(57)【要約】      （修正有）【課題】液晶パネルを介して撮像を行う表示装置において、撮像画像におけるゴーストの発生を低減すること。【解決手段】表示装置は、複数の画素を有する液晶パネルと、前記液晶パネルの背面側に配置された撮像素子と、を含み、前記液晶パネルにおける前記撮像素子と重なる撮像領域において、前記複数の画素は、前記撮像素子の動作に応じて、黒表示画素３６０と白表示画素３５０とが行方向に交互に並ぶように制御される。さらに、黒表示画素３６０と白表示画素３５０が列方向にも交互に並ぶように制御されてもよい。【選択図】図７
2020160304.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素を有する液晶パネルと、
前記液晶パネルの背面側に配置された撮像素子と、
を含み、
前記液晶パネルにおける前記撮像素子と重なる撮像領域において、前記複数の画素は、前記撮像素子の動作に応じて、黒表示画素と白表示画素とが行方向に交互に並ぶように制御される、表示装置。
【請求項２】
さらに、前記黒表示画素と前記白表示画素が列方向にも交互に並ぶように制御される、請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
複数の画素を有する液晶パネルと、
前記液晶パネルの背面側に配置された撮像素子と、
を含み、
前記液晶パネルは、メイン画素が、互いに異なる色に対応する複数のサブ画素を含み、
前記液晶パネルにおける前記撮像素子と重なる撮像領域では、前記複数のサブ画素に白色に対応するサブ画素が含まれ、
前記液晶パネルにおける前記撮像領域以外の領域では、前記複数のサブ画素に白色に対応するサブ画素が含まれていない、表示装置。
【請求項４】
前記白色に対応するサブ画素は、赤色、緑色又は青色に対応するサブ画素のいずれかの一部と置き換えて配置される、請求項３に記載の表示装置。
【請求項５】
前記白色に対応するサブ画素は、青色に対応するサブ画素の一部と置き換えて配置される、請求項３に記載の表示装置。
【請求項６】
前記白色に対応するサブ画素は、カラーフィルタを有していない、請求項３に記載の表示装置。
【請求項７】
複数の画素を有する液晶パネルと、
前記液晶パネルの背面側に配置された撮像素子と、
を含み、
前記液晶パネルは、メイン画素が、互いに異なる色に対応する複数のサブ画素を含み、
前記液晶パネルにおける前記撮像素子と重なる撮像領域では、行方向に隣接する同色のサブ画素が、互いに異なる設計パターンの画素電極を含む、表示装置。
【請求項８】
さらに、列方向に隣接する同色のサブ画素も、互いに異なる設計パターンの画素電極を含む、請求項７に記載の表示装置。
【請求項９】
前記設計パターンは、前記画素電極が有する線状電極のＬ／Ｓ（ライン・アンド・スペース）である、請求項７又は８に記載の表示装置。
【請求項１０】
複数の画素を有する液晶パネルと、
前記液晶パネルの背面側に配置された撮像素子と、
を含み、
前記液晶パネルは、メイン画素が、互いに異なる色に対応する複数のサブ画素を含むとともに、前記撮像素子と重なる撮像領域と、該撮像領域以外の領域とを含み、
前記撮像領域に配置される前記サブ画素における画素電極の線状電極間の間隔は、前記撮像領域以外の領域に配置される前記サブ画素における画素電極の線状電極間の間隔よりも広い、表示装置。
【請求項１１】
前記複数のサブ画素は、少なくとも２色のサブ画素間で面積が異なる、請求項１０に記載の表示装置。
【請求項１２】
前記複数のサブ画素のうち、青色に対応するサブ画素の面積が最も大きい、請求項１０又は１１に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の一実施形態は、撮像素子を有する表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、スマートフォン等の携帯情報端末のほとんどは、写真を撮影したり動画を撮影したりするための撮像素子を備えている。通常、撮像素子には、アウトカメラと呼ばれる背面側（表示画面とは反対側）に設けられた撮像素子と、インカメラと呼ばれる表示画面側に設けられた撮像素子がある。アウトカメラは、風景写真又は第三者を撮影するときに使用される。他方、インカメラは、自分を被写体にする場合に使用される。インカメラ用の撮像素子は、表示画面側に配置されるため、通常は、表示領域を避けて配置される。したがって、インカメラ用の撮像素子が設けられた領域を表示領域として利用することはできず、表示画面を拡大するにあたって制限があった。
【０００３】
他方、表示装置の背面側にカメラを配置し、表示装置に対面する被写体を撮像する試みがなされている。例えば、特許文献１には、透過型液晶パネルの背面側にカメラユニットを配置したディスプレイ装置が開示されている。特許文献１のディスプレイ装置は、通常は、カメラユニット前方の領域に画像表示を行い、撮影の際には、カメラユニット前方の領域に黒表示を行って撮像処理を行う。これにより、特許文献１のディスプレイ装置は、表示装置の背面側に配置したカメラユニットを用いて、表示装置に対面する被写体を撮像することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１６３８１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載されたディスプレイ装置のように、液晶パネルの背面側にカメラユニットを配置する構造では、撮像対象の像が液晶パネルを通過してカメラユニットに入射する。このとき、液晶パネルに入射した光が、複数の画素によって回折してしまい、撮像画像が劣化するという問題があった。具体的には、ＲＧＢ各色に対応する各サブ画素において、ＲＧＢ各色が入射する際に回折が起こり、撮像対象の像の周囲にゴースト（具体的には干渉縞）が発生してしまうという問題があった。
【０００６】
本発明の一実施形態の課題の一つは、液晶パネルを介して撮像を行う表示装置において、撮像画像におけるゴーストの発生を低減することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一実施形態における表示装置は、複数の画素を有する液晶パネルと、前記液晶パネルの背面側に配置された撮像素子と、を含み、前記液晶パネルにおける前記撮像素子と重なる撮像領域において、前記複数の画素は、前記撮像素子の動作に応じて、黒表示画素と白表示画素とが行方向に交互に並ぶように制御される。
【０００８】
本発明の一実施形態における表示装置は、複数の画素を有する液晶パネルと、前記液晶パネルの背面側に配置された撮像素子と、を含み、前記液晶パネルは、メイン画素が、互いに異なる色に対応する複数のサブ画素を含み、前記液晶パネルにおける前記撮像素子と重なる撮像領域では、前記複数のサブ画素に白色に対応するサブ画素が含まれ、前記液晶パネルにおける前記撮像領域以外の領域では、前記複数のサブ画素に白色に対応するサブ画素が含まれていない。
【０００９】
本発明の一実施形態における表示装置は、複数の画素を有する液晶パネルと、前記液晶パネルの背面側に配置された撮像素子と、を含み、前記液晶パネルは、メイン画素が、互いに異なる色に対応する複数のサブ画素を含み、前記液晶パネルにおける前記撮像素子と重なる撮像領域では、行方向に隣接する同色のサブ画素が、互いに異なる設計パターンの画素電極を含む。
【００１０】
本発明の一実施形態における表示装置は、複数の画素を有する液晶パネルと、前記液晶パネルの背面側に配置された撮像素子と、を含み、前記液晶パネルは、メイン画素が、互いに異なる色に対応する複数のサブ画素を含むとともに、前記撮像素子と重なる撮像領域と、該撮像領域以外の領域とを含み、前記撮像領域に配置される前記サブ画素における画素電極の線状電極間の間隔は、前記撮像領域以外の領域に配置される前記サブ画素における画素電極の線状電極間の間隔よりも広い。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１実施形態の表示装置の外観を示す平面図である。
【図２】第１実施形態における液晶パネルの構成を示す平面図である。
【図３】第１実施形態における液晶パネルの画素の構成を示す断面図である。
【図４】第１実施形態における回路構成の概略を説明するための図である。
【図５】第１実施形態における液晶パネルの撮像領域付近の構成を示す断面図である。
【図６】比較例として、撮像領域の画素をすべて透過状態とした場合における各画素を通過する光の分布を示す平面図である。
【図７】第１実施形態における撮像領域の画素の制御方法を説明するための平面図である。
【図８】第２実施形態における撮像領域の画素の構成を示す平面図である。
【図９】第３実施形態における撮像領域の画素の構成を示す平面図である。
【図１０】第３実施形態における画素電極の構成を示す平面図である。
【図１１】第４実施形態における撮像領域の画素の構成を示す平面図である。
【図１２】第４実施形態における画素電極の構成を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について、図面等を参照しつつ説明する。但し、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲において様々な態様で実施することができ、以下に例示する実施形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。図面は、説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。本明細書と各図面において、既出の図面に関して説明したものと同様の機能を備えた要素には、同一の符号を付して、重複する説明を省略することがある。
【００１３】
本明細書および特許請求の範囲において、「表面側」とは、表示装置における表示画面を構成する側を指し、「裏面側」とは、表面側とは反対の側を指す。また、断面視における「上」及び「下」とは、撮像素子を基準とした相対的な位置関係を指す。例えば、本明細書では、撮像素子から液晶パネルに向かう方向を「上」と言い、その逆の方向を「下」と定義する。また、本明細書および特許請求の範囲において、ある構造体の上に他の構造体を配置する態様を表現するにあたり、単に「上に」と表記する場合、特に断りの無い限りは、ある構造体に接するように、直上に他の構造体を配置する場合と、ある構造体の上方に、さらに別の構造体を介して他の構造体を配置する場合との両方を含むものとする。
【００１４】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に係る表示装置１００について説明する。本実施形態において、表示装置１００は、液晶パネルを備えた携帯端末である。
【００１５】
図１は、第１実施形態の表示装置１００の外観を示す平面図である。図１に示すように、本実施形態の表示装置１００は、筐体１１０、表示画面１２０、及び撮像ユニット１３０を含む。筐体１１０は、後述する液晶パネル２００及び液晶パネル２００を駆動したり携帯端末の制御をしたりするための回路群を収納する。表示画面１２０は、画像表示を行うためのインターフェースである。表示画面１２０は、筐体１１０に収納された液晶パネル２００の表面である。液晶パネル２００の表面がカバーガラス等を介して視認されることにより表示画面１２０として機能する。撮像ユニット１３０は、後述する撮像素子１３２と該撮像素子１３２で検出した入射光を画像として結像するための制御部（図示せず）とを含む。
【００１６】
撮像ユニット１３０は、筐体１１０の内部に収納され、液晶パネル２００の裏面側に配置される。すなわち、ユーザの視点を基準とした場合、撮像ユニット１３０は、表示画面１２０の裏側に配置されるため、ユーザから視認することはできない。なお、本明細書において、平面視における液晶パネル２００のうち、撮像ユニット１３０の撮像素子１３２が配置される部分に重なる領域を「撮像領域１３０Ａ」と呼ぶ。本実施形態の表示装置１００では、撮像領域１３０Ａにおいても他の領域と同様に画像表示が行われる。
【００１７】
図２は、第１実施形態における液晶パネル２００の構成を示す平面図である。ただし、説明の便宜上、図２においては、液晶パネル２００のうち回路基板２００Ａについて図示を行い、後述する液晶層２００Ｂ及び対向基板２００Ｃについては図示を省略している。
【００１８】
図２に示すように、液晶パネル２００の回路基板２００Ａの表面側には、表示回路２１０、走査信号線駆動回路２２０、並びに端子部２３０が設けられている。回路基板２００Ａは、透光性を有する支持基板上に、薄膜トランジスタ等のスイッチング素子を複数配置した基板である。回路基板２００Ａは、アクティブマトリクス基板と呼ばれる場合もある。回路基板２００Ａを構成する支持基板としては、ガラス基板又は可撓性を有する樹脂基板を用いることができる。
【００１９】
表示回路２１０は、画像を表示する複数の画素２１２を制御するための回路である。具体的には、表示回路２１０は、行方向に延びる複数の走査信号線２１４及び列方向に延びる複数の映像信号線２１６を含み、複数の走査信号線２１４及び複数の映像信号線２１６の交点のそれぞれに、薄膜トランジスタ等のスイッチング素子を含む画素２１２を有する。本実施形態において、個々の画素２１２は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）及びＢ（青）のいずれかの色に対応するサブ画素である。したがって、実際には、ＲＧＢの各色に対応する３つの画素２１２を含む１つの画素（メイン画素）を単位としてカラー表示を行う構成となっている。なお、表示回路２１０が設けられる領域は、複数の画素２１２が設けられる領域とほぼ一致する。したがって、本明細書中では、平面視における液晶パネル２００において、表示回路２１０が設けられた領域を「表示領域」と呼ぶ場合がある。ここで、各画素２１２の概略の構成について図３を用いて説明する。
【００２０】
図３は、第１実施形態における液晶パネル２００の画素２１２の構成を示す断面図である。図３においては、支持基板３０１の上に、ＲＧＢ各色に対応する３つの画素２１２が設けられている。具体的には、支持基板３０１の上には、赤色に対応する画素（以下「Ｒ画素２１２Ｒ」という。）、緑色に対応する画素（以下「Ｇ画素２１２Ｇ」という。）、及び青色に対応する画素（以下「Ｂ画素２１２Ｂ」という。）が設けられている。ここでは、Ｒ画素２１２Ｒについて説明を行い、Ｇ画素２１２Ｇ及びＢ画素２１２Ｂについては、Ｒ画素２１２Ｒと相違する部分に着目して説明する。
【００２１】
Ｒ画素２１２Ｒは、スイッチング素子として薄膜トランジスタ３０２を含む。薄膜トランジスタ３０２を覆う平坦化膜３０３の上には、共通電極３０４が配置される。共通電極３０４の上には、絶縁層３０５を介して画素電極３０６が配置される。画素電極３０６は、平坦化膜３０３及び絶縁層３０５に設けられた開口部を介して薄膜トランジスタ３０２と電気的に接続されている。
【００２２】
本実施形態では、画素電極３０６のうち、共通電極３０４の上に配置された部分が櫛歯状に加工されている。すなわち、図３では、画素電極３０６が複数設けられているように示されているが、実際には、平面視における画素電極３０６は、櫛のようなパターン形状を有する。具体的には、平面視における画素電極３０６は、隣接して配置された複数の線状電極３０６Ａが、それぞれの端部で相互に接続された形状を有する。
【００２３】
共通電極３０４と画素電極３０６との間に電圧が与えられると、両者の間に横方向の電界（フリンジ電界と呼ばれる。）が形成される。本実施形態では、フリンジ電界を用いて液晶層３０７に含まれる液晶分子（図示せず）の配向を制御する。このような液晶分子の制御方式は、ＦＦＳ（Ｆｒｉｎｇｅ  Ｆｉｅｌｄ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）方式とも呼ばれる。
【００２４】
また、画素電極３０６の上には、液晶層３０７を介して赤色に対応するカラーフィルタ（以下「Ｒフィルタ３０８Ｒ」という。）が配置される。Ｒフィルタ３０８Ｒは、対向基板３１０に設けられている。同様に、Ｇ画素２１２Ｇには、緑色に対応するカラーフィルタ（以下「Ｇフィルタ３０８Ｇ」という。）が配置される。Ｂ画素２１２Ｂには、青色に対応するカラーフィルタ（以下「Ｂフィルタ３０８Ｂ」という。）が配置される。Ｒフィルタ３０８Ｒ、Ｇフィルタ３０８Ｇ及びＢフィルタ３０８Ｂの間には、それぞれ遮光膜３０９が設けられている。
【００２５】
以上のように、Ｒ画素２１２Ｒ、Ｇ画素２１２Ｇ及びＢ画素２１２Ｂには、それぞれＲフィルタ３０８Ｒ、Ｇフィルタ３０８Ｇ及びＢフィルタ３０８Ｂが設けられている。そのため、液晶パネル２００の裏面側に配置されたバックライトユニット２６０（図４参照）からの光は、Ｒフィルタ３０８Ｒ、Ｇフィルタ３０８Ｇ及びＢフィルタ３０８ＢによってＲＧＢの各色の光に分離される。逆に、本実施形態では、撮像領域１３０Ａにおいて、液晶パネル２００に入射した外光（環境光ともいう。）がＲフィルタ３０８Ｒ、Ｇフィルタ３０８Ｇ及びＢフィルタ３０８ＢによってＲＧＢの各色の光に分離される。この点については後述する。
【００２６】
図２に戻って説明を続ける。走査信号線駆動回路２２０は、走査信号線２１４に連結され、走査信号線２１４に対して走査信号を伝達する。具体的には、走査信号は、画素２１２に含まれる薄膜トランジスタ（図示せず）のゲートに与えられ、薄膜トランジスタのスイッチング制御に用いられる。本実施形態では、複数の画素２１２と同様に、走査信号線駆動回路２２０も薄膜トランジスタを用いて形成されているが、ＩＣチップ等で代用することも可能である。なお、本実施形態では、回路基板２００Ａに２つの走査信号線駆動回路２２０を含んでいるが、いずれか片方だけでもよい。
【００２７】
端子部２３０は、図示を省略しているが、走査信号線駆動回路２２０及び複数の映像信号線２１６に接続された複数の端子の集合体である。端子部２３０は、表示回路２１０の外側に配置される。外部から供給される映像信号及び制御信号は、端子部２３０を介して表示回路２１０又は走査信号線駆動回路２２０に供給される。
【００２８】
液晶パネル２００は、端子部２３０を介してフレキシブルプリント回路基板２４０に接続される。フレキシブルプリント回路基板２４０は、液晶パネル２００の回路基板２００Ａと外部の制御回路（図示せず）とを接続するためのインターフェース基板である。本実施形態では、フレキシブルプリント回路基板２４０に対して表示制御回路２５０が実装されている。表示制御回路２５０は、走査信号線駆動回路２２０に送信する各種の制御信号及び映像信号線２１６に送信する映像信号を処理する信号処理回路である。本実施形態では、表示制御回路２５０は、ＩＣチップの形態でフレキシブルプリント回路基板２４０に実装される。
【００２９】
フレキシブルプリント回路基板２４０は、樹脂材料で構成される可撓性基板の上に配線が印刷された回路基板であるため、折り曲げることが可能である。本実施形態では、フレキシブルプリント回路基板２４０を一点鎖線２４２で折り曲げ、フレキシブルプリント回路基板２４０と回路基板２００Ａの裏面側（表示回路２１０などが形成されていない側）とが重なるようにすることができる。これにより、液晶パネル２００及びフレキシブルプリント回路基板２４０をコンパクトに筐体１１０の内部に収納することができる。
【００３０】
図４は、第１実施形態における回路構成の概略を説明するための図である。前述のとおり、走査信号線駆動回路２２０に伝達される各種の制御信号は、表示制御回路２５０によって処理される。表示制御回路２５０は、スタートパルス等の制御信号を生成する場合もあるし、外部のシステム制御回路２７０から取得した制御信号に所定の信号処理を施す場合もある。また、表示制御回路２５０は、システム制御回路２７０から取得した映像信号に所定の信号処理を施すこともできる。
【００３１】
システム制御回路２７０は、表示制御回路２５０、バックライトユニット２６０、及び撮像ユニット１３０を統括して制御する。バックライトユニット２６０は、液晶パネル２００のバックライト及び該バックライト制御回路を含む。
【００３２】
本実施形態では、システム制御回路２７０が、撮像ユニット１３０の動作、表示回路２１０の動作、及びバックライトユニット２６０の動作の同期をとっている。これにより、撮像ユニット１３０を使用しないときには、表示画面１２０の全体に画像を表示し、撮像ユニット１３０を使用するときには、撮像対象の周囲にゴーストが発生しないように表示回路２１０を制御することができる。システム制御回路２７０による具体的な制御方法については後述する。
【００３３】
図５は、第１実施形態における液晶パネル２００の撮像領域１３０Ａ付近の構成を示す断面図である。具体的には、図５は、図１に示す撮像領域１３０Ａを含む線で切断した断面図に相当する。液晶パネル２００は、回路基板２００Ａ、液晶層２００Ｂ及び対向基板２００Ｃを含む。液晶パネル２００の上には、カバーガラス２８０が設けられている。なお、図示は省略しているが、液晶パネル２００の上面及び下面には、偏光板等の光学フィルムが配置されている。
【００３４】
液晶パネル２００の下面には、遮光性を有する接着フィルム２９０を用いてバックライトユニット２６０が配置される。図５に示すように、接着フィルム２９０は、撮像領域１３０Ａに対応する位置に開口部を有する。したがって、撮像ユニット１３０による撮像処理の妨げとはならない。
【００３５】
バックライトユニット２６０は、モールド部材２６１、反射シート２６２、第１導光板２６３、拡散シート２６４、第１プリズムシート２６５、第２プリズムシート２６６、遮光壁２６７、第２導光板２６８、及び光源２６９を含む。ただし、ここに挙げた構成部材はいずれも一例であり、バックライトユニット２６０の構成は、図５の構成に限られるものではない。
【００３６】
本実施形態のバックライトユニット２６０は、表示回路２１０のほぼ全域（すなわち、表示領域のほぼ全域）にわたって設けられた第１導光板２６３と、撮像領域１３０Ａに対応して局所的に設けられた第２導光板２６８とを有する。第１導光板２６３の側面には、図示しない光源が設けられている。また、第２導光板２６８の側面には、光源２６９が設けられている。第１導光板２６３の側面に配置された光源及び第２導光板２６８の側面に配置された光源２６９は、いずれもＬＥＤ光源であり、互いに独立に制御することができる。
【００３７】
図５に示すように、第１導光板２６３と第２導光板２６８との間には、遮光壁２６７が配置されている。そのため、第１導光板２６３の内部を伝達する光は、撮像領域１３０Ａに影響を与えない。したがって、表示装置１００は、撮像領域１３０Ａのみを局所的に暗くすることが可能である。例えば、通常の画像表示の際は、第１導光板２６３及び第２導光板２６８の両方に光を入射して、表示画面１２０の全域に画像を表示させる。他方、撮像素子１３２を用いて撮像を行う際は、光源２６９を消灯するとともに第１導光板２６３のみに光を入射して、表示画面１２０のうち撮像領域１３０Ａを局所的に暗くして撮像可能な状態とすることができる。
【００３８】
ところで、撮像を行う際、撮像素子１３２の動作に同期させて光源２６９を消灯することにより撮像領域１３０Ａを暗くすることができるが、それに合わせて撮像領域１３０Ａの内側に位置する画素を透過状態（光を透過する状態）に遷移させなければならない。すなわち、表示画面１２０の前方に位置する被写体からの光が撮像素子１３２に入射する状態とすることが必要である。このとき、ＲＧＢの各色に対応する各画素２１２は、それぞれＲＧＢの各色に対応するカラーフィルタ（図示せず）を備えている。そのため、表示画面１２０の前方から入射した可視光は、複数の画素２１２を通過する際に、ＲＧＢの各色に分離されて撮像素子１３２に入射する。この様子について図６を用いて説明する。
【００３９】
図６は、比較例として、撮像領域１３０Ａの画素２１２をすべて透過状態とした場合における各画素を通過する光の分布を示す平面図である。図６の左側に示すように、撮像領域１３０Ａには、Ｒ画素２１２Ｒ、Ｇ画素２１２Ｇ、及びＢ画素２１２Ｂがマトリクス状に配置されている。図６に示す画素配列は、同色の画素が列方向に連続的に並ぶストライプ配列である。なお、同じ色の画素には、それぞれ同じハッチングを施してある。
【００４０】
ここで、表示画面１２０の前方から撮像領域１３０Ａに対して可視光が入射したとする。Ｒ画素２１２Ｒには、赤色の光（以下「Ｒ光」という。）を透過するＲフィルタ３０８Ｒ（図３参照）が配置されているため、Ｒ画素２１２Ｒは、赤色の光を透過する。同様に、Ｇ画素２１２Ｇは、緑色の光（以下「Ｇ光」という。）を透過し、Ｂ画素２１２Ｂは、青色の光（以下「Ｂ光」という。）を透過する。したがって、撮像領域１３０Ａに入射した可視光は、図６の右側に示すように、２画素おきにＲ光、Ｇ光及びＢ光として透過する。すなわち、撮像素子１３２では、規則的な間隔Ｌを空けて入射するＲＧＢ各色の光の列として認識される。ここでいう「間隔」とは、ある色の光に着目した場合に、その色の光が透過する画素間の間隔（画素の中心線間の間隔）を指す。本明細書中では、この間隔を「透過ピッチ」と呼ぶ場合がある。
【００４１】
なお、厳密に言えば、例えばＲ光は、Ｒ画素２１２Ｒ以外の他の画素も通過し得る。しかしながら、Ｒ画素２１２Ｒ以外の他の画素を通過するＲ光の光量は、非常に僅かと考えられるため、実質的には、Ｒ光は、Ｒ画素２１２Ｒ以外を通過しないとみなして説明する。この点については、Ｒ光以外のＧ光及びＢ光についても同様である。
【００４２】
このとき、例えば、可視光が、透過ピッチＬでストライプ状に並ぶＲ画素２１２Ｒを透過することは、実質的に、Ｒ光が、間隔Ｌで規則的に配置されたスリットを通過することと等価である。したがって、可視光がＲ画素２１２Ｒを透過する際、Ｒ光の回折が起こり、それぞれのＲ画素２１２Ｒを通過したＲ光が互いに干渉する。同様の現象が、Ｇ光及びＢ光においても生じる。その結果、ＲＧＢ各色の光が互いに干渉し合い、撮像対象（被写体）の周囲にゴーストを生じさせてしまう場合がある。
【００４３】
そこで、本実施形態では、意図的に上述の透過ピッチを拡げることにより、光の回折を抑制し、結果としてゴーストの発生を低減している。さらに、本実施形態では、撮像領域１３０Ａを通過するＲＧＢ各色の光の分布を離散的なものとすることにより、ゴーストの発生を低減している。
【００４４】
図７は、第１実施形態における撮像領域１３０Ａの画素２１２の制御方法を説明するための平面図である。図７の左側に示すように、本実施形態では、撮像ユニット１３０の動作に合わせて、撮像領域１３０Ａに配置された画素を特定のパターン表示となるように制御する。具体的には、システム制御回路２７０は、撮像領域１３０Ａにおいて白表示画素３５０と黒表示画素３６０とが行方向及び列方向に交互に並んだ構成となるように、表示回路２１０を制御する。白表示画素３５０及び黒表示画素３６０は、それぞれ複数のサブ画素を含むメイン画素である。本明細書中では、白色で表示するように制御されたメイン画素、例えば内包するサブ画素がすべて透過するように制御されたメイン画素を「白表示画素３５０」と呼ぶ。また、黒色で表示するように制御されたメイン画素、例えば内包するすべてのサブ画素が遮光するように制御されたメイン画素を「黒表示画素３６０」と呼ぶ。図７では、黒表示画素３６０を構成する消灯された画素を「黒画素２１２Ｋ」と表す。なお、同じ色の画素には、それぞれ同じハッチングを施してある。
【００４５】
図７に示す構成の場合、撮像領域１３０Ａに入射した可視光は、図７の右側に示すように、５画素おきにＲ光、Ｇ光及びＢ光として通過する。例えば、Ｒ画素２１２Ｒの場合、実質的に黒画素とみなせるＧ画素２１２Ｇ及びＢ画素２１２Ｂに加えて、３つの黒画素２１２Ｋが配置されている。したがって、図７に示す隣接するＲ画素２１２Ｒの間の透過ピッチＬ１は、図６に示した隣接するＲ画素２１２Ｒの間の透過ピッチＬよりも長い。これにより、本実施形態の表示装置１００は、Ｒ光の回折を抑制することができる。これと同様に、Ｇ光及びＢ光についても回折を抑制することができる。したがって、本実施形態によれば、撮像対象の周囲におけるゴーストの発生を低減することができる。
【００４６】
さらに、本実施形態では、白表示画素３５０及び黒表示画素３６０を、行方向だけでなく列方向にも交互に並べているため、図７の右側に示すように、ＲＧＢ各色の光が離散的に撮像素子１３２に入射する構成となっている。このような構成とすることにより、撮像領域１３０Ａを透過する光の分布の連続性が乱され、光の回折が抑制される。
【００４７】
なお、本実施形態では、白表示画素３５０と黒表示画素３６０とを交互に並べた構成としたが、これに限られるものではない。例えば、隣接する白表示画素３５０の間に、２つ以上の黒表示画素３６０を配置して透過ピッチＬ１をさらに長くしてもよい。透過ピッチＬ１をどの程度長くすればよいかは透過する光の波長によっても変わるが、５０μｍ以上（好ましくは１００μｍ以上）の長さであることが好ましい。また、黒表示画素３６０の数が増えると、光の回折を抑制する効果は増すが、撮像領域１３０Ａを通過する光量が低下してしまう。しかしながら、外光の光量が大きければ撮像領域１３０Ａを通過する光量が低下しても撮像にはそれほど支障がない。したがって、外光の光量を照度センサ等（図示せず）により検出し、照度センサ等の検出値に応じて白表示画素３５０の間に配置する黒表示画素３６０の数を決定するように制御してもよい。
【００４８】
（第２実施形態）
本実施形態では、撮像ユニット１３０の動作時における撮像領域１３０Ａの画素２１２の構成について、第１実施形態とは異なる構成とした例について説明する。具体的には、本実施形態では、ＲＧＢ各色の画素の中に、白く点灯するサブ画素を混在させることにより、撮像領域１３０Ａを透過するＲＧＢ各色の透過ピッチの規則性を意図的に乱す例を示す。なお、本実施形態では、第１実施形態と異なる点に着目して説明を行う。したがって、第１実施形態と同じ構成については、同じ符号で示すことにより説明を省略する場合がある。
【００４９】
図８は、第２実施形態における撮像領域１３０Ａの画素２１２の構成を示す平面図である。図８の左側に示すように、本実施形態では、Ｂ画素２１２Ｂの一部を白く点灯するサブ画素（以下「白画素２１２Ｗ」という。）で置き換えた構成となっている。具体的には、列方向にＢ画素２１２Ｂと白画素２１２Ｗを交互に並べた構成となっている。本実施形態において、白画素２１２Ｗは、カラーフィルタを備えていない。すなわち、白画素２１２Ｗは、バックライトユニット２６０から入射した光をそのまま通過させる。逆に、液晶パネル２００に入射した外光もそのまま通過させる。
【００５０】
このような構成とした場合、撮像領域１３０Ａに入射した外光は、白画素２１２Ｗをそのまま通過して撮像素子１３２に検出される。したがって、例えば可視光のうちＲ光に着目すれば、図８の右側に示すように、Ｒ画素２１２Ｒが配置された位置（座標）に加えて、白画素２１２Ｗが配置された位置でもＲ光（実際には、可視光の中のＲ光成分）が検出される。そのため、Ｒ光の透過ピッチは、Ｌである部分とＬ２である部分が混在する。すなわち、撮像領域１３０Ａにおいて、Ｒ画素２１２Ｒ、Ｇ画素２１２Ｇ及びＢ画素２１２Ｂに対し、白画素２１２Ｗを混在させることにより、意図的に透過ピッチを乱すことができる。その結果、光の回折が抑制され、ゴーストの発生が低減される。
【００５１】
なお、本実施形態では、Ｂ画素２１２Ｂの一部を白画素２１２Ｗに置き換えているため、Ｂ光だけは透過ピッチが変化しない。しかし、Ｂ光の視感度は、Ｒ光及びＧ光の視感度よりも劣るため、Ｂ光の回折によるゴーストは視認されにくく、実用上問題の無いレベルであると言える。
【００５２】
本実施形態では、Ｂ画素２１２Ｂの一部を白画素２１２Ｗで置き換える例を示したが、Ｒ画素２１２Ｒ又はＧ画素２１２Ｇの一部を白画素２１２Ｗで置き換えてもよい。また、Ｒ画素２１２Ｒ及びＢ画素２１２Ｂの一部を白画素２１２Ｗで置き換えるなど、２色の画素の一部を白画素２１２Ｗで置き換えてもよい。
【００５３】
（第３実施形態）
本実施形態では、撮像ユニット１３０の動作時における撮像領域１３０Ａの画素の構成について、第１実施形態とは異なる構成とした例について説明する。具体的には、本実施形態では、行方向に隣接する同じ色の画素について、画素電極３０６の設計パターンを異なるものとした例を示す。なお、本実施形態では、第１実施形態と異なる点に着目して説明を行う。したがって、第１実施形態と同じ構成については、同じ符号で示すことにより説明を省略する場合がある。
【００５４】
図９は、第３実施形態における撮像領域１３０Ａの画素２１２の構成を示す平面図である。図９の左側に示すように、本実施形態では、隣接する同色の画素間において、画素電極３０６を構成する線状電極３０６ＡのＬ／Ｓ（ライン・アンド・スペース）が異なっている。例えば、図９の左側の図において、Ｒ画素２１２Ｒ１は、Ｌ／Ｓ＝３／７であり、Ｒ画素２１２Ｒ１に隣接するＲ画素２１２Ｒ２は、Ｌ／Ｓ＝４／６である。この点について、具体的な例を挙げて説明する。
【００５５】
図１０は、第３実施形態における画素電極３０６の構成を示す平面図である。具体的には、図１０（Ａ）は、図９に示すＲ画素２１２Ｒ１の画素電極３０６の構成を示している。図１０（Ｂ）は、図９に示すＲ画素２１２Ｒ２の画素電極３０６の構成を示している。なお、ここではＲ画素２１２Ｒについて説明するが、Ｇ画素２１２Ｇ及びＢ画素２１２Ｂについても同様である。
【００５６】
図１０（Ａ）に示すように、Ｒ画素２１２Ｒ１において、画素電極３０６は、薄膜トランジスタ３０２と電気的に接続されている。画素電極３０６は、櫛のようなパターン形状を有する。具体的には、平面視における画素電極３０６は、隣接して配置された複数の線状電極３０６Ａが、それぞれ端部で相互に接続された形状を有する。本実施形態において、Ｒ画素２１２Ｒ１の線状電極３０６Ａの線幅は、３μｍであり、隣接する線状電極３０６Ａの間隔は、７μｍである。
【００５７】
他方、図１０（Ｂ）に示すように、Ｒ画素２１２Ｒ２の線状電極３０６Ａの線幅は、４μｍであり、隣接する線状電極３０６Ａの間隔は、６μｍである。このように、本実施形態では、Ｒ画素２１２Ｒ１と、隣接するＲ画素２１２Ｒ２との間において、画素電極３０６を構成する線状電極３０６ＡのＬ／Ｓが異なっている。
【００５８】
このように、隣接する同色の画素間において、画素電極３０６を構成する線状電極３０６ＡのＬ／Ｓ（すなわち、画素電極３０６の設計パターン）を異ならせることにより、画素を光が通過する際の回折条件を異ならせることができる。隣接する同色の画素間で回折条件を異ならせると、それらの画素間での光の干渉を抑制することができる。すなわち、実質的に、透過ピッチを長くした場合と同等の効果を得ることができる。
【００５９】
例えば、図９の右側に示す図において、Ｒ画素２１２Ｒ１に隣接する同色の画素は、Ｒ画素２１２Ｒ２であるが、回折条件が異なるため、Ｒ画素２１２Ｒ１及びＲ画素２１２Ｒ２を透過したＲ光の干渉は、実質的に無視することができる。したがって、Ｒ光に関する透過ピッチは、例えばＲ画素２１２Ｒ１と隣接するＲ画素２１２Ｒ１との間の間隔Ｌ３とみなすことができる。このように、隣接する同色の画素間で回折条件を異ならせることにより、実質的に透過ピッチを長くすることができる。
【００６０】
なお、本実施形態では、行方向に隣接する同じ色の画素について、画素電極３０６の設計パターンを異なるものとする例を示したが、列方向に隣接する同じ色の画素についても同様に、画素電極３０６の設計パターンを異ならせてもよい。すなわち、行方向及び列方向に隣接する同じ色の画素について、画素電極３０６の設計パターンを異なるものとすることができる。また、本実施形態では、２種類の設計パターンを用いる例を示したが、３種類以上の設計パターンを用いてもよい。
【００６１】
（第４実施形態）
本実施形態では、撮像ユニット１３０の動作時における撮像領域１３０Ａの画素の構成について、第１実施形態とは異なる構成とした例について説明する。具体的には、本実施形態では、撮像領域１３０Ａにおける画素と撮像領域１３０Ａ以外の領域における画素との間で、画素電極３０６の線状電極３０６Ａ間の間隔を異なるものとした例を示す。なお、本実施形態では、第１実施形態と異なる点に着目して説明を行う。したがって、第１実施形態と同じ構成については、同じ符号で示すことにより説明を省略する場合がある。
【００６２】
図１１は、第４実施形態における画素電極３０６の構成を示す平面図である。具体的には、図１１（Ａ）は、撮像領域１３０Ａ以外の領域（すなわち、表示画面１２０のほぼ全域）におけるＲ画素２１２Ｒの画素電極３０６の構成を示している。図１１（Ｂ）は、撮像領域１３０ＡにおけるＲ画素２１２Ｒａの画素電極３０６の構成を示している。
【００６３】
図１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）に示すように、撮像領域１３０Ａと撮像領域１３０Ａ以外の領域とで線状電極３０６Ａの間隔Ｐが異なる。具体的には、図１１（Ｂ）に示すように、撮像領域１３０Ａに配置されるＲ画素２１２Ｒｂにおける線状電極３０６Ａの間隔Ｐ２が、図１１（Ａ）に示す撮像領域１３０Ａ以外の領域に配置されるＲ画素２１２Ｒａにおける線状電極３０６Ａの間隔Ｐ１よりも広くなっている。ここでいう「間隔」とは、隣接する線状電極間の間隔（線状電極の中心線間の間隔）を指す。本明細書中では、この間隔を「電極ピッチ」と呼ぶ場合がある。
【００６４】
本発明者らの知見では、電極ピッチが密であるほど光の回折が強くなる傾向にある。そこで、本実施形態では、撮像領域１３０Ａに配置される画素の電極ピッチを意図的に広くすることにより、画素内を通過する光の回折を抑制する。電極ピッチを広くするためには、撮像領域１３０Ａ以外の領域における画素に比べて、線状電極３０６Ａの間隔を広げたり、線状電極３０６Ａの本数を減らしたりすればよい。
【００６５】
なお、電極ピッチを広げれば広げるほど光の回折を抑制することができるが、光の回折条件は、波長に応じて異なるため、ＲＧＢの各色の光について個別に最適な条件を設定することが望ましい。特に、波長の短いＢ光ほど回折が強くなるため、Ｂ画素２１２Ｂの電極ピッチは、Ｒ画素２１２Ｒ及びＧ画素２１２Ｇよりも大きく設定することが望ましい。
【００６６】
他方、画素内において線状電極３０６Ａの電極ピッチを広げると、画素内に配置する線状電極３０６Ａの本数が少なくなる。線状電極３０６Ａの本数が減ると、画素の透過率が低下する。したがって、本実施形態を適用した場合、撮像領域１３０Ａに配置された画素の透過率が低下する場合がある。特に、一般的には、Ｂ光を透過するカラーフィルタ（図３のＢフィルタ３０８Ｂ）の透過率が低いため、Ｂ画素２１２Ｂが暗くなりやすい。そこで、本実施形態では、Ｒ画素２１２Ｒ、Ｇ画素２１２Ｇ、及びＢ画素２１２Ｂの面積をそれぞれ異なるものとしている。
【００６７】
図１２は、第４実施形態における撮像領域１３０Ａの画素２１２の構成を示す平面図である。図１２の左側に示すように、本実施形態では、Ｒ画素２１２Ｒ、Ｇ画素２１２Ｇ、及びＢ画素２１２Ｂの面積がそれぞれ異なっている。具体的には、Ｒ画素２１２Ｒの面積が最も小さく、次いでＧ画素２１２Ｇ、Ｂ画素２１２Ｂの順に大きくなっている。このように、本実施形態では、線状電極３０６Ａの本数を減らす（電極ピッチを広くする）ことに伴い、透過率が低下した場合に、その低下を補填するように画素面積を増やす構成としている。したがって、本実施形態では、最も透過率の低下の影響を受けやすいＢ画素２１２Ｂの面積を最も大きくしている。
【００６８】
なお、本実施形態では、Ｂフィルタ３０８Ｂの透過率が最も低いことを前提として説明したが、Ｒフィルタ３０８Ｒ、Ｇフィルタ３０８Ｇ及びＢフィルタ３０８Ｂのそれぞれの透過率が同程度であれば、画素面積を異ならせなくても問題はないといえる。すなわち、本実施形態において、ＲＧＢ各色について画素面積を異ならせることは必須の構成ではない。
【００６９】
また、本実施形態では、Ｒ画素２１２Ｒの面積が最も小さく、次いでＧ画素２１２Ｇ、Ｂ画素２１２Ｂの順に大きくなっているが、これに限られるものではない。画素面積の大小関係については、各画素における透過率の低下は、電極ピッチをどのように設定するかによって変化する。したがって、ＲＧＢ各色に対応する画素の電極ピッチを広くしたことに伴う各画素の透過率の低下に基づいて、各画素の面積の大小関係を決定すればよい。
【００７０】
本発明の実施形態として上述した各実施形態は、相互に矛盾しない限りにおいて、適宜組み合わせて実施することができる。各実施形態の表示装置を基にして、当業者が適宜構成要素の追加、削除もしくは設計変更を行ったもの、又は、工程の追加、省略もしくは条件変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。
【００７１】
また、上述した各実施形態の態様によりもたらされる作用効果とは異なる他の作用効果であっても、本明細書の記載から明らかなもの、又は、当業者において容易に予測し得るものについては、当然に本発明によりもたらされるものと解される。
【符号の説明】
【００７２】
１００…表示装置、１１０…筐体、１２０…表示画面、１３０…撮像ユニット、１３０Ａ…撮像領域、１３２…撮像素子、２００…液晶パネル、２００Ａ…回路基板、２００Ｂ…液晶層、２００Ｃ…対向基板、２１０…表示回路、２１２…画素、２１２Ｂ…Ｂ画素、２１２Ｇ…Ｇ画素、２１２Ｋ…黒画素、２１２Ｒ…Ｒ画素、２１２Ｗ…白画素、２１４…走査信号線、２１６…映像信号線、２２０…走査信号線駆動回路、２３０…端子部、２４０…フレキシブルプリント回路基板、２５０…表示制御回路、２６０…バックライトユニット、２６１…モールド部材、２６２…反射シート、２６３…第１導光板、２６４…拡散シート、２６５…第１プリズムシート、２６６…第２プリズムシート、２６７…遮光壁、２６８…第２導光板、２６９…光源、２７０…システム制御回路、２８０…カバーガラス、２９０…接着フィルム、３０１…支持基板、３０２…薄膜トランジスタ、３０３…平坦化膜、３０４…共通電極、３０５…絶縁層、３０６…画素電極、３０６Ａ…線状電極、３０７…液晶層、３０８Ｂ…Ｂフィルタ、３０８Ｇ…Ｇフィルタ、３０８Ｒ…Ｒフィルタ、３０９…遮光膜、３１０…対向基板、３５０…白表示画素、３６０…黒表示画素
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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