表示装置
【課題】フォトセンサ素子によって得られる受光データのS/N比を向上する。
【解決手段】回折格子部KKによって回折された回折光を、第1のフォトセンサ素子32aが受光し受光データを生成する。そして、そのフォトセンサ素子によって生成された受光データに基づいて、位置検出部402が被検知体の位置を検出する。
【解決手段】回折格子部KKによって回折された回折光を、第1のフォトセンサ素子32aが受光し受光データを生成する。そして、そのフォトセンサ素子によって生成された受光データに基づいて、位置検出部402が被検知体の位置を検出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、表示装置に関する。特に、本発明は、複数の画素が画素領域に配置されている表示パネルを含み、画素領域において画像を表示する表示装置であって、光を受光することによって受光データを生成するフォトセンサ素子を、その表示パネルが具備する表示装置に関する。
【背景技術】
【0002】
液晶表示装置,有機EL表示装置などの表示装置は、薄型、軽量、低消費電力といった利点を有する。
【0003】
このような表示装置において、液晶表示装置は、一対の基板の間に液晶層が封入された液晶パネルを、表示パネルとして有している。液晶パネルは、たとえば、透過型であって、液晶パネルの背面に設けられたバックライトなどの照明装置が出射した照明光を、その液晶パネルが変調して透過させる。そして、その変調した照明光によって画像の表示が、液晶パネルの正面にて実施される。
【0004】
この液晶パネルは、たとえば、アクティブマトリクス方式であり、画素スイッチング素子として機能する薄膜トランジスタ(TFT:Thin Film Transistor)が複数形成されているTFTアレイ基板と、そのTFTアレイ基板に対面するように対向する対向基板と、TFTアレイ基板および対向基板の間に設けられた液晶層とを有する。このアクティブマトリクス方式の液晶パネルにおいては、画素スイッチング素子が画素電極に電位を入力することによって、液晶層に印加する電圧を可変し、その画素を透過する光の透過率を制御して、その光を変調させる。
【0005】
上記のような液晶パネルにおいては、上記の画素スイッチング素子として機能するTFTの他に、光を受光して受光データを得るフォトセンサ素子が画素領域に内蔵されたものが提案されている。
【0006】
上記の液晶パネルは、内蔵するフォトセンサ素子を位置センサ素子として利用することで、ユーザーインターフェイスとしての機能が実現できる(たとえば、特許文献1,特許文献2参照)。このため、I/Oタッチパネル(Integrate−Optical touch panel)と呼ばれている。このタイプの液晶パネルにおいては、液晶パネルの前面に、別途、抵抗膜方式や静電容量方式のタッチパネルを設置する必要がなくなる。したがって、装置の小型化および薄型化を、容易に実現できる。また、さらに、抵抗膜方式や静電容量方式のタッチパネルを設置した場合には、そのタッチパネルによって画素領域において透過する光が減少する場合や、その光が干渉される場合があるため、表示画像の品質が低下する場合があるが、上記のように位置センサ素子として液晶パネルにフォトセンサ素子を内蔵することによって、この不具合の発生を防止できる。
【0007】
このような液晶パネルにおいては、たとえば、液晶パネルの前面に触れられたユーザーの指やタッチペンなどの被検知体からの可視光線を、その位置センサ素子として内蔵されたフォトセンサ素子が受光する。その後、その位置センサ素子として内蔵されたフォトセンサ素子によって得られた受光データに基づいて、その被検知体が接触した位置を特定し、その特定された位置に対応する操作が、液晶表示装置自身や、その液晶表示装置に接続された他の電子機器において実施される。
【0008】
上記のように、位置センサ素子として内蔵されたフォトセンサ素子を用いて、被検知体の位置を検出する場合には、そのフォトセンサ素子によって得られる受光データは、外光に含まれる可視光線の影響によって、多くのノイズを含む場合がある。また、画素領域において黒表示を実施する場合には、TFTアレイ基板に設けられたフォトセンサ素子は、被検知体から出射される可視光線を受光することが困難である。このため、正確に、位置を検出をすることが困難な場合がある。
【0009】
このような不具合を改善するために、赤外線など、可視光線以外の不可視光線を用いる技術が提案されている。ここでは、被検知体から出射される赤外線などの不可視光線を、位置センサ素子として内蔵されたフォトセンサ素子が受光することによって、受光データを取得し、その取得したデータに基づいて、被検知体の位置を特定している(たとえば、特許文献3,特許文献4参照)。
【0010】
【特許文献1】特開2006−127212号公報
【特許文献2】特開2007−128497号公報
【特許文献3】特開2004−318819号公報
【特許文献4】特開2005−275644号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0011】
しかしながら、フォトセンサ素子によって得られた受光データにノイズが含まれ、十分なS/N比のデータを得ることが困難な場合がある。このため、被検知体の位置を的確に検出することが困難な場合がある。
【0012】
特に、光の強度が大きい環境下においてフォトセンサ素子が光を受光した際には、その受光データ値がダイナミックレンジを超えて、センサ出力の飽和が生ずる場合がある。このため、被検知体の位置を的確に検出することが困難な場合がある。太陽から光が照射される室外の環境下においては、室内の人工的な照明の環境下と比較して、光の強度が大きく、この不具合の発生が顕在化する場合がある。また、赤外線を受光することによって得られた受光データに基づいて、被検知体の位置を的確に検出する場合において、フォトセンサ素子に入射する入射光に可視光線などのように赤外線以外の波長領域の光が含まれる際には、この不具合の発生が顕在化する場合がある。
【0013】
したがって、本発明は、フォトセンサ素子によって得られる受光データのS/N比を向上可能な表示装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0014】
本発明は、複数の画素が画素領域に配置されている表示パネルを含み、前記画素領域において画像を表示する表示装置であって、前記表示パネルは、光を受光することによって受光データを生成するフォトセンサ素子と、入射された光を回折する回折格子部とを含み、前記フォトセンサ素子は、前記回折格子部によって回折された光を受光し、前記受光データを生成するように設けられている。
【0015】
好適には、前記表示パネルの一方の面の側に位置する被検知体の位置を検知する位置検知部を含み、前記表示パネルは、前記一方の面の側にて画像を表示するように構成されており、前記フォトセンサ素子は、前記画素領域に複数が配置されると共に、前記表示パネルの一方の面の側から他方の面の側に向かう光を受光するように構成されており、前記回折格子部は、前記画素領域において前記複数のフォトセンサ素子に対応するように複数が配置されると共に、前記表示パネルの一方の面の側から他方の面の側に向かう光を回折し、当該回折された光が前記フォトセンサ素子へ出射するように構成されており、前記位置検出部は、前記画素領域に配置された複数のフォトセンサ素子によって生成された受光データに基づいて、前記被検知体の位置を検出するように構成されている。
【0016】
好適には、前記表示パネルは、第1基板と、前記第1基板から間隔を隔てて対面している第2基板と、前記第1基板と前記第2基板との間にて挟持されており、液晶分子が配向されている液晶層とを含む。
【0017】
好適には、前記第1基板は、前記画素領域において前記複数の画素に対応するように複数設けられた画素電極と、前記複数の画素に対応するように前記画素領域に複数設けられ、前記画素電極に接続された画素スイッチング素子とを有し、前記第2基板は、前記液晶層を介して前記画素電極に対向するように設けられた対向電極を有し、前記画素電極と前記対向電極とが前記液晶層に電圧を印加するように構成されている。
【0018】
好適には、前記フォトセンサ素子は、前記第1基板に設けられており、前記回折格子部は、前記第1基板に設けられている。
【0019】
好適には、前記回折格子部は、前記複数の画素電極へ形成される導電膜をパターン加工することによって形成されている。
【0020】
好適には、前記フォトセンサ素子は、前記第1基板に設けられており、前記回折格子部は、前記第2基板に設けられている。
【0021】
好適には、前記回折格子部は、前記対向電極へ形成される導電膜をパターン加工することによって形成されている。
【0022】
好適には、前記第2基板は、光を遮光する遮光部を含み、前記回折格子部は、前記遮光部へ形成される遮光膜をパターン加工することによって形成されている。
【0023】
好適には、前記フォトセンサ素子は、前記回折格子部が回折した回折光において1次以上の回折光を受光するように設けられている。
【0024】
好適には、前記フォトセンサ素子において光を受光する受光面の法線方向において当該受光面に対面する受光面対面領域に設けられた遮光部を含み、前記回折格子部は、前記受光面対面領域以外の領域に格子パターンが形成されており、前記フォトセンサ素子は、前記受光面対面領域以外の領域に形成された格子パターンを介在して入射する光を、受光するように構成されている。
【0025】
好適には、前記回折格子部は、格子パターンが形成された第1領域と、当該格子パターンが形成されない第2領域とを含み、前記第1領域が前記第2領域を挟むように設けられており、前記第1領域は、前記フォトセンサ素子において光を受光する受光面の法線方向において当該受光面に対面する受光面対面領域以外の領域に対応するように設けられ、前記第2領域は、前記受光面対面領域に対応するように設けられており、前記フォトセンサ素子は、前記受光面対面領域において入射する光と、前記受光面対面領域以外の領域に形成された格子パターンを介在して入射する光とを、受光するように構成されている。
【0026】
好適には、前記第2基板は、赤フィルタ層と緑フィルタ層と青フィルタ層との少なくとも2つが積層されたカラーフィルタ積層体が、前記フォトセンサ素子において光を受光する受光面の法線方向において当該受光面に対面する受光面対面領域に設けられており、前記回折格子部は、前記カラーフィルタ積層体を透過した光を回折するように構成されている。
【0027】
好適には、前記表示パネルの他方の面の側に照明光を出射する照明部を含み、前記照明部は、可視光線と非可視光線とを前記照明光として出射するように構成されている。
【0028】
好適には、カラー画像を生成するカラー画像生成部を含み、前記表示パネルは、カラーフィルタ層を有し、前記フォトセンサ素子は、前記画素領域に複数が配置されると共に、前記表示パネルの一方の面の側から他方の面の側に向かう光を、前記カラーフィルタ層を介在して受光するように構成されており、前記回折格子部は、前記画素領域において前記複数のフォトセンサ素子に対応するように複数が配置されると共に、前記表示パネルの一方の面の側から他方の面の側に向かう光が前記カラーフィルタ層を介在して入射され、当該入射された光を回折し、当該回折した回折光が前記フォトセンサ素子へ出射するように構成されており、前記カラー画像生成部は、前記画素領域に配置された複数のフォトセンサ素子によって生成された受光データに基づいて、カラー画像を生成するように構成されている。
【0029】
本発明においては、回折格子部によって回折された光をフォトセンサ素子が受光し、受光データを生成する。
【発明の効果】
【0030】
本発明によれば、フォトセンサ素子によって得られる受光データのS/N比を向上可能な表示装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0031】
本発明にかかる実施形態の一例について説明する。
【0032】
<実施形態1>
(液晶表示装置の構成)
図1は、本発明にかかる実施形態1において、液晶表示装置100の構成を示す断面図である。
【0033】
本実施形態の液晶表示装置100は、図1に示すように、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。各部について順次説明する。
【0034】
液晶パネル200は、アクティブマトリクス方式であり、図1に示すように、TFTアレイ基板201と対向基板202と液晶層203とを有する。
【0035】
この液晶パネル200においては、TFTアレイ基板201と対向基板202とが、互いに間隔を隔てるよう対面している。そして、そのTFTアレイ基板201と対向基板202との間に挟まれるように、液晶層203が設けられている。
【0036】
そして、液晶パネル200は、透過型であって、図1に示すように、TFTアレイ基板201の側に位置するようにバックライト300が配置されており、TFTアレイ基板201において対向基板202に対面している面とは反対側の面に、バックライト300から出射された照明光が照射される。そして、液晶パネル200は、複数の画素(図示無し)が配置され画像を表示する画素領域PAを含み、その液晶パネル200の背面側に設置されたバックライト300が出射した照明光を、第1の偏光板206を介して背面から受け、その背面から受けた光を、その画素領域PAにおいて変調する。ここでは、TFTアレイ基板201において画素に対応するように、複数のTFTが画素スイッチング素子(図示無し)として設けられており、その画素スイッチング素子であるTFTがスイッチング制御されることによって、背面から受けた照明光を変調する。そして、その変調された照明光が、第2の偏光板207を介して、正面側に出射し、画素領域PAにおいて画像が表示される。ここでは、たとえば、カラー画像が表示される。
【0037】
また、本実施形態においては、この液晶パネル200は、いわゆるI/Oタッチパネルであり、詳細については後述するが、液晶パネル200においてバックライト300が設置された背面に対して反対側となる正面に、ユーザーの指やタッチペンなどの被検知体が接触または近接した際に、その被検知体によって反射される反射光を受光するフォトセンサ素子(図示無し)が、位置センサ素子として形成されている。たとえば、フォトダイオードが、このフォトセンサ素子として形成されており、液晶パネル200の正面側において、被検知体が反射する反射光を受光する。すなわち、対向基板202の側からTFTアレイ基板201の側へ向かう反射光を受光する。そして、フォトセンサ素子は、光電変換することによって、受光データを生成する。
【0038】
バックライト300は、図1に示すように、液晶パネル200の背面に対面しており、その液晶パネル200の画素領域PAに照明光を出射する。ここでは、バックライト300は、図1に示すように、光源301と、その光源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とを有しており、液晶パネル200の画素領域PAの全面に平面光を照射する。
【0039】
具体的には、バックライト300は、液晶パネル200を構成するTFTアレイ基板201と対向基板202とにおいて、TFTアレイ基板201の側に位置するように配置されている。そして、TFTアレイ基板201において対向基板202に対面している面に対して反対側の面に、その平面光を照射する。つまり、バックライト300は、TFTアレイ基板201の側から対向基板202の側へ向かうように平面光を照明する。
【0040】
本実施形態においては、バックライト300の光源301は、導光板302の一方の端部に設けられ、可視光線を出射する。具体的には、光源301は、白色LEDであり、白色の可視光線を照射面から照射する。そして、光源301から照射された白色の可視光線が、導光板302において拡散され、平面光として、導光板302の一方の面から液晶パネル200の背面に照射される。
【0041】
データ処理部400は、図1に示すように、制御部401と、位置検出部402とを有する。データ処理部400は、コンピュータを含み、プログラムによってコンピュータが各部として動作するように構成されている。
【0042】
データ処理部400の制御部401は、液晶パネル200とバックライト300との動作を制御するように構成されている。制御部401は、液晶パネル200に制御信号を供給することによって、液晶パネル200に複数設けられた画素スイッチング素子(図示無し)の動作を制御する。たとえば、線順次駆動を実行させる。また、制御部401は、バックライト300に制御信号を供給することによって、バックライト300の動作を制御し、バックライト300から照明光を照射する。このように、制御部401は、液晶パネル200とバックライト300との動作を制御することによって、液晶パネル200の画素領域PAに画像を表示する。
【0043】
このほかに、制御部401は、液晶パネル200に制御信号を供給することによって、液晶パネル200に位置センサ素子として複数設けられたフォトセンサ素子(図示無し)の動作を制御し、そのフォトセンサ素子から受光データを収集する。たとえば、線順次駆動を実行させて、受光データを収集する。
【0044】
データ処理部400の位置検出部402は、液晶パネル200に複数設けられたフォトセンサ素子(図示無し)から収集した受光データに基づいて、液晶パネル200の正面側において、画素領域PAにユーザーの指やタッチペンなどの被検知体が接触または近接した位置を検出する。たとえば、受光データの信号強度が基準値よりも大きい座標位置を、被検知体Fが画素領域PAにおいて接触した座標位置として検出する。
【0045】
(液晶パネルの全体構成)
液晶パネル200の全体構成について説明する。
【0046】
図2は、本発明にかかる実施形態1において、液晶パネル200を示す平面図である。
【0047】
図2に示すように、液晶パネル200は、画素領域PAと、周辺領域CAとを有する。
【0048】
液晶パネル200において画素領域PAには、図2に示すように、複数の画素Pが水平方向xと垂直方向yとのそれぞれにマトリクス状に並ぶように配置されており、画像を表示する。詳細については後述するが、画素Pは、画素スイッチング素子として機能するTFT(図示無し)を含む。そして、この複数の画素Pに対応するように、位置センサ素子として機能するフォトセンサ素子(図示無し)が、複数、形成されている。
【0049】
液晶パネル200において周辺領域CAは、図2に示すように、画素領域PAの周辺を囲うように位置している。この周辺領域CAにおいては、図2に示すように、表示用垂直駆動回路11と、表示用水平駆動回路12と、センサ用垂直駆動回路13と、センサ用水平駆動回路14とが形成されている。たとえば、上記の画素スイッチング素子として機能するTFT(図示無し)と、位置センサ素子として機能するフォトセンサ素子(図示無し)と同様にして形成された半導体素子によって、この各回路が構成されている。
【0050】
そして、画素領域PAにおいて画素Pに対応するように画素スイッチング素子として設けられたTFTを、表示用垂直駆動回路11および表示用水平駆動回路12が駆動し、画像表示を実行する。そして、これと共に、画素領域PAにおいて画素Pに対応するように位置センサ素子として設けられたフォトセンサ素子(図示無し)を、センサ用垂直駆動回路13とセンサ用水平駆動回路14とが駆動し、受光データを収集する。
【0051】
具体的には、表示用垂直駆動回路11は、図2に示すように、垂直方向yに延在している。そして、表示用垂直駆動回路11は、垂直方向yにおいて複数の画素Pに対応するように画素スイッチング素子として形成された各TFT(図示無し)のゲート電極に、接続されている。そして、表示用垂直駆動回路11は、供給される制御信号に基づいて、その垂直方向yに並ぶ複数のTFTに、走査信号を、順次、供給する。ここでは、水平方向xに並ぶ複数の画素Pに対応して形成された複数のTFTのそれぞれにゲート線(図示無し)が接続され、そのゲート線が垂直方向yに並ぶ複数の画素Pに対応するように複数形成されており、表示用垂直駆動回路11は、その複数のゲート線に、順次、走査信号を供給する。
【0052】
表示用水平駆動回路12は、図2に示すように、水平方向xに延在している。そして、表示用水平駆動回路12は、水平方向xにおいて複数の画素Pに対応するように画素スイッチング素子として形成された各TFT(図示無し)のソース電極に接続されている。そして、表示用水平駆動回路12は、供給される制御信号に基づいて、その垂直方向yに並ぶ複数のTFTに、データ信号を、順次、供給する。ここでは、垂直方向yに並ぶ複数の画素Pに対応して形成された複数のTFTのそれぞれに信号線(図示無し)が接続され、その信号線が水平方向xに並ぶ複数の画素Pに対応するように複数形成されており、表示用水平駆動回路12は、その複数の信号線に、順次、映像データ信号を供給する。
【0053】
センサ用垂直駆動回路13は、図2に示すように、垂直方向yに延在している。そして、センサ用垂直駆動回路13は、垂直方向yにおいて複数の画素Pに対応するように位置センサ素子として形成された各フォトセンサ素子(図示無し)に接続されている。そして、センサ用垂直駆動回路13は、供給される制御信号に基づいて、その垂直方向yに並ぶ複数のフォトセンサ素子において、受光データを読み出すフォトセンサ素子を選択する。ここでは、水平方向xに並ぶ複数の画素Pに対応して形成された複数のフォトセンサ素子のそれぞれに、ゲート線(図示無し)が接続され、そのゲート線が垂直方向yに並ぶ複数の画素Pに対応するように複数形成されており、センサ用垂直駆動回路13は、その複数のゲート線を順次選択するように走査信号を供給する。
【0054】
センサ用水平駆動回路14は、図2に示すように、水平方向xに延在している。そして、センサ用水平駆動回路14は、水平方向xにおいて複数の画素Pに対応するように位置センサ素子として形成された各フォトセンサ素子(図示無し)に接続されている。そして、センサ用水平駆動回路14は、供給される制御信号に基づいて、その垂直方向yに並ぶ複数のフォトセンサ素子から受光データを、順次、読み出す。ここでは、垂直方向yに並ぶ複数の画素Pに対応して形成された複数のフォトセンサ素子のそれぞれに、信号読み出し線(図示無し)が接続され、その信号読み出し線が水平方向xに並ぶ複数の画素Pに対応するように複数形成されており、センサ用水平駆動回路14は、その複数の信号読み出し線を介してフォトセンサ素子から、順次、受光データを読み出した後、位置検出部402へ出力する。そして、液晶パネル200の画素領域PAにユーザーの指やタッチペンなどの被検知体が接触または近接した位置を、そのフォトセンサ素子から出力される受光データに基づいて、位置検出部402が検出する。
【0055】
(液晶パネルの画素領域の構成)
図3は、本発明にかかる実施形態1において、液晶パネル200における画素領域PAに設けられた画素Pの概略を模式的に示す断面図である。図4は、本発明の実施形態1において、液晶パネル200の画素領域PAに設けられた画素Pの概略を模式的に示す平面図である。図3は、図4においてX1−X2部分に対応する部分である。
【0056】
図3に示すように、液晶パネル200は、TFTアレイ基板201と、対向基板202と、液晶層203とを有する。
【0057】
液晶パネル200において、TFTアレイ基板201と対向基板202とのそれぞれは、光を透過する絶縁体の基板であり、たとえば、ガラスにより形成されている。このTFTアレイ基板201と対向基板202とは、スペーサ(図示無し)によって間隔が隔てるように対面しており、シール材(図示無し)で貼り合わされ、そのTFTアレイ基板201と対向基板202との間の間隔に液晶層203が封入されている。そして、TFTアレイ基板201および対向基板202には、互いに対面する面に液晶配向膜(図示なし)が設けられており、液晶配向膜によって液晶層203が配向されている。たとえば、液晶層203の液晶分子が垂直配向されている。
【0058】
この液晶パネル200は、図3と図4とに示すように、表示領域TAとセンサ領域RAとを含む。
【0059】
表示領域TAにおいては、図3に示すように、カラーフィルタ層21と、ブラックマトリクス層21Kと、対向電極23と、画素スイッチング素子31と、画素電極62とが形成されており、バックライト300から出射された照明光が、TFTアレイ基板201の側から対向基板202の側へ透過し、画像表示が行われる。
【0060】
表示領域TAに設けられた各部について説明する。
【0061】
カラーフィルタ層21は、図3に示すように、対向基板202にてTFTアレイ基板201に対面する側の面に形成されている。また、カラーフィルタ層21は、図3と図4とに示すように、赤と緑と青との3原色を1組として構成されており、赤フィルタ層21Rと緑フィルタ層21Gと青フィルタ層21Bとを含む。この赤フィルタ層21Rと緑フィルタ層21Gと青フィルタ層21Bとのそれぞれは、図4に示すように、矩形形状であり、水平方向xに並ぶように形成されている。また、赤フィルタ層21Rと緑フィルタ層21Gと青フィルタ層21Bとのそれぞれは、ブラックマトリクス層21Kによって区画されるように形成されており、バックライト300から出射された照明光が着色されて、TFTアレイ基板201の側から対向基板202の側へ透過するように構成されている。たとえば、赤フィルタ層21Rと緑フィルタ層21Gと青フィルタ層21Bとのそれぞれは、その色に対応した着色顔料とフォトレジスト材料とを含む塗布液を、スピンコート法などのコーティング方法によって塗布して塗膜を形成後、リソグラフィ技術によって、その塗膜をパターン加工することによって形成される。ここでは、たとえば、ポリイミド樹脂をフォトレジスト材料として用いる。
【0062】
ブラックマトリクス層21Kは、図3に示すように、対向基板202にてTFTアレイ基板201に対面する側の面に形成されている。ここでは、ブラックマトリクス層21Kは、カラーフィルタ層21を構成する赤フィルタ層21Rと緑フィルタ層21Gと青フィルタ層21Bとのそれぞれを区画するように形成されている。たとえば、ブラックマトリクス層21Kは、黒色の金属酸化膜を用いて形成されており、光を遮光する。
【0063】
対向電極23は、図3に示すように、対向基板202にてTFTアレイ基板201に対面する側の面に形成されている。ここでは、対向電極23は、カラーフィルタ層21とブラックマトリクス層21Kとを被覆するように絶縁性材料で形成された平坦化膜22上に、形成されている。対向電極23は、いわゆる透明電極であって、たとえば、ITOを用いて形成されている。対向電極23は、複数の画素電極62に対面しており、共通電極として機能する。
【0064】
画素スイッチング素子31は、図3に示すように、TFTアレイ基板201において対向基板202に対面する側の面に形成されている。ここでは、画素Pのカラーフィルタ層21を構成する赤フィルタ層21Rと緑フィルタ層21Gと青フィルタ層21Bとのそれぞれに対応するように設けられている。
【0065】
図5は、本発明にかかる実施形態1において、画素スイッチング素子31の断面を拡大して示す断面図である。
【0066】
図5に示すように、画素スイッチング素子31は、ゲート電極45と、ゲート絶縁膜46gと、半導体層48とを含み、LDD(Lightly Doped Drain)構造のボトムゲート型TFTとして形成されている。
【0067】
具体的には、画素スイッチング素子31において、ゲート電極45は、たとえば、モリブデンなどの金属材料を用いて形成されている。
【0068】
また、画素スイッチング素子31において、ゲート絶縁膜46gは、シリコン酸化膜などの絶縁材料を用いて形成されている。
【0069】
また、画素スイッチング素子31において、半導体層48は、たとえば、低温ポリシリコンで形成されている。そして、半導体層48においては、図5に示すように、ゲート電極45に対応するようにチャネル領域48Cが形成されると共に、そのチャネル領域48Cを挟むように一対のソース・ドレイン領域48A,48Bが形成されている。この一対のソース・ドレイン領域48A,48Bは、チャネル領域48Cを挟むように一対の低濃度不純物領域48AL,48BLが形成され、さらに、その低濃度不純物領域48AL,48BLよりも不純物の濃度が高い一対の高濃度不純物領域48AH,48BHが、その一対の低濃度不純物領域48AL,48BLを挟むように形成されている。そして、画素スイッチング素子31において、ソース電極53とドレイン電極54とのそれぞれは、アルミニウムなどの導電材料を用いて形成されている。
【0070】
画素電極62は、図3に示すように、TFTアレイ基板201において対向基板202に対面する面に形成されている。ここでは、画素電極62は、画素スイッチング素子31を被覆するようにTFTアレイ基板201に形成された平坦化膜60の上に設けられている。本実施形態においては、画素電極62は、図3に示すように、カラーフィルタ層21を構成する赤フィルタ層21Rと緑フィルタ層21Gと青フィルタ層21Bとのそれぞれに対応するように複数が間隔を隔てて設けられており、液晶層203に接続されている。画素電極62は、いわゆる透明電極であって、たとえば、ITOを用いて形成されており、画素スイッチング素子31のドレイン電極54に接続されている。そして、画素電極62は、画素スイッチング素子31から映像信号として供給される電位によって、対向電極23との間に挟む液晶層203に電圧を印加する。
【0071】
一方で、センサ領域RAにおいては、図3と図4とに示すように、遮光部21Sと、第1のフォトセンサ素子32aと、第2のフォトセンサ素子32bと、回折格子部KKとが形成されており、液晶パネル200の正面側から入射する光を検出するように構成されている。
【0072】
遮光部21Sは、図3に示すように、対向基板202にてTFTアレイ基板201に対面する側の面に形成されており、光を遮光する。ここでは、遮光部21Sは、ブラックマトリクス層21Kと同様に設けられている。そして、この遮光部21Sにおいては、図3と図4とに示すように、受光領域SAが設けられており、この受光領域SAにおいて、光が透過するように構成されている。そして、表示領域TAと同様に平坦化膜22が遮光部21Sを被覆するように対向基板202に形成されており、その平坦化膜22上に対向電極23が設けられている。
【0073】
第1のフォトセンサ素子32aは、図3に示すように、TFTアレイ基板201において対向基板202に対面する側の面に形成されている。ここでは、第1のフォトセンサ素子32aは、図3に示すように、受光領域SAに対応するように設けられており、対向基板202の側からTFTアレイ基板201の側へ向う光を、液晶層203を介して受光する。そして、第1のフォトセンサ素子32aは、その受光領域SAから入射する光を受光し光電変換することによって、受光データを生成し、その生成した受光データが読み出される。本実施形態においては、第1のフォトセンサ素子32aは、回折格子部KKによって回折された光を受光面JSaで受光し、受光データを生成するように設けられている。
【0074】
図6は、本発明にかかる実施形態1において、第1のフォトセンサ素子32aの断面を拡大して示す断面図である。
【0075】
図6に示すように、第1のフォトセンサ素子32aは、コントロール電極43と、コントロール電極43上に設けられた絶縁膜46sと、絶縁膜46sを介してコントロール電極43に対面する半導体層47とを含む、PIN構造のフォトダイオードである。
【0076】
具体的には、第1のフォトセンサ素子32aにおいて、コントロール電極43は、たとえば、モリブデンなどの金属材料を用いて形成されている。また、絶縁膜46sは、シリコン酸化膜などの絶縁材料を用いて形成されている。また、半導体層47は、たとえば、ポリシリコンで形成されており、p層47pとn層47nの間に高抵抗のi層47iが介在している。そして、アノード電極51とカソード電極52とが、アルミニウムを用いて形成されている。
【0077】
第2のフォトセンサ素子32bは、図3に示すように、TFTアレイ基板201において対向基板202に対面する側の面に、第1のフォトセンサ素子32aと同様な構成になるように形成されている。ここでは、第2のフォトセンサ素子32bは、図3に示すように、センサ領域RAにおいて受光領域SA以外の領域に対応するように設けられている。つまり、第2のフォトセンサ素子32bは、センサ領域RAにおいて遮光部21Sが設けられた領域に対応するように設けられている。ここでは、第2のフォトセンサ素子32bは、迷光を受光面JSbで受光し光電変換することによって、受光データを生成して、その生成した受光データが読み出される。
【0078】
回折格子部KKは、図3に示すように、TFTアレイ基板201において対向基板202に対面する側の面に形成されている。ここでは、回折格子部KKは、第1のフォトセンサ素子32aおよび第2のフォトセンサ素子32bを被覆するようにTFTアレイ基板201に設けられた平坦化膜60の上に設けられている。この回折格子部KKは、周期的に格子が並んだ格子パターンに加工されており、その格子パターンによって、入射光を回折して、回折光を出射するように構成されている。本実施形態においては、回折格子部KKは、図3に示すように、断面が凹凸形状になるように形成されている。
【0079】
図7は、本発明にかかる実施形態1において、回折格子部KKを拡大して示す平面図である。
【0080】
図7に示すように、回折格子部KKは、TFTアレイ基板201の面においてy方向に延在した直線状のラインパターンLPを複数含むように、格子パターンが形成されている。そして、回折格子部KKは、その複数のラインパターンLPが、互いに平行であって、周期的にスペースSPを隔てて、x方向に並ぶように、格子パターンが設けられている。たとえば、複数のラインパターンLPの間のピッチdが、1μmになるように形成されている。
【0081】
また、回折格子部KKは、図3に示すように、遮光部21Sに設けられた受光領域SAに対応するように設けられている。そして、回折格子部KKは、受光領域SAにおいて対向基板202の側からTFTアレイ基板201の側へ向う光を、液晶層203を介して受光して回折し、その回折した回折光が、第1のフォトセンサ素子32aへ出射するように構成されている。ここでは、回折格子部KKは、回折格子部KKの格子パターンの中心軸が第1のフォトセンサ素子32aの受光面JSaの中心軸に対応するように設けられており、回折光において0次の回折光を第1のフォトセンサ素子32aが受光面JSaで受光するように構成されている。
【0082】
本実施形態においては、回折格子部KKは、画素電極62と同様に、ITOを用いて形成されている。たとえば、回折格子部KKは、平坦化膜60の上において画素電極62と回折格子部KKとを形成する領域を被覆するように導電膜であるITO膜を成膜した後に、そのITO膜をパターン加工することによって、画素電極62と共に形成される。具体的には、画素電極62と回折格子部KKとを形成する領域以外の領域に設けられたITO膜を、たとえば、エッチング処理によって除去することで、画素電極62と回折格子部KKとの両者が形成される。
【0083】
(動作)
以下より、上記の液晶表示装置100において、ユーザーの指などの被検知体が液晶パネル200の画素領域PAに接触もしくは移動された位置を検出する際の動作について説明する。
【0084】
図8は、本発明に係る実施形態1において、被検知体が液晶パネル200の画素領域PAに接触もしくは移動された位置を検出する際の様子を模式的に示す断面図である。図8においては、要部を記載し、その他の部分については、記載を省略している。
【0085】
ユーザーの指などの被検知体Fが画素領域PAに接触もしくは移動された場合には、図8に示すように、バックライト300から照明された照明光Rが、その被検知体Fによって反射された反射光Hを、第1のフォトセンサ素子32aが受光する。
【0086】
ここでは、バックライト300が照明光Rとして可視光線を液晶パネル200の背面に照射する。そして、その照明光Rは、液晶パネル200を介して、被検知体Fに照射され、被検知体Fによって反射される。そして、センサ領域RAにて受光領域SA以外の領域においては、その被検知体Fによって反射された反射光Hが遮光部21Sによって遮光される。一方で、センサ領域RAの受光領域SAにおいては、その被検知体Fによって反射された反射光Hが、各部を透過し、第1のフォトセンサ素子32aの受光面JSaへ向かう。そして、その受光領域SAにおいて第1のフォトセンサ素子32aの受光面JSaへ向かう反射光Hを、第1のフォトセンサ素子32aが受光する。
【0087】
このとき、この受光領域SAにて被検知体Fによって反射された反射光Hは、図8に示すように、液晶パネル200の正面側から背面側へ向かう際に回折格子部KKに入射される。そして、その回折格子部KKによって回折されて、回折光として出射される。本実施形態においては、その回折格子部KKが回折した回折光において、0次の回折光HK0が、第1のフォトセンサ素子32aの受光面JSaへ出射される。
【0088】
そして、受光面JSaへ出射された0次の回折光HK0を第1のフォトセンサ素子32aが受光面JSaで受光し、光電変換することによって、その受光した光量に応じた信号強度の受光データを生成する。その後、周辺回路によって、その受光データが読み出される。
【0089】
また、これと共に、第2のフォトセンサ素子32bが迷光を受光面JSbで受光し、光電変換することによって、その受光した光量に応じた信号強度の受光データを生成する。つまり、各部において不規則に反射および拡散して干渉された光による受光データを生成する。そして、その後、周辺回路によって、その受光データが読み出される。
【0090】
そして、上記のように、第1のフォトセンサ素子32aから読み出した受光データと、第2のフォトセンサ素子32bから読み出した受光データとを用いて、被検知体Fが画素領域PAにおいて接触した位置を、位置検出部402が検出する。
【0091】
ここでは、各画素Pにおいて第1のフォトセンサ素子32aから読み出した受光データと第2のフォトセンサ素子32bから読み出した受光データとを差分する差分処理を実施し、差分データを得る。つまり、第1のフォトセンサ素子32aが読み出した受光データから迷光によるノイズ成分を除去する。そして、画素領域PAの各画素Pおいて得られた差分データと、その座標位置とに基づいて、被検知体Fが画素領域PAにおいて接触した座標位置が、位置検出部402によって検出される。
【0092】
以上のように、本実施形態においては、回折格子部KKによって回折された回折光を、第1のフォトセンサ素子32aが受光し受光データを生成する。そして、そのフォトセンサ素子によって生成された受光データに基づいて、位置検出部402が被検知体の位置を検出する。ここでは、回折格子部KKが回折した回折光において、0次の回折光HK0を、第1のフォトセンサ素子32aが受光して受光データを生成後、その受光データを用いて位置検出を行う。このように、本実施形態においては、特定の次数の回折光を第1のフォトセンサ素子32aが選択的に受光して受光データを得るため、S/N比を向上可能である。
【0093】
したがって、本実施形態は、被検知体の位置を的確に検出することが可能である。
【0094】
また、本実施形態においては、複数の画素電極62にパターン加工するITO膜を用いて、回折格子部KKを形成している。このため、本実施形態は、製造効率を向上させることができる。
【0095】
<実施形態2>
以下より、本発明にかかる実施形態2について説明する。
【0096】
図9は、本発明にかかる実施形態2において、液晶パネル200における画素領域PAに設けられた画素Pの概略を模式的に示す断面図である。この図9は、図4においてX1−X2部分に対応する部分を示している。
【0097】
本実施形態は、図9に示すように、回折格子部KKが実施形態1と異なる。この点を除き、本実施形態は、実施形態1と同様である。このため、重複する個所については、説明を省略する。
【0098】
図9に示すように、回折格子部KKは、実施形態1と異なり、対向基板202においてTFTアレイ基板201に対面する側の面に形成されている。
【0099】
ここでは、回折格子部KKは、カラーフィルタ層21とブラックマトリクス層21Kと遮光部21Sとを被覆するように対向基板202に設けられた平坦化膜22の上に設けられている。
【0100】
そして、回折格子部KKは、実施形態1と同様に、受光領域SAにおいて対向基板202の側からTFTアレイ基板201の側へ向う光を、液晶層203を介して受光して回折し、その回折した回折光が、第1のフォトセンサ素子32aへ出射するように構成されている。ここでは、回折格子部KKは、回折格子部KKの格子パターンの中心軸が第1のフォトセンサ素子32aの受光面JSaの中心軸に対応するように設けられており、回折光において0次の回折光HK0を第1のフォトセンサ素子32aが受光面JSaで受光するように構成されている。
【0101】
この回折格子部KKは、対向電極23と同様に、ITOを用いて形成されている。たとえば、平坦化膜22の上において対向電極23と回折格子部KKとを形成する領域を被覆するように、導電膜であるITO膜を成膜した後に、そのITO膜をパターン加工することによって、対向電極23と回折格子部KKとのそれぞれが、共に形成される。具体的には、対向電極23と回折格子部KKとを形成する領域以外の領域に設けられたITO膜を、たとえば、エッチング処理によって除去することで、対向電極23と回折格子部KKとの両者を形成する。
【0102】
以上のように、本実施形態においては、実施形態1と異なり、回折格子部KKを対向基板202に設けている。このため、本実施形態は、回折格子部KKにおいて出射される回折光が、その回折格子部KKから第1のフォトセンサ素子32aまで到達する距離が、実施形態1の場合よりも長い。このため、本実施形態においては、第1のフォトセンサ素子32aが受光する光の波長を選択する波長選択性を高めることができるため、受光データのS/N比を更に向上させることができる。
【0103】
また、本実施形態においては、対向電極23にパターン加工するITO膜を用いて、回折格子部KKを形成している。このため、本実施形態は、製造効率を向上させることができる。
【0104】
<実施形態3>
以下より、本発明にかかる実施形態3について説明する。
【0105】
図10は、本発明にかかる実施形態3において、液晶パネル200における画素領域PAに設けられた画素Pの概略を模式的に示す断面図である。この図10は、図4においてX1−X2部分に対応する部分を示している。
【0106】
本実施形態は、図10に示すように、回折格子部KKが実施形態1と異なる。この点を除き、本実施形態は、実施形態1と同様である。このため、重複する個所については、説明を省略する。
【0107】
図10に示すように、回折格子部KKは、実施形態1と異なり、対向基板202においてTFTアレイ基板201に対面する側の面に形成されている。
【0108】
ここでは、回折格子部KKは、対向基板202にてカラーフィルタ層21とブラックマトリクス層21Kと遮光部21Sとが形成されている面に設けられている。
【0109】
そして、回折格子部KKは、実施形態1と同様に、受光領域SAにおいて対向基板202の側からTFTアレイ基板201の側へ向う光を、液晶層203を介して受光して回折し、第1のフォトセンサ素子32aへ出射するように構成されている。ここでは、回折格子部KKは、回折格子部KKの格子パターンの中心軸が第1のフォトセンサ素子32aの受光面JSaの中心軸に対応するように設けられており、回折光において0次の回折光HK0を第1のフォトセンサ素子32aが受光面JSaで受光するように構成されている。
【0110】
この回折格子部KKは、ブラックマトリクス層21Kと遮光部21Sと同様に、黒色の金属酸化膜を用いて形成されている。たとえば、対向基板202上においてブラックマトリクス層21Kと遮光部21Sと回折格子部KKとを形成する領域を被覆するように金属酸化膜を設けた後に、その金属酸化膜をパターン加工することによって、ブラックマトリクス層21Kと遮光部21Sと回折格子部KKとのそれぞれが、共に形成される。具体的には、ブラックマトリクス層21Kと遮光部21Sと回折格子部KKとを形成する領域以外の領域に設けられた金属酸化膜を、たとえば、エッチング処理によって除去することで、ブラックマトリクス層21Kと遮光部21Sと回折格子部KKとのそれぞれが、形成される。
【0111】
以上のように、本実施形態においては、実施形態1と異なり、回折格子部KKを対向基板202に設けている。このため、本実施形態は、実施形態2と同様に、回折格子部KKにおいて出射される回折光が、その回折格子部KKから第1のフォトセンサ素子32aまで到達する距離が、実施形態1の場合よりも長い。このため、本実施形態においては、実施形態2と同様に、第1のフォトセンサ素子32aが受光する光の波長を選択する波長選択性を高めることができるため、受光データのS/N比を、更に、向上させることができる。
【0112】
また、本実施形態においては、ブラックマトリクス層21Kと遮光部21Sとのそれぞれにパターン加工する金属酸化膜を用いて、回折格子部KKを形成している。このため、本実施形態は、製造効率を向上させることができる。
【0113】
<実施形態4>
以下より、本発明にかかる実施形態4について説明する。
【0114】
図11は、本発明にかかる実施形態4において、液晶パネル200における画素領域PAに設けられた画素Pの概略を模式的に示す断面図である。この図11は、図4においてX1−X2部分に対応する部分を示している。
【0115】
本実施形態は、図11に示すように、遮光部KSが、更に設けられている。また、回折格子部KKと第1のフォトセンサ素子32aとの位置関係が実施形態1と異なる。この点を除き、本実施形態は、実施形態1と同様である。このため、重複する個所については、説明を省略する。
【0116】
遮光部KSは、図11に示すように、TFTアレイ基板201において対向基板202に対面する側の面に形成されている。ここでは、遮光部KSは、平坦化膜60上において、その平坦化膜60を介して第1のフォトセンサ素子32aの受光面JSaに対面するように設けられており、対向基板202の側から第1のフォトセンサ素子32aの受光面JSaへ向かう反射光Hを遮光している。具体的には、遮光部KSは、第1のフォトセンサ素子32aにおいて光を受光する受光面JSaの法線方向zにおいて、その受光面JSaに対面する受光面対面領域に対応するように設けられている。たとえば、遮光部KSは、金属酸化膜などをパターン加工することによって形成されている。
【0117】
回折格子部KKは、図11に示すように、実施形態1と同様に、TFTアレイ基板201において対向基板202に対面する側の面に形成されている。
【0118】
そして、回折格子部KKは、受光領域SAにおいて対向基板202の側からTFTアレイ基板201の側へ向う反射光Hを、液晶層203を介して受光して回折し、その回折した回折光が、第1のフォトセンサ素子32aへ出射する。
【0119】
ここでは、回折格子部KKは、実施形態1と異なり、第1のフォトセンサ素子32aにおいて光を受光する受光面JSaの法線方向zにおいて、その受光面JSaに対面する受光面対面領域以外の領域に、格子パターンが形成されており、1次以上であるm次の回折光HKm(m=±1,±2,±3,・・・,±i、iは整数)を、第1のフォトセンサ素子32aの受光面JSaへ出射する。
【0120】
つまり、図11に示すように、回折格子部KKは、回折格子部KKの格子パターンの中心軸と第1のフォトセンサ素子32aの受光面JSaの中心軸とが、液晶パネル200の面方向yzにおいて互いに対応せずに、オフセットされるように設けられており、0次の回折光HK0ではなく、1次以上であるm次の回折光HKmを、第1のフォトセンサ素子32aが受光面JSaで受光可能なように構成されている。
【0121】
回折格子部KKは、以下の数式(1)に基づいて、m次の回折光HKmが第1のフォトセンサ素子32aの受光面JSaに出射されるように設置することができる。この数式(1)において、mは、回折光の次数であり、上記のように、m=±1,±2,±3,・・・,±iで示される。また、λは、回折格子部KKに入射する光の波長である。また、nは、回折格子部KKから光が出射する媒質の屈折率である。また、dは、回折格子部KKを構成する複数の格子パターンのピッチである。また、θは、入射光が回折格子部KKに対して入射する際の入射角度である。そして、βは、出射光が回折格子部KKに対して出射する際の角度である。つまり、θは、回折格子部KKを構成する複数の格子パターンが形成された面に入射光が入射する角度を示しており、βは、その面から出射光が出射する角度を示している。
【0122】
mλ=nd(sinθ+sinβ) ・・・(1)
【0123】
たとえば、液晶パネル200の正面から入射する入射光について回折された回折光にて、1次の回折光HK1(m=1)を第1のフォトセンサ素子32aが受光し、受光データを生成するように構成する場合において、入射光が回折格子部KKに入射する入射角度θが、法線方向zに沿った、90°の角度であり、入射光の波長λが550nmであり、回折格子部KKを構成する複数のラインパターンLPの間のピッチdが1μmであり(図7参照)、回折格子部KKから回折光が出射される平坦化膜60の屈折率nが1.5であると仮定した場合には、回折格子部KKから出射する光の出射角度βは、21.5°となる。このため、この場合には、回折格子部KKの中心において法線方向zから21.5°の角度が傾斜した方向に、第1のフォトセンサ素子32aの受光面JSaが位置するように、回折格子部KKと第1のフォトセンサ素子32aとのそれぞれを形成する。
【0124】
以上のように、本実施形態においては、実施形態1と異なり、第1のフォトセンサ素子32aにおいて光を受光する受光面JSaの法線方向zにおいて、その受光面JSaに対面する受光面対面領域に、遮光部KSが設けられており、第1のフォトセンサ素子32aの受光面JSaへ向かう光を、その遮光部KSが遮光する。そして、その受光面対面領域以外の領域に、回折格子部KKの格子パターンが形成されており、その受光面対面領域以外の領域に形成された回折格子部KKの格子パターンを介在して入射する光を、第1のフォトセンサ素子32aが受光する。ここでは、回折格子部KKが回折した回折光において1次以上の回折光を、第1のフォトセンサ素子32aが受光する。そして、その第1のフォトセンサ素子32aによって生成された受光データに基づいて、位置検出部402が被検知体の位置を検出する。このように、本実施形態においては、特定の次数の回折光を第1のフォトセンサ素子32aが選択的に受光して受光データを得るため、S/N比を向上可能である。また、第1のフォトセンサ素子32aのダイナミックレンジを容易に調整することができる。
【0125】
したがって、本実施形態は、被検知体の位置を的確に検出することが可能である。
【0126】
<実施形態5>
以下より、本発明にかかる実施形態5について説明する。
【0127】
図12は、本発明にかかる実施形態5において、液晶パネル200における画素領域PAに設けられた画素Pの概略を模式的に示す断面図である。この図12は、図4においてX1−X2部分に対応する部分を示している。
【0128】
図13は、本発明にかかる実施形態5において、回折格子部KKを拡大して示す平面図である。
【0129】
本実施形態は、図12と図13とに示すように、回折格子部KKの構成が実施形態1と異なる。この点を除き、本実施形態は、実施形態1と同様である。このため、重複する個所については、説明を省略する。
【0130】
回折格子部KKは、図12に示すように、TFTアレイ基板201において対向基板202に対面する側の面に形成されている。
【0131】
しかしながら、実施形態1と異なり、回折格子部KKは、図12と図13とに示すように、格子パターンが形成された第1領域A1と、格子パターンが形成されない第2領域A2とを含み、その第1領域A1が第2領域A2を挟むように設けられている。
【0132】
具体的には、回折格子部KKは、図12に示すように、受光領域SAにおいて、第1のフォトセンサ素子32aが光を受光する受光面JSaの法線方向zにて、その受光面JSaに対面する受光面対面領域以外の第1領域A1に、格子パターンが形成されている。
【0133】
本実施形態においては、図12と図13とに示すように、受光面JSaに対面する受光面対面領域である第2領域A2の両端部に、この格子パターンが形成されている第1領域A1が設けられている。ここでは、実施形態4と同様に、第1領域A1において回折した回折光にて、0次の回折光ではなく、1次以上の回折光HKmが、第1のフォトセンサ素子32aの受光面JSaへ出射されるように、格子パターンが設けられている。
【0134】
たとえば、図13に示すように、この第1領域A1においては、TFTアレイ基板201の面にてy方向に延在した直線状のラインパターンLPを、格子パターンとして複数含むように形成されている。
【0135】
この一方で、図12に示すように、受光領域SAにおいて、第1のフォトセンサ素子32aの受光面JSaに対面する受光面対面領域である第2領域A2においては、回折格子部KKは、格子パターンが形成されてない。
【0136】
このため、第1領域A1においては、液晶パネル200の正面側から入射する反射光Hが回折された回折光にて、1次以上の回折光HKmが、第1のフォトセンサ素子32aの受光面JSaで受光されるのに対して、第2領域A2においては、格子パターンが形成されていないので、液晶パネル200の正面側から入射する反射光Hが、直接的に、第1のフォトセンサ素子32aの受光面JSaで受光される。
【0137】
以上のように、本実施形態においては、受光領域SAにおいて第1領域A1に形成された格子パターンを介在して入射する光と、第2領域A2において直接的に入射する光と、を第1のフォトセンサ素子32aが受光面JSaで受光する。このように、本実施形態においては、第1領域A1に形成された格子パターンによって広い範囲の光を受光できると共に、第2領域A2において大きな強度の光を受光できるので、受光データのS/N比を向上させることができる。
【0138】
したがって、本実施形態は、被検知体の位置を的確に検出することが可能である。
【0139】
<実施形態6>
以下より、本発明にかかる実施形態6について説明する。
【0140】
図14は、本発明にかかる実施形態6において、液晶表示装置100の構成を示す断面図である。また、図15は、本発明にかかる実施形態6において、液晶パネル200における画素領域PAに設けられた画素Pの概略を模式的に示す断面図である。図16は、本発明の実施形態6において、液晶パネル200の画素領域PAに設けられた画素Pの概略を模式的に示す平面図である。図15は、図16においてX1−X2部分に対応する部分である。
【0141】
本実施形態は、図14に示すように、バックライト300の光源301の構成が実施形態1と異なる。また、本実施形態においては、図15と図16とに示すように、カラーフィルタ積層体21STが設けられている点が実施形態1と異なる。この点を除き、本実施形態は、実施形態1と同様である。このため、重複する個所については、説明を省略する。
【0142】
バックライト300の光源301は、図14に示すように、可視光源301aと、赤外光源301bとを有する。
【0143】
可視光源301aと赤外光源301bとのそれぞれは、導光板302の端部に設けられ、可視光線と非可視光線とを照明光として出射する。
【0144】
具体的には、可視光源301aは、白色LEDであり、白色の可視光線を照射面から照射する。
【0145】
また、赤外光源301bは、赤外LEDであり、赤外線を照射面から照射する。たとえば、中心波長が850nmである赤外線を照射する。
【0146】
そして、可視光源301aから照射された白色の可視光線と、赤外光源301bから照射された赤外線とが、導光板302において拡散され、平面光として、液晶パネル200の背面に照射される。
【0147】
カラーフィルタ積層体21STは、図15に示すように、対向基板202にてTFTアレイ基板201に対面する側の面に形成されている。たとえば、カラーフィルタ積層体21STは、カラーフィルタ層21と同様に、顔料や染料などの着色剤を含有するポリイミド樹脂を用いて形成されている。
【0148】
本実施形態においては、カラーフィルタ積層体21STは、図15に示すように、赤フィルタ層21Rsと青フィルタ層21Bsとを含み、対向基板202の側から赤フィルタ層21Rsと青フィルタ層21Bsとが順次積層されて構成されている。
【0149】
ここでは、カラーフィルタ積層体21STは、図15に示すように、受光領域SAに対応するように設けられている。つまり、第1のフォトセンサ素子32aにおいて光を受光する受光面JSaの法線方向zにおいて、その受光面JSaに対面する受光面対面領域に対応するように設けられている。このカラーフィルタ積層体21STは、図16に示すように、矩形形状であり、赤フィルタ層21Rと緑フィルタ層21Gと青フィルタ層21Bとのそれぞれに、水平方向xにおいて並ぶように形成されている。
【0150】
このカラーフィルタ積層体21STは、カラーフィルタ層21を構成する赤フィルタ層21Rと青フィルタ層21Bとを形成する工程と同一工程において形成される。たとえば、赤色の着色顔料とフォトレジスト材料とを含む塗布液を、スピンコート法などのコーティング方法によって塗布して塗膜を形成後、リソグラフィ技術によって、その塗膜をパターン加工することによって、カラーフィルタ層21の赤フィルタ層21Rと、カラーフィルタ積層体21STの赤フィルタ層21Rsとを形成する。その後、青色の着色顔料とフォトレジスト材料とを含む塗布液を、スピンコート法などのコーティング方法によって塗布して塗膜を形成後、リソグラフィ技術によって、その塗膜をパターン加工することによって、カラーフィルタ層21の青フィルタ層21Bと、カラーフィルタ積層体21STの青フィルタ層21Bsとを形成する。ここでは、カラーフィルタ積層体21STの赤フィルタ層21Rs上に、カラーフィルタ積層体21STの青フィルタ層21Bsが積層されるようにパターン加工する。
【0151】
図17は、本発明に係る実施形態6において、被検知体が液晶パネル200の画素領域PAに接触もしくは移動された位置を検出する際の様子を模式的に示す断面図である。図17においては、要部を記載し、その他の部分については、記載を省略している。
【0152】
ユーザーの指などの被検知体Fが画素領域PAに接触もしくは移動された場合には、図17に示すように、バックライト300から照明された照明光Rが、その被検知体Fによって反射された反射光Hを、第1のフォトセンサ素子32aが受光する。
【0153】
ここでは、バックライト300が可視光線VRと赤外線IRとを含む照明光Rを、平面光として、液晶パネル200の背面に照射する。そして、その照明光Rは、液晶パネル200を介して、被検知体Fに照射され、被検知体Fによって反射される。そして、その被検知体Fによって反射された反射光Hを、第1のフォトセンサ素子32aが受光する。
【0154】
照明光Rにおいて可視光線VRは、カラーフィルタ積層体21STによって吸収され、その強度が低下した状態となる。これに対して、照明光Rにおいて赤外線IRは、カラーフィルタ積層体21STによって吸収される割合が可視光線VRよりも小さいため、第1のフォトセンサ素子32aの受光面JSaに到達して受光される。
【0155】
ここでは、被検知体Fによって反射された反射光Hにおいて赤外線IRは、図17に示すように、液晶パネル200の正面側から背面側へ向かう際に回折格子部KKに入射され、その回折格子部KKによって回折されて、回折光として出射される。本実施形態においては、実施形態1と同様に、その回折格子部KKが回折した回折光において、0次の回折光HK0が、第1のフォトセンサ素子32aの受光面JSaへ出射される。
【0156】
そして、受光面JSaへ出射された0次の回折光HK0を第1のフォトセンサ素子32aが受光し、光電変換することによって、その受光した光量に応じた信号強度の受光データを生成する。その後、周辺回路によって、その受光データが読み出される。
【0157】
また、これと共に、実施形態1と同様に、第2のフォトセンサ素子32bが迷光を受光面JSbで受光し、光電変換することによって、その受光した光量に応じた信号強度の受光データを生成後、周辺回路によって、その受光データが読み出される。
【0158】
そして、上記のように、第1のフォトセンサ素子32aから読み出した受光データと、第2のフォトセンサ素子32bから読み出した受光データとを用いて、被検知体Fが画素領域PAにおいて接触した位置を、位置検出部402が検出する。
【0159】
以上のように、本実施形態においては、可視光線VRと赤外線IRとを照明光Rとしてバックライト300が出射する。そして、その照明光Rが被検知体Fによって反射された反射光Hがカラーフィルタ積層体21STを透過し、そのカラーフィルタ積層体21STを透過した光を回折格子部KKが回折する。そして、その回折格子部KKによって回折された回折光を、第1のフォトセンサ素子32aが受光し受光データを生成する。そして、そのフォトセンサ素子によって生成された受光データに基づいて、位置検出部402が被検知体の位置を検出する。ここでは、反射光Hに含まれる可視光線VRがカラーフィルタ積層体21STによって吸収されるため、赤外線IRが選択的にカラーフィルタ積層体21STを透過する。また、回折格子部KKが回折した回折光において、0次の回折光HK0を、第1のフォトセンサ素子32aが受光して受光データを生成する。このように、本実施形態においては、カラーフィルタ積層体21STを選択的に透過した赤外線IRにおいて特定の次数の回折光を第1のフォトセンサ素子32aが受光し受光データを得るため、受光データのS/N比を向上可能である。
【0160】
したがって、本実施形態は、被検知体の位置を的確に検出することが可能である。
【0161】
なお、カラーフィルタ積層体21STは、赤フィルタ層と緑フィルタ層と青フィルタ層との少なくとも2つを積層することで、可視光線VRを好適に吸収することができる。このため、赤フィルタ層と青フィルタ層とを用いて、カラーフィルタ積層体21STを構成することに限定されない。たとえば、赤フィルタ層と緑フィルタ層と青フィルタ層との3原色全てを積層し、構成してもよい。
【0162】
<実施形態7>
以下より、本発明にかかる実施形態7について説明する。
【0163】
図18は、本発明にかかる実施形態7において、液晶表示装置100の構成を示す断面図である。また、図19は、本発明にかかる実施形態7において、液晶パネル200における画素領域PAに設けられた画素Pの概略を模式的に示す断面図である。
【0164】
本実施形態は、図18に示すように、実施形態1と異なり、位置検出部402に代わって、カラー画像生成部403が設けられており、液晶表示装置100は、画像表示と共に、被写体像をイメージングするように構成されている。また、本実施形態においては、図19に示すように、実施形態1と異なり、イメージング用カラーフィルタ層21Jが設けられいる。また、さらに、図19に示すように、第1のフォトセンサ素子32aおよび回折格子部KKの構成が実施形態1と異なる。この点を除き、本実施形態は、実施形態1と同様である。このため、重複する個所については、説明を省略する。
【0165】
データ処理部400は、図18に示すように、本実施形態においては、カラー画像生成部403を有する。このカラー画像生成部403は、液晶パネル200に複数設けられた第1のフォトセンサ素子32aと第2のフォトセンサ素子32bとから収集した受光データに基づいて、カラー画像を生成する。本実施形態においては、固体撮像装置と同様に、受光データについて画像再構成処理を実行することによって、デジタル画像データを生成する。
【0166】
イメージング用カラーフィルタ層21Jは、図19に示すように、対向基板202にてTFTアレイ基板201に対面する側の面に形成されている。たとえば、イメージング用カラーフィルタ層21Jは、顔料や染料などの着色剤を含有するポリイミド樹脂を用いて形成されている。このイメージング用カラーフィルタ層21Jは、図19に示すように、赤と緑と青との3原色を1組として構成されており、イメージング用赤フィルタ層21JRと、イメージング用緑フィルタ層21JGと、イメージング用青フィルタ層21JBとを含む。
【0167】
このイメージング用赤フィルタ層21JRとイメージング用緑フィルタ層21JGとイメージング用青フィルタ層21JBとのそれぞれは、カラーフィルタ層21の赤フィルタ層21Rと緑フィルタ層21Gと青フィルタ層21Bと同様に、水平方向xに並ぶように形成されている。そして、イメージング用赤フィルタ層21JRとイメージング用緑フィルタ層21JGとイメージング用青フィルタ層21JBとそれぞれは、液晶パネル200の正面側から入射された光が着色されて、対向基板202の側からTFTアレイ基板201の側へ透過するように構成されている。
【0168】
第1のフォトセンサ素子32aは、図19に示すように、複数設けられている。具体的には、第1のフォトセンサ素子32aは、図19に示すように、赤用フォトセンサ素子32arと、緑用フォトセンサ素子32agと、青用フォトセンサ素子32abとのそれぞれとして設けられている。
【0169】
この赤用フォトセンサ素子32arと緑用フォトセンサ素子32agと青用フォトセンサ素子32abとのそれぞれは、TFTアレイ基板201において対向基板202に対面する側の面に形成されている。たとえば、PIN構造のフォトダイオードとして形成されている。
【0170】
ここでは、赤用フォトセンサ素子32arと緑用フォトセンサ素子32agと青用フォトセンサ素子32abとのそれぞれは、図19に示すように、イメージング用カラーフィルタ層21Jを構成するイメージング用赤フィルタ層21JRとイメージング用緑フィルタ層21JGとイメージング用青フィルタ層21JBとのそれぞれに対応するように設けられている。また、図19に示すように、受光領域SAに対応するように設けられており、対向基板202の側からTFTアレイ基板201の側へ向う光を、液晶層203を介して受光する。
【0171】
つまり、赤用フォトセンサ素子32arは、イメージング用赤フィルタ層21JRを透過した光を受光し、緑用フォトセンサ素子32agは、イメージング用緑フィルタ層21JGを透過した光を受光し、青用フォトセンサ素子32abは、イメージング用青フィルタ層21JBを透過した光を受光するように構成されている。そして、その受光領域SAから入射する光を受光し光電変換することによって、受光データを生成し、その生成した受光データが読み出される。本実施形態においては、回折格子部KKによって回折された光を受光面JSaで受光し、受光データを生成するように設けられている。
【0172】
回折格子部KKは、図19に示すように、複数設けられている。具体的には、回折格子部KKは、図19に示すように、赤用回折格子部KKRと、緑用回折格子部KKGと、青用回折格子部KKBとのそれぞれとして、設けられている。
【0173】
赤用回折格子部KKRと、緑用回折格子部KKGと、青用回折格子部KKBとのそれぞれは、TFTアレイ基板201において対向基板202に対面する側の面に形成されている。赤用回折格子部KKRと、緑用回折格子部KKGと、青用回折格子部KKBとのそれぞれは、周期的に格子が並んだ格子パターンに加工されており、その格子パターンによって、入射光を回折して、回折光を出射するように構成されている。本実施形態においては、実施形態1と同様に、断面が凹凸形状になるように形成されている。
【0174】
そして、赤用回折格子部KKRと緑用回折格子部KKGと青用回折格子部KKBとのそれぞれは、受光領域SAにおいて対向基板202の側からTFTアレイ基板201の側へ向う光を、液晶層203を介して受光して回折し、その回折した回折光が、赤用フォトセンサ素子32arと緑用フォトセンサ素子32agと青用フォトセンサ素子32abとのそれぞれへ出射するように構成されている。
【0175】
つまり、赤用回折格子部KKRは、受光領域SAにおいてイメージング用赤フィルタ層21JRを透過した光を回折し、その回折した回折光が、赤用フォトセンサ素子32arへ出射される。そして、緑用回折格子部KKGは、受光領域SAにおいてイメージング用緑フィルタ層21JGを透過した光を回折し、その回折した回折光が、緑用フォトセンサ素子32agへ出射される。そして、青用回折格子部KKBは、受光領域SAにおいてイメージング用青フィルタ層21JBを透過した光を回折し、その回折した回折光が、青用フォトセンサ素子32abへ出射される。
【0176】
ここでは、赤用回折格子部KKRと緑用回折格子部KKGと青用回折格子部KKBとのそれぞれは、その格子パターンの中心軸が、赤用フォトセンサ素子32arと緑用フォトセンサ素子32agと青用フォトセンサ素子32abとのそれぞれの受光面JSaの中心軸に対応するように設けられており、回折光において0次の回折光が受光面JSaで受光されるように構成されている。
【0177】
また、本実施形態においては、赤用回折格子部KKRと緑用回折格子部KKGと青用回折格子部KKBとのそれぞれは、ITOを用いて形成されている。
【0178】
以上のように本実施形態においては、回折格子部KKを構成する赤用回折格子部KKRと緑用回折格子部KKGと青用回折格子部KKBとのそれぞれによって回折された回折光を、第1のフォトセンサ素子32aを構成する赤用フォトセンサ素子32arと緑用フォトセンサ素子32agと青用フォトセンサ素子32abとのそれぞれが受光し受光データを生成する。そして、その受光データに基づいて、カラー画像生成部403がカラー画像を生成する。ここでは、赤用回折格子部KKRと緑用回折格子部KKGと青用回折格子部KKBとのそれぞれが回折した回折光において、0次の回折光HK0を、赤用フォトセンサ素子32arと緑用フォトセンサ素子32agと青用フォトセンサ素子32abとのそれぞれが受光して受光データを生成する。そして、その第1のフォトセンサ素子32aから読み出した受光データと第2のフォトセンサ素子32bから読み出した受光データとを差分する差分処理を実施し、差分データを生成後、その差分データと、その差分データが得られた座標位置とに基づいて、カラー画像生成部403が画像を生成する。
【0179】
このように、本実施形態においては、特定の次数の回折光を選択的に受光して受光データを得るため、S/N比を向上可能である。そして、このS/N比が向上されたデータを用いて画像を生成するため、その画像品質を向上することができる。
【0180】
なお、本発明の実施に際しては、上記した実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形形態を採用することができる。
【0181】
たとえば、本実施形態においては、画素スイッチング素子31を、ボトムゲート型の薄膜トランジスタとして構成する場合について説明したが、これに限定されない。
【0182】
図20は、本発明にかかる実施形態において、画素スイッチング素子31の構成の変形形態を示す断面図である。
【0183】
図20に示すように、たとえば、トップゲート型のTFTを、画素スイッチング素子31として形成してもよい。また、この他に、デュアルゲート構造になるように、このフォトセンサ素子32aを形成してもよい。
【0184】
また、本実施形態においては、複数の画素Pに対応するように複数のフォトセンサ素子32aを設ける場合について示したが、これに限定されない。たとえば、複数の画素Pに対して1つのフォトセンサ素子32aを設けてもよく、逆に、1つの画素Pに対して複数のフォトセンサ素子32aを設けてもよい。
【0185】
また、本実施形態の液晶表示装置100は、さまざまな電子機器の部品として適用することができる。
【0186】
図21から図25は、本発明にかかる実施形態の液晶表示装置100を適用した電子機器を示す図である。
【0187】
図21に示すように、テレビジョン放送を受信し表示するテレビにおいて、その受信した画像を表示画面に表示すると共に、オペレータの操作指令が入力される表示装置として液晶表示装置100を適用することができる。
【0188】
また、図22に示すように、デジタルスチルカメラにおいて、その撮像画像などの画像を表示画面に表示すると共に、オペレータの操作指令が入力される表示装置として液晶表示装置100を適用することができる。
【0189】
また、図23に示すように、ノート型パーソナルコンピュータにおいて、操作画像などを表示画面に表示すると共に、オペレータの操作指令が入力される表示装置として液晶表示装置100を適用することができる。
【0190】
また、図24に示すように、携帯電話端末において、操作画像などを表示画面に表示すると共に、オペレータの操作指令が入力される表示装置として液晶表示装置100を適用することができる。
【0191】
また、図25に示すように、ビデオカメラにおいて、操作画像などを表示画面に表示すると共に、オペレータの操作指令が入力される表示装置として液晶表示装置100を適用することができる。
【0192】
この他に、本実施形態においては、フォトセンサ素子32aについて、PIN型のフォトダイオードを設けた場合について説明したが、これに限定されない。たとえば、i層に不純物がドーピングされたPDN構造のフォトダイオードを、フォトセンサ素子32aとして形成しても同様な効果を奏することができる。さらに、フォトトランジスタをフォトセンサ素子32aとして設けても良い。
【0193】
また、本実施形態においては、赤フィルタ層21Rと緑フィルタ層21Gと青フィルタ層21Bとのそれぞれをストライプ形状とし、それぞれを水平方向xに並ぶように形成すると共に、赤フィルタ層21Rと緑フィルタ層21Gと青フィルタ層21Bとに並ぶように、受光領域SAを赤フィルタ層21Rの隣に形成しているが、これに限定されない。たとえば、赤フィルタ層21Rと緑フィルタ層21Gと青フィルタ層21Bと受光領域SAとを一組とし、その赤フィルタ層21Rと緑フィルタ層21Gと青フィルタ層21Bと受光領域SAとを、2×2のマトリクス状に配置しても良い。
【0194】
イメージング用赤フィルタ層21JRとイメージング用緑フィルタ層21JGとイメージング用青フィルタ層21JBとについても、上記と同様であり、たとえば、ベイヤー配列に対応するように、各層を設置してもよい。
【0195】
また、本実施形態においては、非可視光線として赤外光線を含むように照明光を照射する場合について説明したが、これに限定されない。たとえば、非可視光線として紫外光線を含むように照明光を照射してもよい。
【0196】
また、IPS(In−Plane−Swiching)、FFS(Field Fringe Switching)方式など、さまざまな方式の液晶パネルに適用可能である。さらに、有機EL表示素子、電子ペーパーなどの他の表示装置においても、適用可能である。
【0197】
また、上記の実施形態においては、回折格子部KKの格子パターンとして、複数のラインパターンLPを設けた場合について説明したが、これに限定されない。
【0198】
図26は、本発明にかかる実施形態において、回折格子部KKの格子パターンを示す平面図である。
【0199】
たとえば、図26(a)に示すように、複数の正方形パターンSQを所定のピッチdで所定のスペースSPを隔ててマトリクス状に並べることによって、格子パターンを形成してもよい。また、図26(b)に示すように、複数の直径が異なる円形パターンCRを、その中心を合わせると共に、所定のピッチdで所定のスペースSPを隔てて並べることによって、格子パターンを形成してもよい。
【0200】
なお、上記の実施形態において、液晶表示装置100は、本発明の表示装置に相当する。また、上記の実施形態において、液晶パネル200は、本発明の表示パネルに相当する。また、上記の実施形態において、バックライト300は、本発明の照明部に相当する。また、上記の実施形態において、TFTアレイ基板201は、本発明の第1基板に相当する。また、上記の実施形態において、対向基板202は、本発明の第2基板に相当する。また、上記の実施形態において、液晶層203は、本発明の液晶層に相当する。また、上記の実施形態において、位置検出部402は、本発明の位置検知部に相当する。また、上記の実施形態において、カラー画像生成部403は、本発明のカラー画像生成部に相当する。また、上記の実施形態において、画素領域PAは、本発明の画素領域に相当する。また、上記の実施形態において、対向電極23は、本発明の対向電極に相当する。また、上記の実施形態において、画素スイッチング素子31は、本発明の画素スイッチング素子に相当する。また、上記の実施形態において、画素電極62は、本発明の画素電極に相当する。また、上記の実施形態において、遮光部21Sは、本発明の遮光部に相当する。また、上記の実施形態において、カラーフィルタ積層体21STは、本発明のカラーフィルタ積層体に相当する。また、上記の実施形態において、イメージング用カラーフィルタ層21Jは、本発明のイメージング用カラーフィルタ層に相当する。また、上記の実施形態において、第1のフォトセンサ素子32aは、本発明のフォトセンサ素子に相当する。また、上記の実施形態において、回折格子部KKは、本発明の回折格子部に相当する。また、上記の実施形態において、遮光部KSは、本発明の遮光部KSに相当する。また、上記の実施形態において、画素Pは、は、本発明の画素に相当する。
【図面の簡単な説明】
【0201】
【図1】図1は、本発明にかかる実施形態1において、液晶表示装置100の構成を示す断面図である。
【図2】図2は、本発明にかかる実施形態1において、液晶パネル200を示す平面図である。
【図3】図3は、本発明にかかる実施形態1において、液晶パネル200における画素領域PAに設けられた画素Pの概略を模式的に示す断面図である。
【図4】図4は、本発明の実施形態1において、液晶パネル200の画素領域PAに設けられた画素Pの概略を模式的に示す平面図である。
【図5】図5は、本発明にかかる実施形態1において、画素スイッチング素子31の断面を拡大して示す断面図である。
【図6】図6は、本発明にかかる実施形態1において、第1のフォトセンサ素子32aの断面を拡大して示す断面図である。
【図7】図7は、本発明にかかる実施形態1において、回折格子部KKを拡大して示す平面図である。
【図8】図8は、本発明に係る実施形態1において、被検知体が液晶パネル200の画素領域PAに接触もしくは移動された位置を検出する際の様子を模式的に示す断面図である。
【図9】図9は、本発明にかかる実施形態2において、液晶パネル200における画素領域PAに設けられた画素Pの概略を模式的に示す断面図である。
【図10】図10は、本発明にかかる実施形態3において、液晶パネル200における画素領域PAに設けられた画素Pの概略を模式的に示す断面図である。
【図11】図11は、本発明にかかる実施形態4において、液晶パネル200における画素領域PAに設けられた画素Pの概略を模式的に示す断面図である。
【図12】図12は、本発明にかかる実施形態5において、液晶パネル200における画素領域PAに設けられた画素Pの概略を模式的に示す断面図である。
【図13】図13は、本発明にかかる実施形態5において、回折格子部KKを拡大して示す平面図である。
【図14】図14は、本発明にかかる実施形態6において、液晶表示装置100の構成を示す断面図である。
【図15】図15は、本発明にかかる実施形態6において、液晶パネル200における画素領域PAに設けられた画素Pの概略を模式的に示す断面図である。
【図16】図16は、本発明の実施形態6において、液晶パネル200の画素領域PAに設けられた画素Pの概略を模式的に示す平面図である。
【図17】図17は、本発明に係る実施形態6において、被検知体が液晶パネル200の画素領域PAに接触もしくは移動された位置を検出する際の様子を模式的に示す断面図である。
【図18】図18は、本発明にかかる実施形態7において、液晶表示装置100の構成を示す断面図である。
【図19】図19は、本発明にかかる実施形態7において、液晶パネル200における画素領域PAに設けられた画素Pの概略を模式的に示す断面図である。
【図20】図20は、本発明にかかる実施形態において、画素スイッチング素子31の構成の変形形態を示す断面図である。
【図21】図21は、本発明にかかる実施形態の液晶表示装置100を適用した電子機器を示す図である。
【図22】図22は、本発明にかかる実施形態の液晶表示装置100を適用した電子機器を示す図である。
【図23】図23は、本発明にかかる実施形態の液晶表示装置100を適用した電子機器を示す図である。
【図24】図24は、本発明にかかる実施形態の液晶表示装置100を適用した電子機器を示す図である。
【図25】図25は、本発明にかかる実施形態の液晶表示装置100を適用した電子機器を示す図である。
【図26】図26は、本発明にかかる実施形態において、回折格子部KKの格子パターンを示す平面図である。
【符号の説明】
【0202】
11:表示用垂直駆動回路、12:表示用水平駆動回路、13:センサ用垂直駆動回路、14:センサ用水平駆動回路、21:カラーフィルタ層、21K:ブラックマトリクス層、21S:遮光部(遮光部)、21ST:カラーフィルタ積層体(カラーフィルタ積層体)、21J:イメージング用カラーフィルタ層(イメージング用カラーフィルタ層)、23:対向電極(対向電極)、31:画素スイッチング素子(画素スイッチング素子)、32a:第1のフォトセンサ素子(フォトセンサ素子)、32b:第2のフォトセンサ素子、62:画素電極(画素電極)、100:液晶表示装置(表示装置)、200:液晶パネル(表示パネル)、300:バックライト(照明部)、400:データ処理部、201:TFTアレイ基板(第1基板)、202:対向基板(第2基板)、203:液晶層(液晶層)、301:光源、302:導光板、401:制御部、402:位置検出部(位置検知部)、403:カラー画像生成部(カラー画像生成部)、KK:回折格子部(回折格子部)、KS:遮光部(遮光部KS)、P:画素(画素)、TA:表示領域、RA:センサ領域、PA:画素領域(画素領域)、CA:周辺領域
【技術分野】
【0001】
本発明は、表示装置に関する。特に、本発明は、複数の画素が画素領域に配置されている表示パネルを含み、画素領域において画像を表示する表示装置であって、光を受光することによって受光データを生成するフォトセンサ素子を、その表示パネルが具備する表示装置に関する。
【背景技術】
【0002】
液晶表示装置,有機EL表示装置などの表示装置は、薄型、軽量、低消費電力といった利点を有する。
【0003】
このような表示装置において、液晶表示装置は、一対の基板の間に液晶層が封入された液晶パネルを、表示パネルとして有している。液晶パネルは、たとえば、透過型であって、液晶パネルの背面に設けられたバックライトなどの照明装置が出射した照明光を、その液晶パネルが変調して透過させる。そして、その変調した照明光によって画像の表示が、液晶パネルの正面にて実施される。
【0004】
この液晶パネルは、たとえば、アクティブマトリクス方式であり、画素スイッチング素子として機能する薄膜トランジスタ(TFT:Thin Film Transistor)が複数形成されているTFTアレイ基板と、そのTFTアレイ基板に対面するように対向する対向基板と、TFTアレイ基板および対向基板の間に設けられた液晶層とを有する。このアクティブマトリクス方式の液晶パネルにおいては、画素スイッチング素子が画素電極に電位を入力することによって、液晶層に印加する電圧を可変し、その画素を透過する光の透過率を制御して、その光を変調させる。
【0005】
上記のような液晶パネルにおいては、上記の画素スイッチング素子として機能するTFTの他に、光を受光して受光データを得るフォトセンサ素子が画素領域に内蔵されたものが提案されている。
【0006】
上記の液晶パネルは、内蔵するフォトセンサ素子を位置センサ素子として利用することで、ユーザーインターフェイスとしての機能が実現できる(たとえば、特許文献1,特許文献2参照)。このため、I/Oタッチパネル(Integrate−Optical touch panel)と呼ばれている。このタイプの液晶パネルにおいては、液晶パネルの前面に、別途、抵抗膜方式や静電容量方式のタッチパネルを設置する必要がなくなる。したがって、装置の小型化および薄型化を、容易に実現できる。また、さらに、抵抗膜方式や静電容量方式のタッチパネルを設置した場合には、そのタッチパネルによって画素領域において透過する光が減少する場合や、その光が干渉される場合があるため、表示画像の品質が低下する場合があるが、上記のように位置センサ素子として液晶パネルにフォトセンサ素子を内蔵することによって、この不具合の発生を防止できる。
【0007】
このような液晶パネルにおいては、たとえば、液晶パネルの前面に触れられたユーザーの指やタッチペンなどの被検知体からの可視光線を、その位置センサ素子として内蔵されたフォトセンサ素子が受光する。その後、その位置センサ素子として内蔵されたフォトセンサ素子によって得られた受光データに基づいて、その被検知体が接触した位置を特定し、その特定された位置に対応する操作が、液晶表示装置自身や、その液晶表示装置に接続された他の電子機器において実施される。
【0008】
上記のように、位置センサ素子として内蔵されたフォトセンサ素子を用いて、被検知体の位置を検出する場合には、そのフォトセンサ素子によって得られる受光データは、外光に含まれる可視光線の影響によって、多くのノイズを含む場合がある。また、画素領域において黒表示を実施する場合には、TFTアレイ基板に設けられたフォトセンサ素子は、被検知体から出射される可視光線を受光することが困難である。このため、正確に、位置を検出をすることが困難な場合がある。
【0009】
このような不具合を改善するために、赤外線など、可視光線以外の不可視光線を用いる技術が提案されている。ここでは、被検知体から出射される赤外線などの不可視光線を、位置センサ素子として内蔵されたフォトセンサ素子が受光することによって、受光データを取得し、その取得したデータに基づいて、被検知体の位置を特定している(たとえば、特許文献3,特許文献4参照)。
【0010】
【特許文献1】特開2006−127212号公報
【特許文献2】特開2007−128497号公報
【特許文献3】特開2004−318819号公報
【特許文献4】特開2005−275644号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0011】
しかしながら、フォトセンサ素子によって得られた受光データにノイズが含まれ、十分なS/N比のデータを得ることが困難な場合がある。このため、被検知体の位置を的確に検出することが困難な場合がある。
【0012】
特に、光の強度が大きい環境下においてフォトセンサ素子が光を受光した際には、その受光データ値がダイナミックレンジを超えて、センサ出力の飽和が生ずる場合がある。このため、被検知体の位置を的確に検出することが困難な場合がある。太陽から光が照射される室外の環境下においては、室内の人工的な照明の環境下と比較して、光の強度が大きく、この不具合の発生が顕在化する場合がある。また、赤外線を受光することによって得られた受光データに基づいて、被検知体の位置を的確に検出する場合において、フォトセンサ素子に入射する入射光に可視光線などのように赤外線以外の波長領域の光が含まれる際には、この不具合の発生が顕在化する場合がある。
【0013】
したがって、本発明は、フォトセンサ素子によって得られる受光データのS/N比を向上可能な表示装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0014】
本発明は、複数の画素が画素領域に配置されている表示パネルを含み、前記画素領域において画像を表示する表示装置であって、前記表示パネルは、光を受光することによって受光データを生成するフォトセンサ素子と、入射された光を回折する回折格子部とを含み、前記フォトセンサ素子は、前記回折格子部によって回折された光を受光し、前記受光データを生成するように設けられている。
【0015】
好適には、前記表示パネルの一方の面の側に位置する被検知体の位置を検知する位置検知部を含み、前記表示パネルは、前記一方の面の側にて画像を表示するように構成されており、前記フォトセンサ素子は、前記画素領域に複数が配置されると共に、前記表示パネルの一方の面の側から他方の面の側に向かう光を受光するように構成されており、前記回折格子部は、前記画素領域において前記複数のフォトセンサ素子に対応するように複数が配置されると共に、前記表示パネルの一方の面の側から他方の面の側に向かう光を回折し、当該回折された光が前記フォトセンサ素子へ出射するように構成されており、前記位置検出部は、前記画素領域に配置された複数のフォトセンサ素子によって生成された受光データに基づいて、前記被検知体の位置を検出するように構成されている。
【0016】
好適には、前記表示パネルは、第1基板と、前記第1基板から間隔を隔てて対面している第2基板と、前記第1基板と前記第2基板との間にて挟持されており、液晶分子が配向されている液晶層とを含む。
【0017】
好適には、前記第1基板は、前記画素領域において前記複数の画素に対応するように複数設けられた画素電極と、前記複数の画素に対応するように前記画素領域に複数設けられ、前記画素電極に接続された画素スイッチング素子とを有し、前記第2基板は、前記液晶層を介して前記画素電極に対向するように設けられた対向電極を有し、前記画素電極と前記対向電極とが前記液晶層に電圧を印加するように構成されている。
【0018】
好適には、前記フォトセンサ素子は、前記第1基板に設けられており、前記回折格子部は、前記第1基板に設けられている。
【0019】
好適には、前記回折格子部は、前記複数の画素電極へ形成される導電膜をパターン加工することによって形成されている。
【0020】
好適には、前記フォトセンサ素子は、前記第1基板に設けられており、前記回折格子部は、前記第2基板に設けられている。
【0021】
好適には、前記回折格子部は、前記対向電極へ形成される導電膜をパターン加工することによって形成されている。
【0022】
好適には、前記第2基板は、光を遮光する遮光部を含み、前記回折格子部は、前記遮光部へ形成される遮光膜をパターン加工することによって形成されている。
【0023】
好適には、前記フォトセンサ素子は、前記回折格子部が回折した回折光において1次以上の回折光を受光するように設けられている。
【0024】
好適には、前記フォトセンサ素子において光を受光する受光面の法線方向において当該受光面に対面する受光面対面領域に設けられた遮光部を含み、前記回折格子部は、前記受光面対面領域以外の領域に格子パターンが形成されており、前記フォトセンサ素子は、前記受光面対面領域以外の領域に形成された格子パターンを介在して入射する光を、受光するように構成されている。
【0025】
好適には、前記回折格子部は、格子パターンが形成された第1領域と、当該格子パターンが形成されない第2領域とを含み、前記第1領域が前記第2領域を挟むように設けられており、前記第1領域は、前記フォトセンサ素子において光を受光する受光面の法線方向において当該受光面に対面する受光面対面領域以外の領域に対応するように設けられ、前記第2領域は、前記受光面対面領域に対応するように設けられており、前記フォトセンサ素子は、前記受光面対面領域において入射する光と、前記受光面対面領域以外の領域に形成された格子パターンを介在して入射する光とを、受光するように構成されている。
【0026】
好適には、前記第2基板は、赤フィルタ層と緑フィルタ層と青フィルタ層との少なくとも2つが積層されたカラーフィルタ積層体が、前記フォトセンサ素子において光を受光する受光面の法線方向において当該受光面に対面する受光面対面領域に設けられており、前記回折格子部は、前記カラーフィルタ積層体を透過した光を回折するように構成されている。
【0027】
好適には、前記表示パネルの他方の面の側に照明光を出射する照明部を含み、前記照明部は、可視光線と非可視光線とを前記照明光として出射するように構成されている。
【0028】
好適には、カラー画像を生成するカラー画像生成部を含み、前記表示パネルは、カラーフィルタ層を有し、前記フォトセンサ素子は、前記画素領域に複数が配置されると共に、前記表示パネルの一方の面の側から他方の面の側に向かう光を、前記カラーフィルタ層を介在して受光するように構成されており、前記回折格子部は、前記画素領域において前記複数のフォトセンサ素子に対応するように複数が配置されると共に、前記表示パネルの一方の面の側から他方の面の側に向かう光が前記カラーフィルタ層を介在して入射され、当該入射された光を回折し、当該回折した回折光が前記フォトセンサ素子へ出射するように構成されており、前記カラー画像生成部は、前記画素領域に配置された複数のフォトセンサ素子によって生成された受光データに基づいて、カラー画像を生成するように構成されている。
【0029】
本発明においては、回折格子部によって回折された光をフォトセンサ素子が受光し、受光データを生成する。
【発明の効果】
【0030】
本発明によれば、フォトセンサ素子によって得られる受光データのS/N比を向上可能な表示装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0031】
本発明にかかる実施形態の一例について説明する。
【0032】
<実施形態1>
(液晶表示装置の構成)
図1は、本発明にかかる実施形態1において、液晶表示装置100の構成を示す断面図である。
【0033】
本実施形態の液晶表示装置100は、図1に示すように、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。各部について順次説明する。
【0034】
液晶パネル200は、アクティブマトリクス方式であり、図1に示すように、TFTアレイ基板201と対向基板202と液晶層203とを有する。
【0035】
この液晶パネル200においては、TFTアレイ基板201と対向基板202とが、互いに間隔を隔てるよう対面している。そして、そのTFTアレイ基板201と対向基板202との間に挟まれるように、液晶層203が設けられている。
【0036】
そして、液晶パネル200は、透過型であって、図1に示すように、TFTアレイ基板201の側に位置するようにバックライト300が配置されており、TFTアレイ基板201において対向基板202に対面している面とは反対側の面に、バックライト300から出射された照明光が照射される。そして、液晶パネル200は、複数の画素(図示無し)が配置され画像を表示する画素領域PAを含み、その液晶パネル200の背面側に設置されたバックライト300が出射した照明光を、第1の偏光板206を介して背面から受け、その背面から受けた光を、その画素領域PAにおいて変調する。ここでは、TFTアレイ基板201において画素に対応するように、複数のTFTが画素スイッチング素子(図示無し)として設けられており、その画素スイッチング素子であるTFTがスイッチング制御されることによって、背面から受けた照明光を変調する。そして、その変調された照明光が、第2の偏光板207を介して、正面側に出射し、画素領域PAにおいて画像が表示される。ここでは、たとえば、カラー画像が表示される。
【0037】
また、本実施形態においては、この液晶パネル200は、いわゆるI/Oタッチパネルであり、詳細については後述するが、液晶パネル200においてバックライト300が設置された背面に対して反対側となる正面に、ユーザーの指やタッチペンなどの被検知体が接触または近接した際に、その被検知体によって反射される反射光を受光するフォトセンサ素子(図示無し)が、位置センサ素子として形成されている。たとえば、フォトダイオードが、このフォトセンサ素子として形成されており、液晶パネル200の正面側において、被検知体が反射する反射光を受光する。すなわち、対向基板202の側からTFTアレイ基板201の側へ向かう反射光を受光する。そして、フォトセンサ素子は、光電変換することによって、受光データを生成する。
【0038】
バックライト300は、図1に示すように、液晶パネル200の背面に対面しており、その液晶パネル200の画素領域PAに照明光を出射する。ここでは、バックライト300は、図1に示すように、光源301と、その光源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とを有しており、液晶パネル200の画素領域PAの全面に平面光を照射する。
【0039】
具体的には、バックライト300は、液晶パネル200を構成するTFTアレイ基板201と対向基板202とにおいて、TFTアレイ基板201の側に位置するように配置されている。そして、TFTアレイ基板201において対向基板202に対面している面に対して反対側の面に、その平面光を照射する。つまり、バックライト300は、TFTアレイ基板201の側から対向基板202の側へ向かうように平面光を照明する。
【0040】
本実施形態においては、バックライト300の光源301は、導光板302の一方の端部に設けられ、可視光線を出射する。具体的には、光源301は、白色LEDであり、白色の可視光線を照射面から照射する。そして、光源301から照射された白色の可視光線が、導光板302において拡散され、平面光として、導光板302の一方の面から液晶パネル200の背面に照射される。
【0041】
データ処理部400は、図1に示すように、制御部401と、位置検出部402とを有する。データ処理部400は、コンピュータを含み、プログラムによってコンピュータが各部として動作するように構成されている。
【0042】
データ処理部400の制御部401は、液晶パネル200とバックライト300との動作を制御するように構成されている。制御部401は、液晶パネル200に制御信号を供給することによって、液晶パネル200に複数設けられた画素スイッチング素子(図示無し)の動作を制御する。たとえば、線順次駆動を実行させる。また、制御部401は、バックライト300に制御信号を供給することによって、バックライト300の動作を制御し、バックライト300から照明光を照射する。このように、制御部401は、液晶パネル200とバックライト300との動作を制御することによって、液晶パネル200の画素領域PAに画像を表示する。
【0043】
このほかに、制御部401は、液晶パネル200に制御信号を供給することによって、液晶パネル200に位置センサ素子として複数設けられたフォトセンサ素子(図示無し)の動作を制御し、そのフォトセンサ素子から受光データを収集する。たとえば、線順次駆動を実行させて、受光データを収集する。
【0044】
データ処理部400の位置検出部402は、液晶パネル200に複数設けられたフォトセンサ素子(図示無し)から収集した受光データに基づいて、液晶パネル200の正面側において、画素領域PAにユーザーの指やタッチペンなどの被検知体が接触または近接した位置を検出する。たとえば、受光データの信号強度が基準値よりも大きい座標位置を、被検知体Fが画素領域PAにおいて接触した座標位置として検出する。
【0045】
(液晶パネルの全体構成)
液晶パネル200の全体構成について説明する。
【0046】
図2は、本発明にかかる実施形態1において、液晶パネル200を示す平面図である。
【0047】
図2に示すように、液晶パネル200は、画素領域PAと、周辺領域CAとを有する。
【0048】
液晶パネル200において画素領域PAには、図2に示すように、複数の画素Pが水平方向xと垂直方向yとのそれぞれにマトリクス状に並ぶように配置されており、画像を表示する。詳細については後述するが、画素Pは、画素スイッチング素子として機能するTFT(図示無し)を含む。そして、この複数の画素Pに対応するように、位置センサ素子として機能するフォトセンサ素子(図示無し)が、複数、形成されている。
【0049】
液晶パネル200において周辺領域CAは、図2に示すように、画素領域PAの周辺を囲うように位置している。この周辺領域CAにおいては、図2に示すように、表示用垂直駆動回路11と、表示用水平駆動回路12と、センサ用垂直駆動回路13と、センサ用水平駆動回路14とが形成されている。たとえば、上記の画素スイッチング素子として機能するTFT(図示無し)と、位置センサ素子として機能するフォトセンサ素子(図示無し)と同様にして形成された半導体素子によって、この各回路が構成されている。
【0050】
そして、画素領域PAにおいて画素Pに対応するように画素スイッチング素子として設けられたTFTを、表示用垂直駆動回路11および表示用水平駆動回路12が駆動し、画像表示を実行する。そして、これと共に、画素領域PAにおいて画素Pに対応するように位置センサ素子として設けられたフォトセンサ素子(図示無し)を、センサ用垂直駆動回路13とセンサ用水平駆動回路14とが駆動し、受光データを収集する。
【0051】
具体的には、表示用垂直駆動回路11は、図2に示すように、垂直方向yに延在している。そして、表示用垂直駆動回路11は、垂直方向yにおいて複数の画素Pに対応するように画素スイッチング素子として形成された各TFT(図示無し)のゲート電極に、接続されている。そして、表示用垂直駆動回路11は、供給される制御信号に基づいて、その垂直方向yに並ぶ複数のTFTに、走査信号を、順次、供給する。ここでは、水平方向xに並ぶ複数の画素Pに対応して形成された複数のTFTのそれぞれにゲート線(図示無し)が接続され、そのゲート線が垂直方向yに並ぶ複数の画素Pに対応するように複数形成されており、表示用垂直駆動回路11は、その複数のゲート線に、順次、走査信号を供給する。
【0052】
表示用水平駆動回路12は、図2に示すように、水平方向xに延在している。そして、表示用水平駆動回路12は、水平方向xにおいて複数の画素Pに対応するように画素スイッチング素子として形成された各TFT(図示無し)のソース電極に接続されている。そして、表示用水平駆動回路12は、供給される制御信号に基づいて、その垂直方向yに並ぶ複数のTFTに、データ信号を、順次、供給する。ここでは、垂直方向yに並ぶ複数の画素Pに対応して形成された複数のTFTのそれぞれに信号線(図示無し)が接続され、その信号線が水平方向xに並ぶ複数の画素Pに対応するように複数形成されており、表示用水平駆動回路12は、その複数の信号線に、順次、映像データ信号を供給する。
【0053】
センサ用垂直駆動回路13は、図2に示すように、垂直方向yに延在している。そして、センサ用垂直駆動回路13は、垂直方向yにおいて複数の画素Pに対応するように位置センサ素子として形成された各フォトセンサ素子(図示無し)に接続されている。そして、センサ用垂直駆動回路13は、供給される制御信号に基づいて、その垂直方向yに並ぶ複数のフォトセンサ素子において、受光データを読み出すフォトセンサ素子を選択する。ここでは、水平方向xに並ぶ複数の画素Pに対応して形成された複数のフォトセンサ素子のそれぞれに、ゲート線(図示無し)が接続され、そのゲート線が垂直方向yに並ぶ複数の画素Pに対応するように複数形成されており、センサ用垂直駆動回路13は、その複数のゲート線を順次選択するように走査信号を供給する。
【0054】
センサ用水平駆動回路14は、図2に示すように、水平方向xに延在している。そして、センサ用水平駆動回路14は、水平方向xにおいて複数の画素Pに対応するように位置センサ素子として形成された各フォトセンサ素子(図示無し)に接続されている。そして、センサ用水平駆動回路14は、供給される制御信号に基づいて、その垂直方向yに並ぶ複数のフォトセンサ素子から受光データを、順次、読み出す。ここでは、垂直方向yに並ぶ複数の画素Pに対応して形成された複数のフォトセンサ素子のそれぞれに、信号読み出し線(図示無し)が接続され、その信号読み出し線が水平方向xに並ぶ複数の画素Pに対応するように複数形成されており、センサ用水平駆動回路14は、その複数の信号読み出し線を介してフォトセンサ素子から、順次、受光データを読み出した後、位置検出部402へ出力する。そして、液晶パネル200の画素領域PAにユーザーの指やタッチペンなどの被検知体が接触または近接した位置を、そのフォトセンサ素子から出力される受光データに基づいて、位置検出部402が検出する。
【0055】
(液晶パネルの画素領域の構成)
図3は、本発明にかかる実施形態1において、液晶パネル200における画素領域PAに設けられた画素Pの概略を模式的に示す断面図である。図4は、本発明の実施形態1において、液晶パネル200の画素領域PAに設けられた画素Pの概略を模式的に示す平面図である。図3は、図4においてX1−X2部分に対応する部分である。
【0056】
図3に示すように、液晶パネル200は、TFTアレイ基板201と、対向基板202と、液晶層203とを有する。
【0057】
液晶パネル200において、TFTアレイ基板201と対向基板202とのそれぞれは、光を透過する絶縁体の基板であり、たとえば、ガラスにより形成されている。このTFTアレイ基板201と対向基板202とは、スペーサ(図示無し)によって間隔が隔てるように対面しており、シール材(図示無し)で貼り合わされ、そのTFTアレイ基板201と対向基板202との間の間隔に液晶層203が封入されている。そして、TFTアレイ基板201および対向基板202には、互いに対面する面に液晶配向膜(図示なし)が設けられており、液晶配向膜によって液晶層203が配向されている。たとえば、液晶層203の液晶分子が垂直配向されている。
【0058】
この液晶パネル200は、図3と図4とに示すように、表示領域TAとセンサ領域RAとを含む。
【0059】
表示領域TAにおいては、図3に示すように、カラーフィルタ層21と、ブラックマトリクス層21Kと、対向電極23と、画素スイッチング素子31と、画素電極62とが形成されており、バックライト300から出射された照明光が、TFTアレイ基板201の側から対向基板202の側へ透過し、画像表示が行われる。
【0060】
表示領域TAに設けられた各部について説明する。
【0061】
カラーフィルタ層21は、図3に示すように、対向基板202にてTFTアレイ基板201に対面する側の面に形成されている。また、カラーフィルタ層21は、図3と図4とに示すように、赤と緑と青との3原色を1組として構成されており、赤フィルタ層21Rと緑フィルタ層21Gと青フィルタ層21Bとを含む。この赤フィルタ層21Rと緑フィルタ層21Gと青フィルタ層21Bとのそれぞれは、図4に示すように、矩形形状であり、水平方向xに並ぶように形成されている。また、赤フィルタ層21Rと緑フィルタ層21Gと青フィルタ層21Bとのそれぞれは、ブラックマトリクス層21Kによって区画されるように形成されており、バックライト300から出射された照明光が着色されて、TFTアレイ基板201の側から対向基板202の側へ透過するように構成されている。たとえば、赤フィルタ層21Rと緑フィルタ層21Gと青フィルタ層21Bとのそれぞれは、その色に対応した着色顔料とフォトレジスト材料とを含む塗布液を、スピンコート法などのコーティング方法によって塗布して塗膜を形成後、リソグラフィ技術によって、その塗膜をパターン加工することによって形成される。ここでは、たとえば、ポリイミド樹脂をフォトレジスト材料として用いる。
【0062】
ブラックマトリクス層21Kは、図3に示すように、対向基板202にてTFTアレイ基板201に対面する側の面に形成されている。ここでは、ブラックマトリクス層21Kは、カラーフィルタ層21を構成する赤フィルタ層21Rと緑フィルタ層21Gと青フィルタ層21Bとのそれぞれを区画するように形成されている。たとえば、ブラックマトリクス層21Kは、黒色の金属酸化膜を用いて形成されており、光を遮光する。
【0063】
対向電極23は、図3に示すように、対向基板202にてTFTアレイ基板201に対面する側の面に形成されている。ここでは、対向電極23は、カラーフィルタ層21とブラックマトリクス層21Kとを被覆するように絶縁性材料で形成された平坦化膜22上に、形成されている。対向電極23は、いわゆる透明電極であって、たとえば、ITOを用いて形成されている。対向電極23は、複数の画素電極62に対面しており、共通電極として機能する。
【0064】
画素スイッチング素子31は、図3に示すように、TFTアレイ基板201において対向基板202に対面する側の面に形成されている。ここでは、画素Pのカラーフィルタ層21を構成する赤フィルタ層21Rと緑フィルタ層21Gと青フィルタ層21Bとのそれぞれに対応するように設けられている。
【0065】
図5は、本発明にかかる実施形態1において、画素スイッチング素子31の断面を拡大して示す断面図である。
【0066】
図5に示すように、画素スイッチング素子31は、ゲート電極45と、ゲート絶縁膜46gと、半導体層48とを含み、LDD(Lightly Doped Drain)構造のボトムゲート型TFTとして形成されている。
【0067】
具体的には、画素スイッチング素子31において、ゲート電極45は、たとえば、モリブデンなどの金属材料を用いて形成されている。
【0068】
また、画素スイッチング素子31において、ゲート絶縁膜46gは、シリコン酸化膜などの絶縁材料を用いて形成されている。
【0069】
また、画素スイッチング素子31において、半導体層48は、たとえば、低温ポリシリコンで形成されている。そして、半導体層48においては、図5に示すように、ゲート電極45に対応するようにチャネル領域48Cが形成されると共に、そのチャネル領域48Cを挟むように一対のソース・ドレイン領域48A,48Bが形成されている。この一対のソース・ドレイン領域48A,48Bは、チャネル領域48Cを挟むように一対の低濃度不純物領域48AL,48BLが形成され、さらに、その低濃度不純物領域48AL,48BLよりも不純物の濃度が高い一対の高濃度不純物領域48AH,48BHが、その一対の低濃度不純物領域48AL,48BLを挟むように形成されている。そして、画素スイッチング素子31において、ソース電極53とドレイン電極54とのそれぞれは、アルミニウムなどの導電材料を用いて形成されている。
【0070】
画素電極62は、図3に示すように、TFTアレイ基板201において対向基板202に対面する面に形成されている。ここでは、画素電極62は、画素スイッチング素子31を被覆するようにTFTアレイ基板201に形成された平坦化膜60の上に設けられている。本実施形態においては、画素電極62は、図3に示すように、カラーフィルタ層21を構成する赤フィルタ層21Rと緑フィルタ層21Gと青フィルタ層21Bとのそれぞれに対応するように複数が間隔を隔てて設けられており、液晶層203に接続されている。画素電極62は、いわゆる透明電極であって、たとえば、ITOを用いて形成されており、画素スイッチング素子31のドレイン電極54に接続されている。そして、画素電極62は、画素スイッチング素子31から映像信号として供給される電位によって、対向電極23との間に挟む液晶層203に電圧を印加する。
【0071】
一方で、センサ領域RAにおいては、図3と図4とに示すように、遮光部21Sと、第1のフォトセンサ素子32aと、第2のフォトセンサ素子32bと、回折格子部KKとが形成されており、液晶パネル200の正面側から入射する光を検出するように構成されている。
【0072】
遮光部21Sは、図3に示すように、対向基板202にてTFTアレイ基板201に対面する側の面に形成されており、光を遮光する。ここでは、遮光部21Sは、ブラックマトリクス層21Kと同様に設けられている。そして、この遮光部21Sにおいては、図3と図4とに示すように、受光領域SAが設けられており、この受光領域SAにおいて、光が透過するように構成されている。そして、表示領域TAと同様に平坦化膜22が遮光部21Sを被覆するように対向基板202に形成されており、その平坦化膜22上に対向電極23が設けられている。
【0073】
第1のフォトセンサ素子32aは、図3に示すように、TFTアレイ基板201において対向基板202に対面する側の面に形成されている。ここでは、第1のフォトセンサ素子32aは、図3に示すように、受光領域SAに対応するように設けられており、対向基板202の側からTFTアレイ基板201の側へ向う光を、液晶層203を介して受光する。そして、第1のフォトセンサ素子32aは、その受光領域SAから入射する光を受光し光電変換することによって、受光データを生成し、その生成した受光データが読み出される。本実施形態においては、第1のフォトセンサ素子32aは、回折格子部KKによって回折された光を受光面JSaで受光し、受光データを生成するように設けられている。
【0074】
図6は、本発明にかかる実施形態1において、第1のフォトセンサ素子32aの断面を拡大して示す断面図である。
【0075】
図6に示すように、第1のフォトセンサ素子32aは、コントロール電極43と、コントロール電極43上に設けられた絶縁膜46sと、絶縁膜46sを介してコントロール電極43に対面する半導体層47とを含む、PIN構造のフォトダイオードである。
【0076】
具体的には、第1のフォトセンサ素子32aにおいて、コントロール電極43は、たとえば、モリブデンなどの金属材料を用いて形成されている。また、絶縁膜46sは、シリコン酸化膜などの絶縁材料を用いて形成されている。また、半導体層47は、たとえば、ポリシリコンで形成されており、p層47pとn層47nの間に高抵抗のi層47iが介在している。そして、アノード電極51とカソード電極52とが、アルミニウムを用いて形成されている。
【0077】
第2のフォトセンサ素子32bは、図3に示すように、TFTアレイ基板201において対向基板202に対面する側の面に、第1のフォトセンサ素子32aと同様な構成になるように形成されている。ここでは、第2のフォトセンサ素子32bは、図3に示すように、センサ領域RAにおいて受光領域SA以外の領域に対応するように設けられている。つまり、第2のフォトセンサ素子32bは、センサ領域RAにおいて遮光部21Sが設けられた領域に対応するように設けられている。ここでは、第2のフォトセンサ素子32bは、迷光を受光面JSbで受光し光電変換することによって、受光データを生成して、その生成した受光データが読み出される。
【0078】
回折格子部KKは、図3に示すように、TFTアレイ基板201において対向基板202に対面する側の面に形成されている。ここでは、回折格子部KKは、第1のフォトセンサ素子32aおよび第2のフォトセンサ素子32bを被覆するようにTFTアレイ基板201に設けられた平坦化膜60の上に設けられている。この回折格子部KKは、周期的に格子が並んだ格子パターンに加工されており、その格子パターンによって、入射光を回折して、回折光を出射するように構成されている。本実施形態においては、回折格子部KKは、図3に示すように、断面が凹凸形状になるように形成されている。
【0079】
図7は、本発明にかかる実施形態1において、回折格子部KKを拡大して示す平面図である。
【0080】
図7に示すように、回折格子部KKは、TFTアレイ基板201の面においてy方向に延在した直線状のラインパターンLPを複数含むように、格子パターンが形成されている。そして、回折格子部KKは、その複数のラインパターンLPが、互いに平行であって、周期的にスペースSPを隔てて、x方向に並ぶように、格子パターンが設けられている。たとえば、複数のラインパターンLPの間のピッチdが、1μmになるように形成されている。
【0081】
また、回折格子部KKは、図3に示すように、遮光部21Sに設けられた受光領域SAに対応するように設けられている。そして、回折格子部KKは、受光領域SAにおいて対向基板202の側からTFTアレイ基板201の側へ向う光を、液晶層203を介して受光して回折し、その回折した回折光が、第1のフォトセンサ素子32aへ出射するように構成されている。ここでは、回折格子部KKは、回折格子部KKの格子パターンの中心軸が第1のフォトセンサ素子32aの受光面JSaの中心軸に対応するように設けられており、回折光において0次の回折光を第1のフォトセンサ素子32aが受光面JSaで受光するように構成されている。
【0082】
本実施形態においては、回折格子部KKは、画素電極62と同様に、ITOを用いて形成されている。たとえば、回折格子部KKは、平坦化膜60の上において画素電極62と回折格子部KKとを形成する領域を被覆するように導電膜であるITO膜を成膜した後に、そのITO膜をパターン加工することによって、画素電極62と共に形成される。具体的には、画素電極62と回折格子部KKとを形成する領域以外の領域に設けられたITO膜を、たとえば、エッチング処理によって除去することで、画素電極62と回折格子部KKとの両者が形成される。
【0083】
(動作)
以下より、上記の液晶表示装置100において、ユーザーの指などの被検知体が液晶パネル200の画素領域PAに接触もしくは移動された位置を検出する際の動作について説明する。
【0084】
図8は、本発明に係る実施形態1において、被検知体が液晶パネル200の画素領域PAに接触もしくは移動された位置を検出する際の様子を模式的に示す断面図である。図8においては、要部を記載し、その他の部分については、記載を省略している。
【0085】
ユーザーの指などの被検知体Fが画素領域PAに接触もしくは移動された場合には、図8に示すように、バックライト300から照明された照明光Rが、その被検知体Fによって反射された反射光Hを、第1のフォトセンサ素子32aが受光する。
【0086】
ここでは、バックライト300が照明光Rとして可視光線を液晶パネル200の背面に照射する。そして、その照明光Rは、液晶パネル200を介して、被検知体Fに照射され、被検知体Fによって反射される。そして、センサ領域RAにて受光領域SA以外の領域においては、その被検知体Fによって反射された反射光Hが遮光部21Sによって遮光される。一方で、センサ領域RAの受光領域SAにおいては、その被検知体Fによって反射された反射光Hが、各部を透過し、第1のフォトセンサ素子32aの受光面JSaへ向かう。そして、その受光領域SAにおいて第1のフォトセンサ素子32aの受光面JSaへ向かう反射光Hを、第1のフォトセンサ素子32aが受光する。
【0087】
このとき、この受光領域SAにて被検知体Fによって反射された反射光Hは、図8に示すように、液晶パネル200の正面側から背面側へ向かう際に回折格子部KKに入射される。そして、その回折格子部KKによって回折されて、回折光として出射される。本実施形態においては、その回折格子部KKが回折した回折光において、0次の回折光HK0が、第1のフォトセンサ素子32aの受光面JSaへ出射される。
【0088】
そして、受光面JSaへ出射された0次の回折光HK0を第1のフォトセンサ素子32aが受光面JSaで受光し、光電変換することによって、その受光した光量に応じた信号強度の受光データを生成する。その後、周辺回路によって、その受光データが読み出される。
【0089】
また、これと共に、第2のフォトセンサ素子32bが迷光を受光面JSbで受光し、光電変換することによって、その受光した光量に応じた信号強度の受光データを生成する。つまり、各部において不規則に反射および拡散して干渉された光による受光データを生成する。そして、その後、周辺回路によって、その受光データが読み出される。
【0090】
そして、上記のように、第1のフォトセンサ素子32aから読み出した受光データと、第2のフォトセンサ素子32bから読み出した受光データとを用いて、被検知体Fが画素領域PAにおいて接触した位置を、位置検出部402が検出する。
【0091】
ここでは、各画素Pにおいて第1のフォトセンサ素子32aから読み出した受光データと第2のフォトセンサ素子32bから読み出した受光データとを差分する差分処理を実施し、差分データを得る。つまり、第1のフォトセンサ素子32aが読み出した受光データから迷光によるノイズ成分を除去する。そして、画素領域PAの各画素Pおいて得られた差分データと、その座標位置とに基づいて、被検知体Fが画素領域PAにおいて接触した座標位置が、位置検出部402によって検出される。
【0092】
以上のように、本実施形態においては、回折格子部KKによって回折された回折光を、第1のフォトセンサ素子32aが受光し受光データを生成する。そして、そのフォトセンサ素子によって生成された受光データに基づいて、位置検出部402が被検知体の位置を検出する。ここでは、回折格子部KKが回折した回折光において、0次の回折光HK0を、第1のフォトセンサ素子32aが受光して受光データを生成後、その受光データを用いて位置検出を行う。このように、本実施形態においては、特定の次数の回折光を第1のフォトセンサ素子32aが選択的に受光して受光データを得るため、S/N比を向上可能である。
【0093】
したがって、本実施形態は、被検知体の位置を的確に検出することが可能である。
【0094】
また、本実施形態においては、複数の画素電極62にパターン加工するITO膜を用いて、回折格子部KKを形成している。このため、本実施形態は、製造効率を向上させることができる。
【0095】
<実施形態2>
以下より、本発明にかかる実施形態2について説明する。
【0096】
図9は、本発明にかかる実施形態2において、液晶パネル200における画素領域PAに設けられた画素Pの概略を模式的に示す断面図である。この図9は、図4においてX1−X2部分に対応する部分を示している。
【0097】
本実施形態は、図9に示すように、回折格子部KKが実施形態1と異なる。この点を除き、本実施形態は、実施形態1と同様である。このため、重複する個所については、説明を省略する。
【0098】
図9に示すように、回折格子部KKは、実施形態1と異なり、対向基板202においてTFTアレイ基板201に対面する側の面に形成されている。
【0099】
ここでは、回折格子部KKは、カラーフィルタ層21とブラックマトリクス層21Kと遮光部21Sとを被覆するように対向基板202に設けられた平坦化膜22の上に設けられている。
【0100】
そして、回折格子部KKは、実施形態1と同様に、受光領域SAにおいて対向基板202の側からTFTアレイ基板201の側へ向う光を、液晶層203を介して受光して回折し、その回折した回折光が、第1のフォトセンサ素子32aへ出射するように構成されている。ここでは、回折格子部KKは、回折格子部KKの格子パターンの中心軸が第1のフォトセンサ素子32aの受光面JSaの中心軸に対応するように設けられており、回折光において0次の回折光HK0を第1のフォトセンサ素子32aが受光面JSaで受光するように構成されている。
【0101】
この回折格子部KKは、対向電極23と同様に、ITOを用いて形成されている。たとえば、平坦化膜22の上において対向電極23と回折格子部KKとを形成する領域を被覆するように、導電膜であるITO膜を成膜した後に、そのITO膜をパターン加工することによって、対向電極23と回折格子部KKとのそれぞれが、共に形成される。具体的には、対向電極23と回折格子部KKとを形成する領域以外の領域に設けられたITO膜を、たとえば、エッチング処理によって除去することで、対向電極23と回折格子部KKとの両者を形成する。
【0102】
以上のように、本実施形態においては、実施形態1と異なり、回折格子部KKを対向基板202に設けている。このため、本実施形態は、回折格子部KKにおいて出射される回折光が、その回折格子部KKから第1のフォトセンサ素子32aまで到達する距離が、実施形態1の場合よりも長い。このため、本実施形態においては、第1のフォトセンサ素子32aが受光する光の波長を選択する波長選択性を高めることができるため、受光データのS/N比を更に向上させることができる。
【0103】
また、本実施形態においては、対向電極23にパターン加工するITO膜を用いて、回折格子部KKを形成している。このため、本実施形態は、製造効率を向上させることができる。
【0104】
<実施形態3>
以下より、本発明にかかる実施形態3について説明する。
【0105】
図10は、本発明にかかる実施形態3において、液晶パネル200における画素領域PAに設けられた画素Pの概略を模式的に示す断面図である。この図10は、図4においてX1−X2部分に対応する部分を示している。
【0106】
本実施形態は、図10に示すように、回折格子部KKが実施形態1と異なる。この点を除き、本実施形態は、実施形態1と同様である。このため、重複する個所については、説明を省略する。
【0107】
図10に示すように、回折格子部KKは、実施形態1と異なり、対向基板202においてTFTアレイ基板201に対面する側の面に形成されている。
【0108】
ここでは、回折格子部KKは、対向基板202にてカラーフィルタ層21とブラックマトリクス層21Kと遮光部21Sとが形成されている面に設けられている。
【0109】
そして、回折格子部KKは、実施形態1と同様に、受光領域SAにおいて対向基板202の側からTFTアレイ基板201の側へ向う光を、液晶層203を介して受光して回折し、第1のフォトセンサ素子32aへ出射するように構成されている。ここでは、回折格子部KKは、回折格子部KKの格子パターンの中心軸が第1のフォトセンサ素子32aの受光面JSaの中心軸に対応するように設けられており、回折光において0次の回折光HK0を第1のフォトセンサ素子32aが受光面JSaで受光するように構成されている。
【0110】
この回折格子部KKは、ブラックマトリクス層21Kと遮光部21Sと同様に、黒色の金属酸化膜を用いて形成されている。たとえば、対向基板202上においてブラックマトリクス層21Kと遮光部21Sと回折格子部KKとを形成する領域を被覆するように金属酸化膜を設けた後に、その金属酸化膜をパターン加工することによって、ブラックマトリクス層21Kと遮光部21Sと回折格子部KKとのそれぞれが、共に形成される。具体的には、ブラックマトリクス層21Kと遮光部21Sと回折格子部KKとを形成する領域以外の領域に設けられた金属酸化膜を、たとえば、エッチング処理によって除去することで、ブラックマトリクス層21Kと遮光部21Sと回折格子部KKとのそれぞれが、形成される。
【0111】
以上のように、本実施形態においては、実施形態1と異なり、回折格子部KKを対向基板202に設けている。このため、本実施形態は、実施形態2と同様に、回折格子部KKにおいて出射される回折光が、その回折格子部KKから第1のフォトセンサ素子32aまで到達する距離が、実施形態1の場合よりも長い。このため、本実施形態においては、実施形態2と同様に、第1のフォトセンサ素子32aが受光する光の波長を選択する波長選択性を高めることができるため、受光データのS/N比を、更に、向上させることができる。
【0112】
また、本実施形態においては、ブラックマトリクス層21Kと遮光部21Sとのそれぞれにパターン加工する金属酸化膜を用いて、回折格子部KKを形成している。このため、本実施形態は、製造効率を向上させることができる。
【0113】
<実施形態4>
以下より、本発明にかかる実施形態4について説明する。
【0114】
図11は、本発明にかかる実施形態4において、液晶パネル200における画素領域PAに設けられた画素Pの概略を模式的に示す断面図である。この図11は、図4においてX1−X2部分に対応する部分を示している。
【0115】
本実施形態は、図11に示すように、遮光部KSが、更に設けられている。また、回折格子部KKと第1のフォトセンサ素子32aとの位置関係が実施形態1と異なる。この点を除き、本実施形態は、実施形態1と同様である。このため、重複する個所については、説明を省略する。
【0116】
遮光部KSは、図11に示すように、TFTアレイ基板201において対向基板202に対面する側の面に形成されている。ここでは、遮光部KSは、平坦化膜60上において、その平坦化膜60を介して第1のフォトセンサ素子32aの受光面JSaに対面するように設けられており、対向基板202の側から第1のフォトセンサ素子32aの受光面JSaへ向かう反射光Hを遮光している。具体的には、遮光部KSは、第1のフォトセンサ素子32aにおいて光を受光する受光面JSaの法線方向zにおいて、その受光面JSaに対面する受光面対面領域に対応するように設けられている。たとえば、遮光部KSは、金属酸化膜などをパターン加工することによって形成されている。
【0117】
回折格子部KKは、図11に示すように、実施形態1と同様に、TFTアレイ基板201において対向基板202に対面する側の面に形成されている。
【0118】
そして、回折格子部KKは、受光領域SAにおいて対向基板202の側からTFTアレイ基板201の側へ向う反射光Hを、液晶層203を介して受光して回折し、その回折した回折光が、第1のフォトセンサ素子32aへ出射する。
【0119】
ここでは、回折格子部KKは、実施形態1と異なり、第1のフォトセンサ素子32aにおいて光を受光する受光面JSaの法線方向zにおいて、その受光面JSaに対面する受光面対面領域以外の領域に、格子パターンが形成されており、1次以上であるm次の回折光HKm(m=±1,±2,±3,・・・,±i、iは整数)を、第1のフォトセンサ素子32aの受光面JSaへ出射する。
【0120】
つまり、図11に示すように、回折格子部KKは、回折格子部KKの格子パターンの中心軸と第1のフォトセンサ素子32aの受光面JSaの中心軸とが、液晶パネル200の面方向yzにおいて互いに対応せずに、オフセットされるように設けられており、0次の回折光HK0ではなく、1次以上であるm次の回折光HKmを、第1のフォトセンサ素子32aが受光面JSaで受光可能なように構成されている。
【0121】
回折格子部KKは、以下の数式(1)に基づいて、m次の回折光HKmが第1のフォトセンサ素子32aの受光面JSaに出射されるように設置することができる。この数式(1)において、mは、回折光の次数であり、上記のように、m=±1,±2,±3,・・・,±iで示される。また、λは、回折格子部KKに入射する光の波長である。また、nは、回折格子部KKから光が出射する媒質の屈折率である。また、dは、回折格子部KKを構成する複数の格子パターンのピッチである。また、θは、入射光が回折格子部KKに対して入射する際の入射角度である。そして、βは、出射光が回折格子部KKに対して出射する際の角度である。つまり、θは、回折格子部KKを構成する複数の格子パターンが形成された面に入射光が入射する角度を示しており、βは、その面から出射光が出射する角度を示している。
【0122】
mλ=nd(sinθ+sinβ) ・・・(1)
【0123】
たとえば、液晶パネル200の正面から入射する入射光について回折された回折光にて、1次の回折光HK1(m=1)を第1のフォトセンサ素子32aが受光し、受光データを生成するように構成する場合において、入射光が回折格子部KKに入射する入射角度θが、法線方向zに沿った、90°の角度であり、入射光の波長λが550nmであり、回折格子部KKを構成する複数のラインパターンLPの間のピッチdが1μmであり(図7参照)、回折格子部KKから回折光が出射される平坦化膜60の屈折率nが1.5であると仮定した場合には、回折格子部KKから出射する光の出射角度βは、21.5°となる。このため、この場合には、回折格子部KKの中心において法線方向zから21.5°の角度が傾斜した方向に、第1のフォトセンサ素子32aの受光面JSaが位置するように、回折格子部KKと第1のフォトセンサ素子32aとのそれぞれを形成する。
【0124】
以上のように、本実施形態においては、実施形態1と異なり、第1のフォトセンサ素子32aにおいて光を受光する受光面JSaの法線方向zにおいて、その受光面JSaに対面する受光面対面領域に、遮光部KSが設けられており、第1のフォトセンサ素子32aの受光面JSaへ向かう光を、その遮光部KSが遮光する。そして、その受光面対面領域以外の領域に、回折格子部KKの格子パターンが形成されており、その受光面対面領域以外の領域に形成された回折格子部KKの格子パターンを介在して入射する光を、第1のフォトセンサ素子32aが受光する。ここでは、回折格子部KKが回折した回折光において1次以上の回折光を、第1のフォトセンサ素子32aが受光する。そして、その第1のフォトセンサ素子32aによって生成された受光データに基づいて、位置検出部402が被検知体の位置を検出する。このように、本実施形態においては、特定の次数の回折光を第1のフォトセンサ素子32aが選択的に受光して受光データを得るため、S/N比を向上可能である。また、第1のフォトセンサ素子32aのダイナミックレンジを容易に調整することができる。
【0125】
したがって、本実施形態は、被検知体の位置を的確に検出することが可能である。
【0126】
<実施形態5>
以下より、本発明にかかる実施形態5について説明する。
【0127】
図12は、本発明にかかる実施形態5において、液晶パネル200における画素領域PAに設けられた画素Pの概略を模式的に示す断面図である。この図12は、図4においてX1−X2部分に対応する部分を示している。
【0128】
図13は、本発明にかかる実施形態5において、回折格子部KKを拡大して示す平面図である。
【0129】
本実施形態は、図12と図13とに示すように、回折格子部KKの構成が実施形態1と異なる。この点を除き、本実施形態は、実施形態1と同様である。このため、重複する個所については、説明を省略する。
【0130】
回折格子部KKは、図12に示すように、TFTアレイ基板201において対向基板202に対面する側の面に形成されている。
【0131】
しかしながら、実施形態1と異なり、回折格子部KKは、図12と図13とに示すように、格子パターンが形成された第1領域A1と、格子パターンが形成されない第2領域A2とを含み、その第1領域A1が第2領域A2を挟むように設けられている。
【0132】
具体的には、回折格子部KKは、図12に示すように、受光領域SAにおいて、第1のフォトセンサ素子32aが光を受光する受光面JSaの法線方向zにて、その受光面JSaに対面する受光面対面領域以外の第1領域A1に、格子パターンが形成されている。
【0133】
本実施形態においては、図12と図13とに示すように、受光面JSaに対面する受光面対面領域である第2領域A2の両端部に、この格子パターンが形成されている第1領域A1が設けられている。ここでは、実施形態4と同様に、第1領域A1において回折した回折光にて、0次の回折光ではなく、1次以上の回折光HKmが、第1のフォトセンサ素子32aの受光面JSaへ出射されるように、格子パターンが設けられている。
【0134】
たとえば、図13に示すように、この第1領域A1においては、TFTアレイ基板201の面にてy方向に延在した直線状のラインパターンLPを、格子パターンとして複数含むように形成されている。
【0135】
この一方で、図12に示すように、受光領域SAにおいて、第1のフォトセンサ素子32aの受光面JSaに対面する受光面対面領域である第2領域A2においては、回折格子部KKは、格子パターンが形成されてない。
【0136】
このため、第1領域A1においては、液晶パネル200の正面側から入射する反射光Hが回折された回折光にて、1次以上の回折光HKmが、第1のフォトセンサ素子32aの受光面JSaで受光されるのに対して、第2領域A2においては、格子パターンが形成されていないので、液晶パネル200の正面側から入射する反射光Hが、直接的に、第1のフォトセンサ素子32aの受光面JSaで受光される。
【0137】
以上のように、本実施形態においては、受光領域SAにおいて第1領域A1に形成された格子パターンを介在して入射する光と、第2領域A2において直接的に入射する光と、を第1のフォトセンサ素子32aが受光面JSaで受光する。このように、本実施形態においては、第1領域A1に形成された格子パターンによって広い範囲の光を受光できると共に、第2領域A2において大きな強度の光を受光できるので、受光データのS/N比を向上させることができる。
【0138】
したがって、本実施形態は、被検知体の位置を的確に検出することが可能である。
【0139】
<実施形態6>
以下より、本発明にかかる実施形態6について説明する。
【0140】
図14は、本発明にかかる実施形態6において、液晶表示装置100の構成を示す断面図である。また、図15は、本発明にかかる実施形態6において、液晶パネル200における画素領域PAに設けられた画素Pの概略を模式的に示す断面図である。図16は、本発明の実施形態6において、液晶パネル200の画素領域PAに設けられた画素Pの概略を模式的に示す平面図である。図15は、図16においてX1−X2部分に対応する部分である。
【0141】
本実施形態は、図14に示すように、バックライト300の光源301の構成が実施形態1と異なる。また、本実施形態においては、図15と図16とに示すように、カラーフィルタ積層体21STが設けられている点が実施形態1と異なる。この点を除き、本実施形態は、実施形態1と同様である。このため、重複する個所については、説明を省略する。
【0142】
バックライト300の光源301は、図14に示すように、可視光源301aと、赤外光源301bとを有する。
【0143】
可視光源301aと赤外光源301bとのそれぞれは、導光板302の端部に設けられ、可視光線と非可視光線とを照明光として出射する。
【0144】
具体的には、可視光源301aは、白色LEDであり、白色の可視光線を照射面から照射する。
【0145】
また、赤外光源301bは、赤外LEDであり、赤外線を照射面から照射する。たとえば、中心波長が850nmである赤外線を照射する。
【0146】
そして、可視光源301aから照射された白色の可視光線と、赤外光源301bから照射された赤外線とが、導光板302において拡散され、平面光として、液晶パネル200の背面に照射される。
【0147】
カラーフィルタ積層体21STは、図15に示すように、対向基板202にてTFTアレイ基板201に対面する側の面に形成されている。たとえば、カラーフィルタ積層体21STは、カラーフィルタ層21と同様に、顔料や染料などの着色剤を含有するポリイミド樹脂を用いて形成されている。
【0148】
本実施形態においては、カラーフィルタ積層体21STは、図15に示すように、赤フィルタ層21Rsと青フィルタ層21Bsとを含み、対向基板202の側から赤フィルタ層21Rsと青フィルタ層21Bsとが順次積層されて構成されている。
【0149】
ここでは、カラーフィルタ積層体21STは、図15に示すように、受光領域SAに対応するように設けられている。つまり、第1のフォトセンサ素子32aにおいて光を受光する受光面JSaの法線方向zにおいて、その受光面JSaに対面する受光面対面領域に対応するように設けられている。このカラーフィルタ積層体21STは、図16に示すように、矩形形状であり、赤フィルタ層21Rと緑フィルタ層21Gと青フィルタ層21Bとのそれぞれに、水平方向xにおいて並ぶように形成されている。
【0150】
このカラーフィルタ積層体21STは、カラーフィルタ層21を構成する赤フィルタ層21Rと青フィルタ層21Bとを形成する工程と同一工程において形成される。たとえば、赤色の着色顔料とフォトレジスト材料とを含む塗布液を、スピンコート法などのコーティング方法によって塗布して塗膜を形成後、リソグラフィ技術によって、その塗膜をパターン加工することによって、カラーフィルタ層21の赤フィルタ層21Rと、カラーフィルタ積層体21STの赤フィルタ層21Rsとを形成する。その後、青色の着色顔料とフォトレジスト材料とを含む塗布液を、スピンコート法などのコーティング方法によって塗布して塗膜を形成後、リソグラフィ技術によって、その塗膜をパターン加工することによって、カラーフィルタ層21の青フィルタ層21Bと、カラーフィルタ積層体21STの青フィルタ層21Bsとを形成する。ここでは、カラーフィルタ積層体21STの赤フィルタ層21Rs上に、カラーフィルタ積層体21STの青フィルタ層21Bsが積層されるようにパターン加工する。
【0151】
図17は、本発明に係る実施形態6において、被検知体が液晶パネル200の画素領域PAに接触もしくは移動された位置を検出する際の様子を模式的に示す断面図である。図17においては、要部を記載し、その他の部分については、記載を省略している。
【0152】
ユーザーの指などの被検知体Fが画素領域PAに接触もしくは移動された場合には、図17に示すように、バックライト300から照明された照明光Rが、その被検知体Fによって反射された反射光Hを、第1のフォトセンサ素子32aが受光する。
【0153】
ここでは、バックライト300が可視光線VRと赤外線IRとを含む照明光Rを、平面光として、液晶パネル200の背面に照射する。そして、その照明光Rは、液晶パネル200を介して、被検知体Fに照射され、被検知体Fによって反射される。そして、その被検知体Fによって反射された反射光Hを、第1のフォトセンサ素子32aが受光する。
【0154】
照明光Rにおいて可視光線VRは、カラーフィルタ積層体21STによって吸収され、その強度が低下した状態となる。これに対して、照明光Rにおいて赤外線IRは、カラーフィルタ積層体21STによって吸収される割合が可視光線VRよりも小さいため、第1のフォトセンサ素子32aの受光面JSaに到達して受光される。
【0155】
ここでは、被検知体Fによって反射された反射光Hにおいて赤外線IRは、図17に示すように、液晶パネル200の正面側から背面側へ向かう際に回折格子部KKに入射され、その回折格子部KKによって回折されて、回折光として出射される。本実施形態においては、実施形態1と同様に、その回折格子部KKが回折した回折光において、0次の回折光HK0が、第1のフォトセンサ素子32aの受光面JSaへ出射される。
【0156】
そして、受光面JSaへ出射された0次の回折光HK0を第1のフォトセンサ素子32aが受光し、光電変換することによって、その受光した光量に応じた信号強度の受光データを生成する。その後、周辺回路によって、その受光データが読み出される。
【0157】
また、これと共に、実施形態1と同様に、第2のフォトセンサ素子32bが迷光を受光面JSbで受光し、光電変換することによって、その受光した光量に応じた信号強度の受光データを生成後、周辺回路によって、その受光データが読み出される。
【0158】
そして、上記のように、第1のフォトセンサ素子32aから読み出した受光データと、第2のフォトセンサ素子32bから読み出した受光データとを用いて、被検知体Fが画素領域PAにおいて接触した位置を、位置検出部402が検出する。
【0159】
以上のように、本実施形態においては、可視光線VRと赤外線IRとを照明光Rとしてバックライト300が出射する。そして、その照明光Rが被検知体Fによって反射された反射光Hがカラーフィルタ積層体21STを透過し、そのカラーフィルタ積層体21STを透過した光を回折格子部KKが回折する。そして、その回折格子部KKによって回折された回折光を、第1のフォトセンサ素子32aが受光し受光データを生成する。そして、そのフォトセンサ素子によって生成された受光データに基づいて、位置検出部402が被検知体の位置を検出する。ここでは、反射光Hに含まれる可視光線VRがカラーフィルタ積層体21STによって吸収されるため、赤外線IRが選択的にカラーフィルタ積層体21STを透過する。また、回折格子部KKが回折した回折光において、0次の回折光HK0を、第1のフォトセンサ素子32aが受光して受光データを生成する。このように、本実施形態においては、カラーフィルタ積層体21STを選択的に透過した赤外線IRにおいて特定の次数の回折光を第1のフォトセンサ素子32aが受光し受光データを得るため、受光データのS/N比を向上可能である。
【0160】
したがって、本実施形態は、被検知体の位置を的確に検出することが可能である。
【0161】
なお、カラーフィルタ積層体21STは、赤フィルタ層と緑フィルタ層と青フィルタ層との少なくとも2つを積層することで、可視光線VRを好適に吸収することができる。このため、赤フィルタ層と青フィルタ層とを用いて、カラーフィルタ積層体21STを構成することに限定されない。たとえば、赤フィルタ層と緑フィルタ層と青フィルタ層との3原色全てを積層し、構成してもよい。
【0162】
<実施形態7>
以下より、本発明にかかる実施形態7について説明する。
【0163】
図18は、本発明にかかる実施形態7において、液晶表示装置100の構成を示す断面図である。また、図19は、本発明にかかる実施形態7において、液晶パネル200における画素領域PAに設けられた画素Pの概略を模式的に示す断面図である。
【0164】
本実施形態は、図18に示すように、実施形態1と異なり、位置検出部402に代わって、カラー画像生成部403が設けられており、液晶表示装置100は、画像表示と共に、被写体像をイメージングするように構成されている。また、本実施形態においては、図19に示すように、実施形態1と異なり、イメージング用カラーフィルタ層21Jが設けられいる。また、さらに、図19に示すように、第1のフォトセンサ素子32aおよび回折格子部KKの構成が実施形態1と異なる。この点を除き、本実施形態は、実施形態1と同様である。このため、重複する個所については、説明を省略する。
【0165】
データ処理部400は、図18に示すように、本実施形態においては、カラー画像生成部403を有する。このカラー画像生成部403は、液晶パネル200に複数設けられた第1のフォトセンサ素子32aと第2のフォトセンサ素子32bとから収集した受光データに基づいて、カラー画像を生成する。本実施形態においては、固体撮像装置と同様に、受光データについて画像再構成処理を実行することによって、デジタル画像データを生成する。
【0166】
イメージング用カラーフィルタ層21Jは、図19に示すように、対向基板202にてTFTアレイ基板201に対面する側の面に形成されている。たとえば、イメージング用カラーフィルタ層21Jは、顔料や染料などの着色剤を含有するポリイミド樹脂を用いて形成されている。このイメージング用カラーフィルタ層21Jは、図19に示すように、赤と緑と青との3原色を1組として構成されており、イメージング用赤フィルタ層21JRと、イメージング用緑フィルタ層21JGと、イメージング用青フィルタ層21JBとを含む。
【0167】
このイメージング用赤フィルタ層21JRとイメージング用緑フィルタ層21JGとイメージング用青フィルタ層21JBとのそれぞれは、カラーフィルタ層21の赤フィルタ層21Rと緑フィルタ層21Gと青フィルタ層21Bと同様に、水平方向xに並ぶように形成されている。そして、イメージング用赤フィルタ層21JRとイメージング用緑フィルタ層21JGとイメージング用青フィルタ層21JBとそれぞれは、液晶パネル200の正面側から入射された光が着色されて、対向基板202の側からTFTアレイ基板201の側へ透過するように構成されている。
【0168】
第1のフォトセンサ素子32aは、図19に示すように、複数設けられている。具体的には、第1のフォトセンサ素子32aは、図19に示すように、赤用フォトセンサ素子32arと、緑用フォトセンサ素子32agと、青用フォトセンサ素子32abとのそれぞれとして設けられている。
【0169】
この赤用フォトセンサ素子32arと緑用フォトセンサ素子32agと青用フォトセンサ素子32abとのそれぞれは、TFTアレイ基板201において対向基板202に対面する側の面に形成されている。たとえば、PIN構造のフォトダイオードとして形成されている。
【0170】
ここでは、赤用フォトセンサ素子32arと緑用フォトセンサ素子32agと青用フォトセンサ素子32abとのそれぞれは、図19に示すように、イメージング用カラーフィルタ層21Jを構成するイメージング用赤フィルタ層21JRとイメージング用緑フィルタ層21JGとイメージング用青フィルタ層21JBとのそれぞれに対応するように設けられている。また、図19に示すように、受光領域SAに対応するように設けられており、対向基板202の側からTFTアレイ基板201の側へ向う光を、液晶層203を介して受光する。
【0171】
つまり、赤用フォトセンサ素子32arは、イメージング用赤フィルタ層21JRを透過した光を受光し、緑用フォトセンサ素子32agは、イメージング用緑フィルタ層21JGを透過した光を受光し、青用フォトセンサ素子32abは、イメージング用青フィルタ層21JBを透過した光を受光するように構成されている。そして、その受光領域SAから入射する光を受光し光電変換することによって、受光データを生成し、その生成した受光データが読み出される。本実施形態においては、回折格子部KKによって回折された光を受光面JSaで受光し、受光データを生成するように設けられている。
【0172】
回折格子部KKは、図19に示すように、複数設けられている。具体的には、回折格子部KKは、図19に示すように、赤用回折格子部KKRと、緑用回折格子部KKGと、青用回折格子部KKBとのそれぞれとして、設けられている。
【0173】
赤用回折格子部KKRと、緑用回折格子部KKGと、青用回折格子部KKBとのそれぞれは、TFTアレイ基板201において対向基板202に対面する側の面に形成されている。赤用回折格子部KKRと、緑用回折格子部KKGと、青用回折格子部KKBとのそれぞれは、周期的に格子が並んだ格子パターンに加工されており、その格子パターンによって、入射光を回折して、回折光を出射するように構成されている。本実施形態においては、実施形態1と同様に、断面が凹凸形状になるように形成されている。
【0174】
そして、赤用回折格子部KKRと緑用回折格子部KKGと青用回折格子部KKBとのそれぞれは、受光領域SAにおいて対向基板202の側からTFTアレイ基板201の側へ向う光を、液晶層203を介して受光して回折し、その回折した回折光が、赤用フォトセンサ素子32arと緑用フォトセンサ素子32agと青用フォトセンサ素子32abとのそれぞれへ出射するように構成されている。
【0175】
つまり、赤用回折格子部KKRは、受光領域SAにおいてイメージング用赤フィルタ層21JRを透過した光を回折し、その回折した回折光が、赤用フォトセンサ素子32arへ出射される。そして、緑用回折格子部KKGは、受光領域SAにおいてイメージング用緑フィルタ層21JGを透過した光を回折し、その回折した回折光が、緑用フォトセンサ素子32agへ出射される。そして、青用回折格子部KKBは、受光領域SAにおいてイメージング用青フィルタ層21JBを透過した光を回折し、その回折した回折光が、青用フォトセンサ素子32abへ出射される。
【0176】
ここでは、赤用回折格子部KKRと緑用回折格子部KKGと青用回折格子部KKBとのそれぞれは、その格子パターンの中心軸が、赤用フォトセンサ素子32arと緑用フォトセンサ素子32agと青用フォトセンサ素子32abとのそれぞれの受光面JSaの中心軸に対応するように設けられており、回折光において0次の回折光が受光面JSaで受光されるように構成されている。
【0177】
また、本実施形態においては、赤用回折格子部KKRと緑用回折格子部KKGと青用回折格子部KKBとのそれぞれは、ITOを用いて形成されている。
【0178】
以上のように本実施形態においては、回折格子部KKを構成する赤用回折格子部KKRと緑用回折格子部KKGと青用回折格子部KKBとのそれぞれによって回折された回折光を、第1のフォトセンサ素子32aを構成する赤用フォトセンサ素子32arと緑用フォトセンサ素子32agと青用フォトセンサ素子32abとのそれぞれが受光し受光データを生成する。そして、その受光データに基づいて、カラー画像生成部403がカラー画像を生成する。ここでは、赤用回折格子部KKRと緑用回折格子部KKGと青用回折格子部KKBとのそれぞれが回折した回折光において、0次の回折光HK0を、赤用フォトセンサ素子32arと緑用フォトセンサ素子32agと青用フォトセンサ素子32abとのそれぞれが受光して受光データを生成する。そして、その第1のフォトセンサ素子32aから読み出した受光データと第2のフォトセンサ素子32bから読み出した受光データとを差分する差分処理を実施し、差分データを生成後、その差分データと、その差分データが得られた座標位置とに基づいて、カラー画像生成部403が画像を生成する。
【0179】
このように、本実施形態においては、特定の次数の回折光を選択的に受光して受光データを得るため、S/N比を向上可能である。そして、このS/N比が向上されたデータを用いて画像を生成するため、その画像品質を向上することができる。
【0180】
なお、本発明の実施に際しては、上記した実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形形態を採用することができる。
【0181】
たとえば、本実施形態においては、画素スイッチング素子31を、ボトムゲート型の薄膜トランジスタとして構成する場合について説明したが、これに限定されない。
【0182】
図20は、本発明にかかる実施形態において、画素スイッチング素子31の構成の変形形態を示す断面図である。
【0183】
図20に示すように、たとえば、トップゲート型のTFTを、画素スイッチング素子31として形成してもよい。また、この他に、デュアルゲート構造になるように、このフォトセンサ素子32aを形成してもよい。
【0184】
また、本実施形態においては、複数の画素Pに対応するように複数のフォトセンサ素子32aを設ける場合について示したが、これに限定されない。たとえば、複数の画素Pに対して1つのフォトセンサ素子32aを設けてもよく、逆に、1つの画素Pに対して複数のフォトセンサ素子32aを設けてもよい。
【0185】
また、本実施形態の液晶表示装置100は、さまざまな電子機器の部品として適用することができる。
【0186】
図21から図25は、本発明にかかる実施形態の液晶表示装置100を適用した電子機器を示す図である。
【0187】
図21に示すように、テレビジョン放送を受信し表示するテレビにおいて、その受信した画像を表示画面に表示すると共に、オペレータの操作指令が入力される表示装置として液晶表示装置100を適用することができる。
【0188】
また、図22に示すように、デジタルスチルカメラにおいて、その撮像画像などの画像を表示画面に表示すると共に、オペレータの操作指令が入力される表示装置として液晶表示装置100を適用することができる。
【0189】
また、図23に示すように、ノート型パーソナルコンピュータにおいて、操作画像などを表示画面に表示すると共に、オペレータの操作指令が入力される表示装置として液晶表示装置100を適用することができる。
【0190】
また、図24に示すように、携帯電話端末において、操作画像などを表示画面に表示すると共に、オペレータの操作指令が入力される表示装置として液晶表示装置100を適用することができる。
【0191】
また、図25に示すように、ビデオカメラにおいて、操作画像などを表示画面に表示すると共に、オペレータの操作指令が入力される表示装置として液晶表示装置100を適用することができる。
【0192】
この他に、本実施形態においては、フォトセンサ素子32aについて、PIN型のフォトダイオードを設けた場合について説明したが、これに限定されない。たとえば、i層に不純物がドーピングされたPDN構造のフォトダイオードを、フォトセンサ素子32aとして形成しても同様な効果を奏することができる。さらに、フォトトランジスタをフォトセンサ素子32aとして設けても良い。
【0193】
また、本実施形態においては、赤フィルタ層21Rと緑フィルタ層21Gと青フィルタ層21Bとのそれぞれをストライプ形状とし、それぞれを水平方向xに並ぶように形成すると共に、赤フィルタ層21Rと緑フィルタ層21Gと青フィルタ層21Bとに並ぶように、受光領域SAを赤フィルタ層21Rの隣に形成しているが、これに限定されない。たとえば、赤フィルタ層21Rと緑フィルタ層21Gと青フィルタ層21Bと受光領域SAとを一組とし、その赤フィルタ層21Rと緑フィルタ層21Gと青フィルタ層21Bと受光領域SAとを、2×2のマトリクス状に配置しても良い。
【0194】
イメージング用赤フィルタ層21JRとイメージング用緑フィルタ層21JGとイメージング用青フィルタ層21JBとについても、上記と同様であり、たとえば、ベイヤー配列に対応するように、各層を設置してもよい。
【0195】
また、本実施形態においては、非可視光線として赤外光線を含むように照明光を照射する場合について説明したが、これに限定されない。たとえば、非可視光線として紫外光線を含むように照明光を照射してもよい。
【0196】
また、IPS(In−Plane−Swiching)、FFS(Field Fringe Switching)方式など、さまざまな方式の液晶パネルに適用可能である。さらに、有機EL表示素子、電子ペーパーなどの他の表示装置においても、適用可能である。
【0197】
また、上記の実施形態においては、回折格子部KKの格子パターンとして、複数のラインパターンLPを設けた場合について説明したが、これに限定されない。
【0198】
図26は、本発明にかかる実施形態において、回折格子部KKの格子パターンを示す平面図である。
【0199】
たとえば、図26(a)に示すように、複数の正方形パターンSQを所定のピッチdで所定のスペースSPを隔ててマトリクス状に並べることによって、格子パターンを形成してもよい。また、図26(b)に示すように、複数の直径が異なる円形パターンCRを、その中心を合わせると共に、所定のピッチdで所定のスペースSPを隔てて並べることによって、格子パターンを形成してもよい。
【0200】
なお、上記の実施形態において、液晶表示装置100は、本発明の表示装置に相当する。また、上記の実施形態において、液晶パネル200は、本発明の表示パネルに相当する。また、上記の実施形態において、バックライト300は、本発明の照明部に相当する。また、上記の実施形態において、TFTアレイ基板201は、本発明の第1基板に相当する。また、上記の実施形態において、対向基板202は、本発明の第2基板に相当する。また、上記の実施形態において、液晶層203は、本発明の液晶層に相当する。また、上記の実施形態において、位置検出部402は、本発明の位置検知部に相当する。また、上記の実施形態において、カラー画像生成部403は、本発明のカラー画像生成部に相当する。また、上記の実施形態において、画素領域PAは、本発明の画素領域に相当する。また、上記の実施形態において、対向電極23は、本発明の対向電極に相当する。また、上記の実施形態において、画素スイッチング素子31は、本発明の画素スイッチング素子に相当する。また、上記の実施形態において、画素電極62は、本発明の画素電極に相当する。また、上記の実施形態において、遮光部21Sは、本発明の遮光部に相当する。また、上記の実施形態において、カラーフィルタ積層体21STは、本発明のカラーフィルタ積層体に相当する。また、上記の実施形態において、イメージング用カラーフィルタ層21Jは、本発明のイメージング用カラーフィルタ層に相当する。また、上記の実施形態において、第1のフォトセンサ素子32aは、本発明のフォトセンサ素子に相当する。また、上記の実施形態において、回折格子部KKは、本発明の回折格子部に相当する。また、上記の実施形態において、遮光部KSは、本発明の遮光部KSに相当する。また、上記の実施形態において、画素Pは、は、本発明の画素に相当する。
【図面の簡単な説明】
【0201】
【図1】図1は、本発明にかかる実施形態1において、液晶表示装置100の構成を示す断面図である。
【図2】図2は、本発明にかかる実施形態1において、液晶パネル200を示す平面図である。
【図3】図3は、本発明にかかる実施形態1において、液晶パネル200における画素領域PAに設けられた画素Pの概略を模式的に示す断面図である。
【図4】図4は、本発明の実施形態1において、液晶パネル200の画素領域PAに設けられた画素Pの概略を模式的に示す平面図である。
【図5】図5は、本発明にかかる実施形態1において、画素スイッチング素子31の断面を拡大して示す断面図である。
【図6】図6は、本発明にかかる実施形態1において、第1のフォトセンサ素子32aの断面を拡大して示す断面図である。
【図7】図7は、本発明にかかる実施形態1において、回折格子部KKを拡大して示す平面図である。
【図8】図8は、本発明に係る実施形態1において、被検知体が液晶パネル200の画素領域PAに接触もしくは移動された位置を検出する際の様子を模式的に示す断面図である。
【図9】図9は、本発明にかかる実施形態2において、液晶パネル200における画素領域PAに設けられた画素Pの概略を模式的に示す断面図である。
【図10】図10は、本発明にかかる実施形態3において、液晶パネル200における画素領域PAに設けられた画素Pの概略を模式的に示す断面図である。
【図11】図11は、本発明にかかる実施形態4において、液晶パネル200における画素領域PAに設けられた画素Pの概略を模式的に示す断面図である。
【図12】図12は、本発明にかかる実施形態5において、液晶パネル200における画素領域PAに設けられた画素Pの概略を模式的に示す断面図である。
【図13】図13は、本発明にかかる実施形態5において、回折格子部KKを拡大して示す平面図である。
【図14】図14は、本発明にかかる実施形態6において、液晶表示装置100の構成を示す断面図である。
【図15】図15は、本発明にかかる実施形態6において、液晶パネル200における画素領域PAに設けられた画素Pの概略を模式的に示す断面図である。
【図16】図16は、本発明の実施形態6において、液晶パネル200の画素領域PAに設けられた画素Pの概略を模式的に示す平面図である。
【図17】図17は、本発明に係る実施形態6において、被検知体が液晶パネル200の画素領域PAに接触もしくは移動された位置を検出する際の様子を模式的に示す断面図である。
【図18】図18は、本発明にかかる実施形態7において、液晶表示装置100の構成を示す断面図である。
【図19】図19は、本発明にかかる実施形態7において、液晶パネル200における画素領域PAに設けられた画素Pの概略を模式的に示す断面図である。
【図20】図20は、本発明にかかる実施形態において、画素スイッチング素子31の構成の変形形態を示す断面図である。
【図21】図21は、本発明にかかる実施形態の液晶表示装置100を適用した電子機器を示す図である。
【図22】図22は、本発明にかかる実施形態の液晶表示装置100を適用した電子機器を示す図である。
【図23】図23は、本発明にかかる実施形態の液晶表示装置100を適用した電子機器を示す図である。
【図24】図24は、本発明にかかる実施形態の液晶表示装置100を適用した電子機器を示す図である。
【図25】図25は、本発明にかかる実施形態の液晶表示装置100を適用した電子機器を示す図である。
【図26】図26は、本発明にかかる実施形態において、回折格子部KKの格子パターンを示す平面図である。
【符号の説明】
【0202】
11:表示用垂直駆動回路、12:表示用水平駆動回路、13:センサ用垂直駆動回路、14:センサ用水平駆動回路、21:カラーフィルタ層、21K:ブラックマトリクス層、21S:遮光部(遮光部)、21ST:カラーフィルタ積層体(カラーフィルタ積層体)、21J:イメージング用カラーフィルタ層(イメージング用カラーフィルタ層)、23:対向電極(対向電極)、31:画素スイッチング素子(画素スイッチング素子)、32a:第1のフォトセンサ素子(フォトセンサ素子)、32b:第2のフォトセンサ素子、62:画素電極(画素電極)、100:液晶表示装置(表示装置)、200:液晶パネル(表示パネル)、300:バックライト(照明部)、400:データ処理部、201:TFTアレイ基板(第1基板)、202:対向基板(第2基板)、203:液晶層(液晶層)、301:光源、302:導光板、401:制御部、402:位置検出部(位置検知部)、403:カラー画像生成部(カラー画像生成部)、KK:回折格子部(回折格子部)、KS:遮光部(遮光部KS)、P:画素(画素)、TA:表示領域、RA:センサ領域、PA:画素領域(画素領域)、CA:周辺領域
【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の画素が画素領域に配置されている表示パネルを含み、前記画素領域において画像を表示する表示装置であって、
前記表示パネルは、
光を受光することによって受光データを生成するフォトセンサ素子と、
入射された光を回折する回折格子部と
を含み、
前記フォトセンサ素子は、前記回折格子部によって回折された光を受光し、前記受光データを生成するように設けられている
表示装置。
【請求項2】
前記表示パネルの一方の面の側に位置する被検知体の位置を検出する位置検出部
を含み、
前記表示パネルは、前記一方の面の側にて画像を表示するように構成されており、
前記フォトセンサ素子は、前記画素領域に複数が配置されると共に、前記表示パネルの一方の面の側から他方の面の側に向かう光を受光するように構成されており、
前記回折格子部は、前記画素領域において前記複数のフォトセンサ素子に対応するように複数が配置されると共に、前記表示パネルの一方の面の側から他方の面の側に向かう光を回折し、当該回折された光が前記フォトセンサ素子へ出射するように構成されており、
前記位置検出部は、前記画素領域に配置された複数のフォトセンサ素子によって生成された受光データに基づいて、前記被検知体の位置を検出するように構成されている、
請求項1に記載の表示装置。
【請求項3】
前記表示パネルは、
第1基板と、
前記第1基板から間隔を隔てて対面している第2基板と、
前記第1基板と前記第2基板との間にて挟持されており、液晶分子が配向されている液晶層と
を含む、
請求項2に記載の表示装置。
【請求項4】
前記第1基板は、
前記画素領域において前記複数の画素に対応するように複数設けられた画素電極と、
前記複数の画素に対応するように前記画素領域に複数設けられ、前記画素電極に接続された画素スイッチング素子と
を有し、
前記第2基板は、
前記液晶層を介して前記画素電極に対向するように設けられた対向電極
を有し、
前記画素電極と前記対向電極とが前記液晶層に電圧を印加するように構成されている、
請求項3に記載の表示装置。
【請求項5】
前記フォトセンサ素子は、前記第1基板に設けられており、
前記回折格子部は、前記第1基板に設けられている、
請求項4に記載の表示装置。
【請求項6】
前記回折格子部は、前記複数の画素電極へ形成される導電膜をパターン加工することによって形成されている、
請求項5に記載の表示装置。
【請求項7】
前記フォトセンサ素子は、前記第1基板に設けられており、
前記回折格子部は、前記第2基板に設けられている、
請求項4に記載の表示装置。
【請求項8】
前記回折格子部は、前記対向電極へ形成される導電膜をパターン加工することによって形成されている、
請求項7に記載の表示装置。
【請求項9】
前記第2基板は、
光を遮光する遮光部
を含み、
前記回折格子部は、前記遮光部へ形成される遮光膜をパターン加工することによって形成されている、
請求項7に記載の表示装置。
【請求項10】
前記フォトセンサ素子は、前記回折格子部が回折した回折光において1次以上の回折光を受光するように設けられている、
請求項2に記載の表示装置。
【請求項11】
前記フォトセンサ素子において光を受光する受光面の法線方向において当該受光面に対面する受光面対面領域に設けられた遮光部
を含み、
前記回折格子部は、前記受光面対面領域以外の領域に格子パターンが形成されており、
前記フォトセンサ素子は、前記受光面対面領域以外の領域に形成された格子パターンを介在して入射する光を、受光するように構成されている、
請求項10に記載の表示装置。
【請求項12】
前記回折格子部は、格子パターンが形成された第1領域と、当該格子パターンが形成されない第2領域とを含み、前記第1領域が前記第2領域を挟むように設けられており、
前記第1領域は、前記フォトセンサ素子において光を受光する受光面の法線方向において当該受光面に対面する受光面対面領域以外の領域に対応するように設けられ、
前記第2領域は、前記受光面対面領域に対応するように設けられており、
前記フォトセンサ素子は、前記受光面対面領域において入射する光と、前記受光面対面領域以外の領域に形成された格子パターンを介在して入射する光とを、受光するように構成されている、
請求項2に記載の表示装置。
【請求項13】
前記第2基板は、
赤フィルタ層と緑フィルタ層と青フィルタ層との少なくとも2つが積層されたカラーフィルタ積層体が、前記フォトセンサ素子において光を受光する受光面の法線方向において当該受光面に対面する受光面対面領域に設けられており、
前記回折格子部は、前記カラーフィルタ積層体を透過した光を回折するように構成されている、
請求項5に記載の表示装置。
【請求項14】
前記表示パネルの他方の面の側に照明光を出射する照明部
を含み、
前記照明部は、可視光線と非可視光線とを前記照明光として出射するように構成されている、
請求項13に記載の表示装置。
【請求項15】
カラー画像を生成するカラー画像生成部
を含み、
前記表示パネルは、イメージング用カラーフィルタ層を有し、
前記フォトセンサ素子は、前記画素領域に複数が配置されると共に、前記表示パネルの一方の面の側から他方の面の側に向かう光を、前記イメージング用カラーフィルタ層を介在して受光するように構成されており、
前記回折格子部は、前記画素領域において前記複数のフォトセンサ素子に対応するように複数が配置されると共に、前記表示パネルの一方の面の側から他方の面の側に向かう光が前記イメージング用カラーフィルタ層を介在して入射され、当該入射された光を回折し、当該回折した回折光が前記フォトセンサ素子へ出射するように構成されており、
前記カラー画像生成部は、前記画素領域に配置された複数のフォトセンサ素子によって生成された受光データに基づいて、カラー画像を生成するように構成されている、
請求項1に記載の表示装置。
【請求項1】
複数の画素が画素領域に配置されている表示パネルを含み、前記画素領域において画像を表示する表示装置であって、
前記表示パネルは、
光を受光することによって受光データを生成するフォトセンサ素子と、
入射された光を回折する回折格子部と
を含み、
前記フォトセンサ素子は、前記回折格子部によって回折された光を受光し、前記受光データを生成するように設けられている
表示装置。
【請求項2】
前記表示パネルの一方の面の側に位置する被検知体の位置を検出する位置検出部
を含み、
前記表示パネルは、前記一方の面の側にて画像を表示するように構成されており、
前記フォトセンサ素子は、前記画素領域に複数が配置されると共に、前記表示パネルの一方の面の側から他方の面の側に向かう光を受光するように構成されており、
前記回折格子部は、前記画素領域において前記複数のフォトセンサ素子に対応するように複数が配置されると共に、前記表示パネルの一方の面の側から他方の面の側に向かう光を回折し、当該回折された光が前記フォトセンサ素子へ出射するように構成されており、
前記位置検出部は、前記画素領域に配置された複数のフォトセンサ素子によって生成された受光データに基づいて、前記被検知体の位置を検出するように構成されている、
請求項1に記載の表示装置。
【請求項3】
前記表示パネルは、
第1基板と、
前記第1基板から間隔を隔てて対面している第2基板と、
前記第1基板と前記第2基板との間にて挟持されており、液晶分子が配向されている液晶層と
を含む、
請求項2に記載の表示装置。
【請求項4】
前記第1基板は、
前記画素領域において前記複数の画素に対応するように複数設けられた画素電極と、
前記複数の画素に対応するように前記画素領域に複数設けられ、前記画素電極に接続された画素スイッチング素子と
を有し、
前記第2基板は、
前記液晶層を介して前記画素電極に対向するように設けられた対向電極
を有し、
前記画素電極と前記対向電極とが前記液晶層に電圧を印加するように構成されている、
請求項3に記載の表示装置。
【請求項5】
前記フォトセンサ素子は、前記第1基板に設けられており、
前記回折格子部は、前記第1基板に設けられている、
請求項4に記載の表示装置。
【請求項6】
前記回折格子部は、前記複数の画素電極へ形成される導電膜をパターン加工することによって形成されている、
請求項5に記載の表示装置。
【請求項7】
前記フォトセンサ素子は、前記第1基板に設けられており、
前記回折格子部は、前記第2基板に設けられている、
請求項4に記載の表示装置。
【請求項8】
前記回折格子部は、前記対向電極へ形成される導電膜をパターン加工することによって形成されている、
請求項7に記載の表示装置。
【請求項9】
前記第2基板は、
光を遮光する遮光部
を含み、
前記回折格子部は、前記遮光部へ形成される遮光膜をパターン加工することによって形成されている、
請求項7に記載の表示装置。
【請求項10】
前記フォトセンサ素子は、前記回折格子部が回折した回折光において1次以上の回折光を受光するように設けられている、
請求項2に記載の表示装置。
【請求項11】
前記フォトセンサ素子において光を受光する受光面の法線方向において当該受光面に対面する受光面対面領域に設けられた遮光部
を含み、
前記回折格子部は、前記受光面対面領域以外の領域に格子パターンが形成されており、
前記フォトセンサ素子は、前記受光面対面領域以外の領域に形成された格子パターンを介在して入射する光を、受光するように構成されている、
請求項10に記載の表示装置。
【請求項12】
前記回折格子部は、格子パターンが形成された第1領域と、当該格子パターンが形成されない第2領域とを含み、前記第1領域が前記第2領域を挟むように設けられており、
前記第1領域は、前記フォトセンサ素子において光を受光する受光面の法線方向において当該受光面に対面する受光面対面領域以外の領域に対応するように設けられ、
前記第2領域は、前記受光面対面領域に対応するように設けられており、
前記フォトセンサ素子は、前記受光面対面領域において入射する光と、前記受光面対面領域以外の領域に形成された格子パターンを介在して入射する光とを、受光するように構成されている、
請求項2に記載の表示装置。
【請求項13】
前記第2基板は、
赤フィルタ層と緑フィルタ層と青フィルタ層との少なくとも2つが積層されたカラーフィルタ積層体が、前記フォトセンサ素子において光を受光する受光面の法線方向において当該受光面に対面する受光面対面領域に設けられており、
前記回折格子部は、前記カラーフィルタ積層体を透過した光を回折するように構成されている、
請求項5に記載の表示装置。
【請求項14】
前記表示パネルの他方の面の側に照明光を出射する照明部
を含み、
前記照明部は、可視光線と非可視光線とを前記照明光として出射するように構成されている、
請求項13に記載の表示装置。
【請求項15】
カラー画像を生成するカラー画像生成部
を含み、
前記表示パネルは、イメージング用カラーフィルタ層を有し、
前記フォトセンサ素子は、前記画素領域に複数が配置されると共に、前記表示パネルの一方の面の側から他方の面の側に向かう光を、前記イメージング用カラーフィルタ層を介在して受光するように構成されており、
前記回折格子部は、前記画素領域において前記複数のフォトセンサ素子に対応するように複数が配置されると共に、前記表示パネルの一方の面の側から他方の面の側に向かう光が前記イメージング用カラーフィルタ層を介在して入射され、当該入射された光を回折し、当該回折した回折光が前記フォトセンサ素子へ出射するように構成されており、
前記カラー画像生成部は、前記画素領域に配置された複数のフォトセンサ素子によって生成された受光データに基づいて、カラー画像を生成するように構成されている、
請求項1に記載の表示装置。
【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25】
【図26】
【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25】
【図26】
【公開番号】特開2009−151033(P2009−151033A)
【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2007−327951(P2007−327951)
【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)】
[ Back to top ]