出しトランジスタＴＲは、アンプトランジスタＴＡで増幅された受光電位を、検出線３５に排出するタイミングを制御するトランジスタである。一定時間の蓄積時間が経過すると、リード制御信号(ＲＥＡＤ)が活性化して読み出しトランジスタＴＲがオンするため、アンプトランジスタＴＡは、ソースとドレインに電圧が印加されて、そのときのゲート電位に応じた電流を流す。これにより受光電位に応じ、振幅が増大した電位変化が検出線３５に出現し、この電位変化が、検出電位Ｖdetとして検出線３５から光センサ部１の外部に出力される。あるいは、受光電位に応じて値が変化する検出電流Ｉdetが、検出線３５から光センサ部１の外部に出力される。
【００６５】
図５（Ａ）は、図４のようにＣＦ基板２０２と貼り合わされて液晶が封入される前のＴＦＴアレイ基板２０１の上面視を示す。
図５（Ａ）に示すパターン図において図５（Ｂ）に示す素子やノードには同一符号を付しているため、素子間の電気的接続は明らかである。
ＶＤＤ線３１、ＶＳＳ線３２および検出線３５は、例えばアルミニウム（ＡＬ）の配線層から形成され、リセット線３３とリード制御線３４はゲートメタル（ＧＭ）、例えばモリブデンＭｏから形成されている。ゲートメタル（ＧＭ）はアルミニウム（ＡＬ）の配線層より下層に形成される。ゲートメタル（ＧＭ）より上層で、アルミニウム（ＡＬ）より下層の階層に、ポリシリコン（ＰＳ）層が４つ孤立して配置されている。リセットトランジスタＴＳ、読み出しトランジスタＴＲ、アンプトランジスタＴＡおよびフォトダイオードＰＤは、それぞれＰＳ層を有している。
【００６６】
トランジスタにおいては、ゲートメタル（ＧＭ）と交差するＰＳ層箇所の一方と他方に、Ｎ型不純物が導入されてソースとドレインが形成されるトランジスタ構造となっている。
これに対し、フォトダイオードＰＤでは、ＰＳ層からなる薄膜半導体層３６の一方と他方にＰ型とＮ型の逆導電型の不純物が導入されているためダイオード構造となっている。Ｐ型の不純物領域が、フォトダイオードＰＤのアノード（Ａ）領域あるいはストレージノードＳＮを構成する。Ｎ型の不純物領域が、フォトダイオードＰＤのカソード(Ｋ)領域を構成し、コンタクトを介して上層のＶＤＤ線３１と接続されている。
【００６７】
なお、図５（Ａ）に示す平面図において、３つのトランジスタ（ＴＲ,ＴＳ,ＴＡ）が有する受光領域（Ｉ領域またはＤ領域）のバックライト側は、夫々のトランジスタがもつ電極によって遮光されているが、前面側も外光から遮光する必要がある。
同様な理由から、画素(ＰＩＸ)のスイッチング素子ＳＷの前面側も遮光されている。
【００６８】
図６に、ＦＦＳ(Field Fringe Switching)方式の液晶の画素(ＰＩＸ)におけるＴＦＴアレイ基板２０１の上面視を示す。ＦＦＳ方式の液晶は、別名を「In Plane Switching（ＩＰＳ）−Ｐｒｏ」方式の液晶」とも言う。
図６には、ＴＦＴアレイ基板２０１を基体として形成された画素電極４０と、各種配線と、スイッチング素子ＳＷと、それらの接続が示されている。
【００６９】
画素電極４０は透明電極層（ＴＥ）で形成され、複数のスリットを有している。特に図示していないが、画素電極４０の下方に共通電極が画素電極４０と対面して形成される。共通電極は、全画素共通な透明電極層（ＴＥ）で形成される。
画素電極４０は、コンタクト４１を介して下層のアルミニウム（ＡＬ）等からなる内部配線４２と接続されている。内部配線４２が、ポリシリコン（ＰＳ）からなるスイッチング素子ＳＷの薄膜半導体層４３に形成されたソースとドレインの一方に接続されている。薄膜半導体層４３のソースとドレインの他方に、アルミニウム（ＡＬ）からなる信号線４５が接続されている。薄膜半導体層４３の下層に交差する垂直走査線４４が、モリブデン（Ｍｏ）等のゲートメタル（ＧＭ）から形成され、信号線４５と直交する向きに配置されている。
【００７０】
なお、図６に示す各種パターンを有するＴＦＴアレイ基板２０１の上方（不図示の部分）には、ＣＦ基板２０２が重ねられ、これら２つの基板間に液晶層２０３が形成される（図１参照）。また、偏光板２０６と偏光板２０７が、２つの基板に配置されている。
ここで液晶層２０３は、ネマチック液晶で構成される。ＴＦＴアレイ基板２０１およびＣＦ基板２０２の外側面に接着剤を介して密着状態で設けられている偏光板２０６と偏光板２０７は、クロスニコル状態で設けられる。
信号線４５および垂直走査線４４（ゲートメタル（ＧＭ））の材料としては、アルミニウム（Ａｌ）、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、鉛（Ｐｂ）、これらの複合層(例えば、Ｔｉ／Ａｌ)、または、これらの合金層を用いることが可能である。
【００７１】
＜フォトダイオードＰＤの構造と受光特性＞
図７（Ａ）にＰＩＮ構造のフォトダイオードＰＤを、図７（Ｂ）にＰＤＮ構造のフォトダイオードＰＤを、それぞれ示す。
フォトダイオードＰＤの薄膜半導体層３６において、受光感度を有する領域が、ＰＩＮ構造（図７（Ａ））では不純物が導入されていないＩ領域であり、ＰＤＮ構造（図７（Ｂ））ではＮ型不純物が低濃度に導入されたＤ領域（Ｎ−領域）である。
【００７２】
例えば図示のように薄膜半導体層３６に逆バイアスを印加すると、Ｉ領域またはＤ領域の内部に空乏層が拡がる。この空乏化を促進するためにバックゲート制御（コントロールゲートＣＧによる電界制御）を行う。ただし、ＰＩＮ構造ではＰ＋領域からせいぜい１０[μm]程度の空乏化であるが、ＰＤＮ構造ではＤ領域のほぼ全域が空乏化され、それだけ受光感度を有する面積が広いという利点がある。
本実施形態では、ＰＩＮ構造、ＰＤＮ構造のいずれも採用可能である。
【００７３】
かかる構造の位置センサとしてのフォトダイオードＰＤは、非可視光、例えば赤外光に感度を持つように設計されている。フォトダイオードＰＤは赤外光感度が大きいと望ましいが、可視光や近紫外光に感度が大きい場合は、赤外光を選択的に透過させるＩＲフィルタと組み合わせて用いるとよい。
【００７４】
非可視光は、例えば、赤外光または紫外光を含む。なお、紫外光（これも非可視光の一例である。）と可視光との波長の境界は360［nm］〜400［nm］、可視光と赤外光との波長の境界は760［nm］〜830［nm］としている。ただし、実用的には、350［nm］以下の波長を紫外光、700［nm］以上の波長を赤外光としてもよい。ここでは非可視光の波長範囲を350［nm］以下、700［nm］以上とする。ただし、本実施形態において、非可視光の波長の境界は、上記360［nm］〜400［nm］、760［nm］〜830［nm］の範囲内で任意に規定してよい。
【００７５】
非可視光として赤外光（ＩＲ光）を用いる場合、ＩＲ光に感度をもつフォトダイオードＰＤの薄膜半導体層３６（図７）は、価電子帯と伝導帯間のエネルギーバンドギャップが1.1[eV]と、可視光の受光素子のエネルギーバンドギャップ（例えば1.6[eV]）より小さい値をもつ多結晶シリコン、もしくは、結晶シリコンから形成することが好ましい。エネルギーバンドギャップEｇは、Ｅｇ＝ｈν（ｈはプランク定数、ν＝１／λ（λは光の波長））より最適な値が算出される。
【００７６】
一方、アモルファスシリコン、または、微結晶シリコンから薄膜半導体層３６（図７）を形成すると、それらの半導体材料はエネルギーバンドギャップ準位に分布を持つため、赤外線、紫外線に対しても、その受光能力（感度）をもつ。したがって、これらの半導体材料から形成したフォトダイオードＰＤは、可視光のみならず、赤外線、紫外線の非可視光においても受光能力を有し、これにより、可視光と非可視光の受光素子として利用可能となる。
【００７７】
以上から、本実施形態に好適に利用できるフォトダイオードＰＤは、その薄膜半導体層３６が、多結晶シリコン、結晶シリコン、アモルファスシリコン、または、微結晶シリコンから形成される。いずれにしても、本実施形態におけるフォトダイオードＰＤは、可視光の受光のために設計された通常のフォトダイオードより赤外線の吸収係数が大きくなるように半導体材料が選択され、設計するとよい。そのような設計が難しい場合に、光学フィルタ部６０（光学フィルタ部）の存在により、通常のフォトダイオードを用いることも可能である。
【００７８】
＜演算部＞
図２に示すように、第１センサＳ１からの第１検出電位Ｖdet１と、第２センサＳ２からの第２検出電位Ｖdet２とを入力し、その差分をとって検出信号Ｓdetを発生する演算部４０３が設けられている。演算部４０３は、図１のデータ処理部４００内に設けられ、例えば制御部４０１の演算機能により実現してもよいし、例えば位置検出部４０２内に回路として実現してもよい。
通常、第１センサＳ１の出力と第２センサＳ２の出力をシリアル入力し、これらをコンパレータの入力に保持させ、入力が揃ったらコンパレータにより差分をとり、差分を増幅して検出信号Ｓdetを発生させるなどの方法が採られる。あるいは、コンパレータの閾値を制御して各出力ごとにレベルを検出し、後で差分をとってもよい。また、ディジタル値に変換した後に差分を演算してもよい。各出力のレベルは、クロック信号に同期した一定時間の電荷蓄積により決められる。
【００７９】
＜光学フィルタ部および遮光部の材料＞
本実施形態の大きな特徴である、光学フィルタ部および遮光部の材料と、それによる特性の相違について説明する。
一般に「光学フィルタ」とは、所望の波長域の光を選択的に透過、反射するものである。
これに対して、本実施形態における光学フィルタ部６０（図２）は、可視光を殆ど反射しないで吸収して遮光し、非可視光の一部、即ち所望の波長域の非可視光を殆ど反射しないで透過させる材料から形成している。
【００８０】
一般に「遮光」とは、一方の面から他方の面に光を通さないことを意味し、遮光のために光を反射する、吸収するは問わない。よって、カラーフィルタ層２０４に形成されることがあるブラックマトリクスなどの遮光のための部材は、光を反射して遮光する場合がある。
これに対して、本実施形態における遮光部７０(図２)は、可視光と非可視光の両方を反射しないで吸収し、これにより遮光する材料から形成されている。
【００８１】
このように特定の波長領域の光を選択的に透過（吸収）させるためには、感光性を用いるレジスト材料に特定の波長領域の光を選択的に透過（吸収）する顔料を分散させた、顔料分散レジストを用いることが有効である。
言い換えると、本実施形態における光学フィルタ部６０が、『特定の波長域の光を選択的に吸収し、その他の波長域の光を透過させる有機顔料をレジストに分散させた顔料分散レジスト（他の実施形態で引用する場合、「第１顔料分散レジスト」という）から形成されている。これに加えて、本実施形態の遮光部７０が、『光の全波長域について吸収性をもつ有機または無機の顔料をレジストに分散させた顔料分散レジスト（他の実施形態で引用する場合、「第２顔料分散レジスト」という）から形成されている。
本実施形態では、光学フィルタ部６０と遮光部７０は共に単層構造であることを基本とするが、例えば、背面側に反射防止のための全波長透過膜を設けることを排除するものではない。
【００８２】
光学フィルタ部６０に用いるレジスト材料としては、アクリル系、ポリイミド系、ノボラック系等を用いることができる。ＩＲ波長域を選択透過させるための有機顔料としては、アゾ顔料化合物（例えば、「山陽色素株式会社」製など）を用いることができる。
また、光学フィルタ部６０の基本的な形成手法は、顔料分散レジストを基板上に塗布し、マスク露光、現像、ベークのプロセスを経ることにより、所望のパターン形状を得るという、半導体プロセス技術を用いる。
【００８３】
遮光部７０用いるレジスト材料としては、アクリル系、ポリイミド系、ノボラック系等を用いることができる。
全波長について吸収を持つ有機または無機の顔料としては、例えば、カーボンブラック、チタンブラック等の顔料用いることができる。
遮光部７０の形成方法は、光学フィルタ部６０と同様に、顔料分散レジストを基板上に塗布し、マスク露光、現像、ベークのプロセスを経ることにより、所望のパターン形状を得るという、半導体プロセス技術を用いる。
【００８４】
＜実施例＞
図８に、本発明の第１実施形態の構成図を示す。図８は、図２の一部を抜粋した部分に対応する。
可視光を遮光し赤外光を透過する光学フィルタ部６０としては、本実施例では、有機顔料をレジストに分散させた第１顔料分散レジスト（図８では「顔料ブラック層６１」と表示）を用いている。顔料ブラック層６１の有機顔料としては、銅フタロシアニン化合物（青、緑）、アゾ顔料（赤）化合物、レジストとしてはアクリル系感光レジストを用いている。
【００８５】
可視光および赤外光を遮光する遮光部７０としては、本実施例では、カーボン微粒子をアクリル系感光レジストに分散させた顔料分散レジストを用いている。図８では、これを「カーボンブラック層７１」と表示している。
【００８６】
図９に、顔料ブラック層６１およびカーボンブラック層７１の分光透過率特性を示す。
顔料ブラック層６１では赤外線を選択的に透過し、カーボンブラック層７１では全波長領域を遮光していることが図９から分かる。
【００８７】
＜動作例＞
次に、図１〜図８を参照して、液晶表示装置１００の動作の一例を説明する。
液晶パネル２００の背面側に設置されたバックライト３００からの照明光は、液晶パネル２００内に入射され、偏光板２０６、ＴＦＴアレイ基板２０１、液晶層２０３、カラーフィルタ層２０４、ＣＦ基板２０２、および、偏光板２０７を、この順で透過して、前面から外部に出射される。
この透過の最中に照明光は偏光や変調を受けて偏波面や光強度等が変化する。
【００８８】
バックライト３００からの照明光は、図８の場合、偏光板２０６を通ってＴＦＴアレイ基板２０１に入射される。
図８に示すように、ＴＦＴアレイ基板２０１には第１および第２センサＳ１,Ｓ２が形成されているが、そのバックライト側に照明光が入射され、これにより第１および第２検出電位Ｖdet１,Ｖdet２にノイズ成分が発生する。しかし、このノイズ成分は均一な照明光の直接光によるものであるためセンサ間で同レベルであり、演算部４０３により除去される。
その他の光は、例えば図５（Ａ）に破線で示す光センサ部１内の開口部、および、図６に示す画素(ＰＩＸ)内の配線間の開口部を通ってＴＦＴアレイ基板２０１から出力される。
【００８９】
ＴＦＴアレイ基板２０１から出た光は、液晶層２０３、カラーフィルタ層２０４、ＣＦ基板２０２、および、偏光板２０７（図１）を透過して、表示面２００Ａから画面表示のために外部に出力される。
【００９０】
この透過の過程で、偏光板２０６の透過時に透過光が第１の方向に偏光される。液晶層２０３内を光が透過する間に、液晶分子の光学異方性の効果により透過光の偏光方向が液晶の分子配列方向にそって所定角度変化する。偏光板２０７の透過時に、透過光が上記第１の方向と所定の角度ずれた第２の方向に偏光される。
【００９１】
この３度の偏光作用のうち、液晶層２０３を透過中の偏光角度は、入力される映像信号の電位に応じて液晶層２０３に印加する電界強度を制御することによって、画素ごとに独立に変化する。このため各画素を通過する光は、映像信号の電位に応じた明るさに変化する変調を受けて液晶パネル２００から出射され、所定の画像表示に供せられる。
【００９２】
既に説明したように、液晶パネル２００は、画像を表示する有効表示領域ＰＡを有し、その画素領域ＰＡ１に複数の画素が配置されている。有効表示領域ＰＡのセンサ領域ＰＡ２に、いわゆるタッチパネルの機能を実現するために人の指やスタイラスペン等の被検出物を検出する受光素子を含む光センサ部１が配置されている。
光センサ部１を通過する光は、画素を透過する光のような、電気信号による変調を受けることなく、そのまま液晶パネル２００の表示面２００Ａから出射される。
【００９３】
画像表示の途中で、例えばアプリケーションに応じて表示コンテンツに、ユーザ指示を促す場合があり、このような場合、図８に示すように、ユーザが指（またはスタイラスペン等）で表示画面を軽くタッチする。
指またはスタイラスペン等の被検出物が表示画面に接触または近接すると、液晶パネル２００から出射される光が、被検出物で反射され液晶パネル２００内に戻される。この戻された光（反射ＩＲ光（ＩＲ＿Ｒ）および反射可視光（ＶＬ＿Ｒ））は、液晶パネル２００内の層界面や配線等の反射物で屈折や反射を繰り返すため、一般に、反射光は液晶パネル２００で広がって進む。よって、被検出物の大きさにもよるが、反射光は、顔料ブラック層６１を透過できるため第１センサＳ１に到達する。一方、カーボンブラック層７１に達する反射光は吸収されて、遮断される。
【００９４】
第１センサＳ１に到達した反射光の一部が、所定の逆バイアスが印加されたフォトダイオードＰＤに入射すると、フォトダイオードＰＤが光電変換を行って電荷を、例えばアノード（Ａ）電極から出力する。このときの電荷量はＩＲ受光量に比例した受光データを表す。受光データ（電荷量）は、既に説明した図５（Ｂ）に示す読み出し回路の検出線３５から検出電位Ｖdet（または検出電流Ｉdet）となって出力される。
【００９５】
一方、第２センサＳ２でも同様な検出動作を行う。ただし、非検出物からの反射光は遮光されており、第２センサＳ２には、迷光などのノイズ成分となる光が入射される。このノイズ成分は第１センサＳ１でも同レベルであるため、演算部４０３によってキャンセルされる。
【００９６】
このときのノイズ成分には、既に説明したように、顔料ブラック層６１およびカーボンブラック層７１では反射がない、また、あっても殆ど無視できるほど小さいため、顔料ブラック層６１やカーボンブラック層７１からの反射光は含まれない。
もし仮に反射が生じ、かつ、反射率に違いがあると、ノイズ成分が第１センサＳ１と第２センサＳ２で異なるため、検出精度が低下する。しかし、本実施形態における顔料ブラック層６１（光学フィルタ部６０）と、カーボンブラック層７１（遮光部７０）では、少なくとも背面側での反射は起こらないようになっている。よって、反射による検出精度の低下はない。
【００９７】
より詳細には、検出電位Ｖdet（または検出電流Ｉdet）は、図４に示すスイッチアレイ１４によってセンサドライバ１３側に送られ、ここで受光データとして収集され、さらに図１に示すデータ処理部４００内の位置検出部４０２に入力される。位置検出部４０２または制御部４０１は、検出電位Ｖdetまたは検出電流Ｉdetごとの行と列のアドレスの組を液晶パネル２００側から順次、リアルタイムに入力している。このためデータ処理部４００内で、不図示のメモリに、被検出物のパネル内位置情報（検出電位Ｖdetまたは検出電流Ｉdet）が行と列方向のアドレス情報と関連付けられて当該メモリに蓄えられる。
図２に示す演算部４０３は、例えばメモリに格納する前に、検出信号Ｓdetを発生させ、これをメモリに格納するとよい。
【００９８】
液晶表示装置１００は、メモリ内の情報に基づいて、被検出物の位置情報と表示情報と重ね合わせることにより、「ユーザが表示情報に基づいた指示を指またはスタイラスペン等を用いて行った」、あるいは、「ユーザがスタイラスペン等を表示画面上で移動させることにより所定の情報を入力した」ことが判別できる。つまり、液晶表示装置１００は、タッチパネルを液晶パネル２００に付加した場合と同様な機能を、タッチパネルを付加していない薄型の表示パネルにより実現することができている。このような表示パネルを、「インセルタッチパネル」と称する。
【００９９】
本実施形態によれば、ノイズ除去用受光センサには、バックライトからの直接光（赤外、可視）が入射し、観測面側の可視光および赤外光はカーボンブラックによりカットされる。一方、赤外線用受光センサには、バックライトからの直接光（赤外、可視）と、観測面側の赤外光（シグナル）が入射し、可視ノイズは顔料ブラックによりカットされる。
この構成により、赤外線用受光センサ信号から、ノイズ除去用受光センサ信号を引くことにより、バックライトからの直接光を相殺して、赤外光（シグナル）を得ることが可能となる。
このとき光学フィルタ部６０および遮光部７０が少なくとも背面側で反射を起こさないため、物体検出の精度が、より向上するという利益が得られる。
【０１００】
《第２実施形態》
図１０に、本発明の第２実施形態の構成図を示す。図１０は、図２の一部を抜粋した部分に対応する。
光学フィルタ部６０としては、第１実施形態と同じ顔料ブラック層６１を用いている。
一方、遮光部７０は、顔料ブラック層６１と同一の層を有し、その背面側に、赤外吸収フィルタ層７２を積層している。赤外吸収フィルタ層７２は、「第２顔料分散レジストの層」の一例である。
言い換えると、第２実施形態の遮光部７０は、『第１顔料分散レジストの層（顔料ブラック層６１）と、顔料ブラック層６１の表示面と反対の側に配置され、第２波長域（ＩＲ波長域）の光を選択的に吸収し、その他の第１波長域の光を透過させる有機顔料をレジストに分散させた第３顔料分散レジストの層（赤外吸収フィルタ層７２）と、を含む』ことが、本実施形態の特徴である。
【０１０１】
赤外吸収フィルタ層７２としては、赤外を吸収する有機顔料をレジストに分散させた顔料分散レジストを用いている。
赤外を吸収する有機顔料としては、チタン／アルミ／鉄フタロシアニン化合物、レジストとしてはアクリル系感光レジストを用いている。
【０１０２】
図１１に、顔料ブラック層６１と赤外吸収フィルタ層７２の積層膜の分光透過率特性を示す。
顔料ブラック層６１では赤外線を選択的に透過し、赤外吸収フィルタ層７２では、赤外線を遮光している。
【０１０３】
その他の構成、即ち、図１０に図２と同一符号を付した構成、その他の図１〜図７に示す構成、および、基本的な動作は第１実施形態と共通する。
【０１０４】
第１実施形態と同様に、第２センサＳ２には、バックライト３００からの直接光（赤外、可視）が入射し、観測面側（表示面側）の可視光（外光を含む）は顔料ブラック層６１で、赤外光は赤外吸収フィルタ層７２でカットされる。
一方、第１センサＳ１には、バックライト３００からの直接光（赤外、可視）と、観測面側の赤外光（シグナル）が入射し、可視ノイズは顔料ブラック層６１によりカットされる。
このとき顔料ブラック層６１の背面側、赤外吸収フィルタ層７２の背面側で反射が生じない、あるいは、生じても無視できるほど小さいため、図２に示す演算部４０３から得られる検出信号Ｓdetの精度が向上している。
【０１０５】
《第３実施形態》
図１２に、本発明の第３実施形態の構成図を示す。図１２は、図２の一部を抜粋した部分に対応する。
光学フィルタ部６０としては、第１および第２の実施形態と同じ顔料ブラック層６１を用いている。また、「波長選択ミラー部」としてのコレステリック選択反射膜７３が、第２センサＳ２の上に選択的に配置されている。
【０１０６】
図１３に、コレステリック選択反射膜７３の構造を示す。また、図１４に、コレステリック選択反射膜７３の分光反射率特性を示す。
コレステリック選択反射膜７３の選択反射波長は、λ＝850［nm］に設定されており、コレステリック回転方向が右まわり、または左まわりの１層構造（図１３（Ａ））と、右回りおよび左まわりの２層積層構造（図１３（Ｂ））の何れかを用いることができる。図１３（Ａ）の場合は、ＶＡ、ＥＣＢ等のλ／４板をパネル外側または図２の配向膜２１２と偏光板２０７との間等に配置してもよい。
このλ／４板を配置したモードで、かつ、赤外光での偏光度が十分ある偏光板２０７等を用いた場合には、パネル入射光が円偏光になっているので１層構造で十分である。上記条件を満たさない場合には、２層構造にすることが有効である。
【０１０７】
コレステリック選択反射膜７３をパターニングするためには、コレステリック選択反射膜７３上にレジストを塗布し、マスク露光、現像、エッチング、レジスト剥離のプロセスを経ることにより、所望のパターンを得ることができる。また、コレステリック液晶に感光性を持たせ、マスク露光によりパターニングしてもよい。
【０１０８】
その他の構成、即ち、図１０に図２と同一符号を付した構成、その他の図１〜図７に示す構成、および、基本的な動作は第１実施形態と共通する。
【０１０９】
図１２において、第２センサＳ２には、バックライト３００からの直接光（赤外、可視）が入射し、観測面側の可視光は顔料ブラック層６１で、赤外光はコレステリック選択反射膜７３でカット（反射）される。
一方、第１センサＳ１には、バックライト３００からの直接光（赤外、可視）と、観測面側の赤外光（シグナル）が入射し、可視ノイズは顔料ブラック層６１によりカットされる。
この構成により、赤外線用受光センサ信号から、ノイズ除去用受光センサ信号を引くことにより、バックライトからの直接光を相殺して、赤外光（シグナル）を得ることが可能となる。
【０１１０】
本実施形態に関わる表示装置は、以上の説明に限定されず、以下の種々の変形が可能である。
【０１１１】
＜変形例１＞
第１実施形態において、遮光部７０を得る方法として、金属薄膜を用いることもできる。金属薄膜としては、クロム、チタンなどが用いられる。反射防止のために、酸化膜等で誘電体多層膜にして所望の波長領域での反射防止をすることが有効である。この反射防止膜は、特に背面側で光吸収性を有するように多層膜構造や材料が決められている。
金属薄膜のパターニング方法としては、金属薄膜上にレジストを塗布し、マスク露光、現像、エッチング、レジスト剥離のプロセスを経ることにより、所望のパターンを得ることができる。
【０１１２】
＜変形例２＞
第１〜第３実施形態は、反射型液晶表示装置に適用できる。
一般的な反射型液晶パネルは、図１において、バックライト３００がなく、代わりに、液晶層２０３と表示面２００Ａとの間に、照明部（フロントライト）が配置される。
この場合でも、フロント側からセンサ配置領域に入って迷光となる光が、光学フィルタ部６０と遮光部７０で吸収され、それらからの反射がないためノイズ成分となる光量が第１センサＳ１と第２センサＳ２で同じとなり、検出感度がより向上する。
【０１１３】
＜変形例３＞
第３実施形態において、特定の波長領域の光を選択反射させる手段としては、コレステリック選択反射膜７３として、誘電体多層膜の干渉を用いる方法、コレステリック液晶のカイラルピッチにより選択反射波長をコントロールする方法を適用してもよい。
【０１１４】
＜変形例４＞
変形例４では、非可視光を受光する受光素子としてのフォトダイオードＰＤの他に、可視光を主成分とする外光を検出し、その検出結果に応じて図１に示すバックライト３００から出力される光の強度を制御する例を示す。ここでは第１実施形態の変形例を説明するが、バックライト等の照明部を有する限り、変形例４は他の実施形態にも適用できる。
【０１１５】
外光を検出する外光センサは、特に図示しないが、図１に示す液晶パネル２００において、有効表示領域ＰＡまたは周辺領域ＣＡに配置される。外光センサの配置の位置および個数は任意である。
外光センサを有効表示領域ＰＡ内に配置する場合、外光センサを、非可視光を受光する光センサ（フォトダイオードＰＤ）と同様にマトリクス状に配置することができる。この場合、各外光センサを、周囲に存在する複数の光センサから等距離の位置に配置する。例えばフォトダイオードＰＤと外光センサとが、有効表示領域ＰＡの平面視で市松模様を形成するようにするとよい。
市松模様でなくとも、外光センサを等間隔で配置してよい。このほか、外光センサを、有効表示領域ＰＡの四隅付近に配置する、有効表示領域ＰＡの外側辺のうち、少なくとも１辺に近い位置に並べて配置するなど、配置と数に制限はない。
【０１１６】
外光センサの基本構成は、図５と同様な等価回路や平面パターンが適用できる。ただし、外光センサのフォトダイオードは、光センサとしてのフォトダイオードＰＤとは、薄膜半導体層の材料などが異なってよい。例えば、外光センサは、350[nm]から700[nm]の波長範囲にて規定される可視光に感度を持つように、外光センサの薄膜半導体層を、エネルギーバンドギャップがブロードに分布しているアモルファスシリコンまたは微結晶シリコンで形成するとよい。例えば、外光センサの薄膜半導体層としては、そのエネルギーバンドギャップが1.6[eV]のものを用いることができる。
なお、非可視センサのフォトダイオードＰＤにおいてもアモルファスシリコンまたは微結晶シリコンを薄膜半導体層の材料に用い得ることは既に述べたが、この場合の薄膜半導体層と、外光センサの薄膜半導体層とは、エネルギーバンドギャップが違うため赤外の吸収特性が異なるように形成されたものを使用する。ただし、可視光センサおよび光センサとして、エネルギーバンドギャップが異なり感度が多少低いが、ポリシリコンまたは結晶シリコンを薄膜半導体層の材料に用いることは可能である。このような場合、フィルタ側に波長選択性を持たせるとよい。
【０１１７】
図１に示すデータ処理部４００は、外光センサによって得られた受光データに基づいて、バックライト３００が照明光を出射する動作を制御する。制御部４０１の制御を受けた位置検出部４０２が、外光の輝度に比例した信号（蓄積電荷量）の振幅を受光データ、即ち、電圧値（検出電位Ｖdet）、もしくは、電流値（検出電流Ｉdet）によって検出する。制御部４０１が、検出結果に基づいて、液晶表示装置のバックライト３００の発光強度を調整する。
これにより、外光センサによって得られた受光データにおいて、受光した光の強度が大きい場合には、バックライト３００が、より大きな強度の照明光を照射するように制御される。受光した光の強度が小さい場合には、バックライト３００が、より小さな強度の照明光を照射するように制御される。
【０１１８】
薄膜トランジスタの画素スイッチを有する表示装置において、一般に、外光（特に太陽光)が差し込む環境においては、表示装置は表示パネルの表面層の反射によりコントラストが低下し、画像を良好に認識できないことがある。そのため、表示パネル自身から表面の外に出射される光の輝度を、表示パネルの表面の反射輝度以上にする必要がある。そのためには、表示パネルを背面から照射するバックライト３００の発光強度を、より強く制御する。
また、暗闇等の外光の強度が極めて低い状態においては、表示パネルの表面での反射光による画質低下（コントラスト低下）は発生せず、バックライト３００の発光強度を落とす必要がある。変形例４では、表示装置の表面輝度を下げることが可能となり、これにより、バックライト３００の消費電力を削減することができる。
本変形例４では、このような画質低下（コントラスト低下）と消費電力の削減を、外光量の変化に応じて適応的に制御できる利点がある。
【０１１９】
図１５は、変形例４において、外光センサを有効表示領域ＰＡに形成した場合（表示領域内配置の適用）と、周辺領域ＣＡに形成した場合（表示領域内配置の非適用）とにおいて得られる、受光データの入力光強度に対する変化を示す図である。図１５において、横軸は、外光の照度（単位：ルクス[lx]）を示しており、縦軸は、その外光センサから得られる受光データの値を照度換算したもの（単位：[lx]）を示している。図１５において、実線は、外光センサの表示領域内配置が適用された場合の曲線であり、破線は、表示領域内配置が非適用の場合の曲線である。
【０１２０】
図１５に示すように、たとえば、1000[lx]の外光が入射した際には、外光センサを周辺領域ＣＡに形成した場合には、約100[lx]の照度に対応した受光データが得られるのに対して、有効表示領域ＰＡに形成した場合には、約1000[lx]の照度に対応した受光データが得られる。このように、外光センサを有効表示領域ＰＡに設けることによって、高い強度の光を受光できる。
よって図１５からは、外光センサを有効表示領域ＰＡ内に配置するほうが望ましいことが分かる。
【０１２１】
図１６に、変形例４を適用しないで指先を検出したときの画面（（Ａ））と、変形例４を適用して指先を検出したときの画面（（Ｂ））とを示す。
図１６に示す画面は、マトリックス状に細かく配置された複数の光センサ部の各出力を、検出（白）と非検出（黒）のドット表示として、それを画面上でマッピングしたものである。
図１６からも、外光センサを有効表示領域ＰＡ内に配置したほうが、検出精度が高いことが分かる。
【０１２２】
変形例４によれば、画質低下（コントラスト低下）と消費電力の削減を、外光量の変化に応じて適応的に制御できる利点に加え、特に周囲の外光量が少ない場合に、必要以上のバックライト３００光量が液晶パネルに入射されないことから、その分、可視光の迷光が発生する防止または抑制できる。このことは、図７等に示す光センサとしてのフォトダイオードＰＤが、非可視光（例えばＩＲ光）以外に、可視光にも感度を持つ場合に位置検出の精度を向上させることができる利益をもたらす。
【０１２３】
なお、変形例４では、外光センサにより検出される外光強度がある程度大きいと判断されるときは、光センサ部１の出力と外光センサの出力とから、外光による被検出物の影を検出し、その検出結果に基づいて、被検出物の有無、位置あるいは大きさを検出してもよい。
【０１２４】
＜変形例５：その他の変形可能点＞
本実施形態およびその変形例４において、非可視光として赤外線（ＩＲ光）を主として説明に用いたが、紫外線であってもよい。
【０１２５】
バックライト３００は、光源及び導光部材を有するものに限定されず、例えば、複数のＬＥＤを２次元に配列したバックライトのように、光源のみを有するものであってもよい。また、バックライト３００は、面光源に限定されず、線光源や点光源であってもよい。導光部材は、板状のもの（導光板３０２）に限定されず、例えば、長尺状の直方体状のものや立方体状のものであってもよい。
【０１２６】
読み出し回路（図５）における、フォトダイオードＰＤ、リセットトランジスタＴＳ、アンプトランジスタＴＡおよび読み出しトランジスタＴＲ、ならびに、画素回路におけるスイッチング素子ＳＷを含む全てのＴＦＴ構造、コントロールゲートＣＧをもつＴＦＤ(Thin Film Diode)構造を、トップゲート型として形成してもよい。この場合、ＴＦＤの受光領域（Ｉ領域またはＤ領域）、ＴＦＴのチャネル形成領域の少なくとも背面側を遮光層で覆ってバックライト３００からの直接光が、これらの受光領域やチャネル形成領域に入らないようにするとよい。
【０１２７】
＜変形例６＞
本実施形態およびその変形例は、液晶表示装置に限らず、有機ＥＬ表示装置などの自発光型表示装置、電子ペーパーに応用可能な電子遊動を用いた表示装置などに広く適用できる。
電子遊動を用いた表示装置は、画素電極と対向基板（透明基板）に備えられる共通電極との間に、電子インクを備える。電子インクは、図１における液晶層２０３に代わるもので、液体中に懸濁する、正に帯電した白の粒子と負に帯電した黒の粒子とを有する複数のマイクロカプセルを備える。電子遊動は、画素電極と共通電極間に印加される電界が正の場合と負の場合で、画素電極側と共通電極側に移動する粒子が白と黒で反転し、透明基板側に移動する白の粒子の割合が多いときに画素が明るく観測者から見えることを利用して、入力データに応じた画素の階調表示を可能とする。このため、液晶層の光変調の仕方以外は、上記の実施形態の説明がほぼ同様に適用できる。
一方、有機ＥＬ表示装置は、バックライトが不要で、表示パネル内で画素ごとに積層された有機材料膜自体が、印加する電界の大きさに応じた輝度で発光する現象を利用している。それ以外は、上記の実施形態の説明がほぼ同様に適用できる。
【０１２８】
＜表示装置の適用製品例＞
実施形態およびその変形例１〜６は、以下の各種製品の文字や画像の表示部品と適用できる。
具体的には、テレビジョン受像装置、パーソナルコンピュータ等のモニタ装置、携帯電話、ゲーム機、ＰＤＡなどの映像再生機能を持つモバイル機器、スチルカメラやビデオカメラ等の撮影装置、カーナビゲーション装置などの車載機器などに、上記実施形態およびその変形例１〜６が適用可能である。
【０１２９】
本実施形態およびその変形例によれば、以下の利益が得られる。
表示パネルの前面側に配置する、２層導電性フィルムもしくは薄型ガラスを有する抵抗式や静電容量式のタッチパネルが必要でなくなる。つまり、タッチパネルの機能を表示パネル内に具備する「インセルタッチパネル」が実現できる。このため、表示装置のコンパクト化、特に薄型化が達成できる。
【０１３０】
検出位置の受光データとアドレスが組みでメモリに格納されるため、複数の離れた箇所の同時検出が可能である。また、被検出物の位置のみならず、その大きさを検出することもできる。
【０１３１】
こととき、センサに入射するバックライトからの直接入射光、表示パターンに依存した迷光によるノイズの問題を、バックライトからの直接入射光（可視光、赤外光）、外光（可視光）、表示光の表面での散乱光（可視光）のノイズを分離して、観測面から入射する赤外光だけを取り出すことが可能なデバイス構造とすることにより解決し、環境や表示パターンによらず確実に位置検出可能な入力機能一体型画像表示装置を提供することができる。
【０１３２】
変形例４では、可視光による外光検知を表示装置の表示領域で実施することが可能となる。とくに外光センサを有効表示領域内に配置した場合、外光センサを表示領域外に配置する方式に比べて、表示装置上の表面輝度をより正確に測定することが可能となり、そのためバックライトの発光強度の制御精度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【０１３３】
【図１】本発明の第１〜第３実施形態に関わる透過型液晶表示装置の概略的な全体構成図である。
【図２】図１に示す液晶パネル２００の更に詳細な断面図である。
【図３】図１に示す構成の分解斜視図である。
【図４】本発明の第１〜第３実施形態に関わる液晶パネル内の駆動回路の構成例を示すブロック図である。
【図５】本発明の第１〜第３実施形態に関わり、（Ａ）は光センサ部の平面図、（Ｂ）は（Ａ）のパターンに対応する光センサ部の等価回路図を示す。
【図６】本発明の第１〜第３実施形態に関わる画素に対応するＴＦＴアレイ基板部分の平面図である。
【図７】本発明の第１〜第３実施形態に関わるＰＩＮ構造（（Ａ））と、ＰＤＮ構造（（Ｂ））のフォトダイオードを概略的に示す図である。
【図８】本発明の第１実施形態に関わり、図２をより詳細にして作用の説明を行うための断面図である。
【図９】顔料ブラック層およびカーボンブラック層の分光透過率特性を示すグラフである。
【図１０】本発明の第２実施形態に関わり、図２をより詳細にして作用の説明を行うための断面図である。
【図１１】顔料ブラック層と赤外吸収フィルタ層の積層膜の分光透過率特性を示すグラフである。
【図１２】本発明の第３実施形態に関わり、図２をより詳細にして作用の説明を行うための断面図である。
【図１３】本発明の第３実施形態に関わり、コレステリック選択反射膜の模式的な構造図である。
【図１４】本発明の第３実施形態に関わり、コレステリック選択反射膜の分光反射率特性を示すグラフである。
【図１５】本発明の実施形態の変形例４に関わり、受光データの入力光強度に対する変化を示すグラフである。
【図１６】変形例４に関わり、外光センサの表示領域内配置を適用しない場合（（Ａ））と、適用した場合（（Ｂ））の指先を検出したときの検出結果を示す図である。
【符号の説明】
【０１３４】
１…光センサ部、１０…表示部、１１…垂直ドライバ、１２…ディスプレイドライバ、１３…センサドライバ、１４…選択スイッチアレイ、１５…ＤＣ／ＤＣコンバータ、１２…選択スイッチ、１３…垂直ドライバ、１４…ディスプレイドライバ、１５…センサドライバ、２１Ｒ等…フィルタ、３１…ＶＤＤ線、３２…ＶＳＳ線、３３…リセット線、３４…リード制御線、３５…検出線、３６…薄膜半導体層、６０…光学フィルタ部、６１…顔料ブラック層、７０…遮光部、７１…カーボンブラック層、７２…赤外吸収フィルタ層、７３…コレステリック選択反射膜、１００…液晶表示装置、２００…液晶パネル、２００Ａ…表示面、２０１…ＴＦＴアレイ基板、２０２…ＣＦ基板、２０３…液晶層、３００…バックライト３００、４００…データ処理部、４０１…制御部、４０２…位置検出部、４０３…演算部、ＰＡ…有効表示領域、ＰＡ１…画素領域、ＰＡ２…センサ領域、ＣＡ…周辺領域、ＰＩＸ…画素、ＰＤ…フォトダイオード、Ｓ１…第１センサ、Ｓ２…第２センサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
情報が表示される表示面と、
入力されたデータに応じた強さの光を発生し前記表示面に出力する光学素子をそれぞれ含む複数の画素領域と、
入射光をそれぞれ受光して光電変換する受光素子を対で各々が含む複数のセンサ領域と、
前記センサ領域内で第１受光素子と前記表示面との間に配置され、可視光域の入射光を吸収して遮断し、非可視光域の入射光を透過する光学フィルタ部と、
前記センサ領域内で、前記第１受光素子に対し近接配置される第２受光素子と前記表示面との間に配置され、入射光を吸収して遮断する光吸収性の遮光部と、
前記第１受光素子の出力と、前記第２受光素子との出力から差分を求める演算部と、
を有するディスプレイ装置。
【請求項２】
前記光学フィルタ部が、特定の波長域の光を選択的に吸収し、その他の波長域の光を透過させる有機顔料をレジストに分散させた第１顔料分散レジストから形成され、
前記遮光部が、光の全波長域について吸収性をもつ有機または無機の顔料をレジストに分散させた第２顔料分散レジストから形成されている
請求項１に記載のディスプレイ装置。
【請求項３】
前記光学フィルタ部が、特定の第１波長域の光を選択的に吸収し、その他の第２波長域の光を透過させる有機顔料をレジストに分散させた第１顔料分散レジストから形成され、
前記遮光部が、
前記第１顔料分散レジストの層と、
前記第１顔料分散レジストの層の前記表示面と反対の側に配置され、前記第２波長域の光を選択的に吸収し、前記第１波長域の光を透過させる有機顔料をレジストに分散させた第３顔料分散レジストの層と、を含む
請求項１に記載のディスプレイ装置。
【請求項４】
前記光学フィルタ部が、特定の第１波長域の光を選択的に吸収し、その他の第２波長域の光を透過させる有機顔料をレジストに分散させた第１顔料分散レジストから形成され、
前記遮光部が、
金属膜と、
少なくとも前記金属膜の前記表示面と反対の面に形成された反射防止膜と、
を含む
請求項１に記載のディスプレイ装置。
【請求項５】
前記反射防止膜は、入射光を減衰する光吸収性をもつ反射防止膜である
請求項４に記載のディスプレイ装置。
【請求項６】
情報が表示される表示面と、
入力されたデータに応じた強さの光を発生し前記表示面に出力する光学素子をそれぞれ含む複数の画素領域と、
入射光をそれぞれ受光して光電変換する受光素子を対で各々が含む複数のセンサ領域と、
前記センサ領域内で第１受光素子と前記表示面との間に配置され、可視光域の入射光を吸収して遮断し、非可視光域の入射光を透過する光学フィルタ部と、
前記センサ領域内で、前記第１受光素子に対し近接配置される第２受光素子と前記表示面との間に配置され、前記表示面側から入射する特定波長域の非可視光を反射し、特定波長域以外の波長域の光を透過し、前記表示面側と反対の側から入射する光を透過する波長選択ミラー部と、
前記第１受光素子の出力と、前記第２受光素子との出力から差分を求める演算部と、
を有するディスプレイ装置。
【請求項７】
前記波長選択ミラー部が、前記表示面側から入射する特定波長域の非可視光を選択的に反射し、前記表示面側から入射する前記特定波長域以外の非可視光および可視光、ならびに、前記表示面側と反対の側から入射する光を透過する、コレステリック液晶組成物を含有する層を含む
請求項６に記載のディスプレイ装置。
【請求項１】
情報が表示される表示面と、
入力されたデータに応じた強さの光を発生し前記表示面に出力する光学素子をそれぞれ含む複数の画素領域と、
入射光をそれぞれ受光して光電変換する受光素子を対で各々が含む複数のセンサ領域と、
前記センサ領域内で第１受光素子と前記表示面との間に配置され、可視光域の入射光を吸収して遮断し、非可視光域の入射光を透過する光学フィルタ部と、
前記センサ領域内で、前記第１受光素子に対し近接配置される第２受光素子と前記表示面との間に配置され、入射光を吸収して遮断する光吸収性の遮光部と、
前記第１受光素子の出力と、前記第２受光素子との出力から差分を求める演算部と、
を有するディスプレイ装置。
【請求項２】
前記光学フィルタ部が、特定の波長域の光を選択的に吸収し、その他の波長域の光を透過させる有機顔料をレジストに分散させた第１顔料分散レジストから形成され、
前記遮光部が、光の全波長域について吸収性をもつ有機または無機の顔料をレジストに分散させた第２顔料分散レジストから形成されている
請求項１に記載のディスプレイ装置。
【請求項３】
前記光学フィルタ部が、特定の第１波長域の光を選択的に吸収し、その他の第２波長域の光を透過させる有機顔料をレジストに分散させた第１顔料分散レジストから形成され、
前記遮光部が、
前記第１顔料分散レジストの層と、
前記第１顔料分散レジストの層の前記表示面と反対の側に配置され、前記第２波長域の光を選択的に吸収し、前記第１波長域の光を透過させる有機顔料をレジストに分散させた第３顔料分散レジストの層と、を含む
請求項１に記載のディスプレイ装置。
【請求項４】
前記光学フィルタ部が、特定の第１波長域の光を選択的に吸収し、その他の第２波長域の光を透過させる有機顔料をレジストに分散させた第１顔料分散レジストから形成され、
前記遮光部が、
金属膜と、
少なくとも前記金属膜の前記表示面と反対の面に形成された反射防止膜と、
を含む
請求項１に記載のディスプレイ装置。
【請求項５】
前記反射防止膜は、入射光を減衰する光吸収性をもつ反射防止膜である
請求項４に記載のディスプレイ装置。
【請求項６】
情報が表示される表示面と、
入力されたデータに応じた強さの光を発生し前記表示面に出力する光学素子をそれぞれ含む複数の画素領域と、
入射光をそれぞれ受光して光電変換する受光素子を対で各々が含む複数のセンサ領域と、
前記センサ領域内で第１受光素子と前記表示面との間に配置され、可視光域の入射光を吸収して遮断し、非可視光域の入射光を透過する光学フィルタ部と、
前記センサ領域内で、前記第１受光素子に対し近接配置される第２受光素子と前記表示面との間に配置され、前記表示面側から入射する特定波長域の非可視光を反射し、特定波長域以外の波長域の光を透過し、前記表示面側と反対の側から入射する光を透過する波長選択ミラー部と、
前記第１受光素子の出力と、前記第２受光素子との出力から差分を求める演算部と、
を有するディスプレイ装置。
【請求項７】
前記波長選択ミラー部が、前記表示面側から入射する特定波長域の非可視光を選択的に反射し、前記表示面側から入射する前記特定波長域以外の非可視光および可視光、ならびに、前記表示面側と反対の側から入射する光を透過する、コレステリック液晶組成物を含有する層を含む
請求項６に記載のディスプレイ装置。
【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】
【公開番号】特開２００９−１５１０３９（Ｐ２００９−１５１０３９Ａ）
【公開日】平成２１年７月９日（２００９．７．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３２８０６９（Ｐ２００７−３２８０６９）
【出願日】平成１９年１２月１９日（２００７．１２．１９）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年７月９日（２００９．７．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１２月１９日（２００７．１２．１９）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
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