(57)【要約】【課題】額縁領域近傍において、良好な光検出精度を確保することが可能な表示パネルを提供する。【解決手段】表示装置１は、表示画面のうちの有効表示領域Ｂに表示画素としての液晶素子を有し、有効表示領域Ｂの周辺の額縁領域Ａには、非可視光を選択的透過して可視光を遮断する非可視光透過ブラック２４が配置されたものである。少なくとも有効表示領域Ｂには、所定のピッチで非可視光を検出するフォトセンサ１２Ｂが配設されている。位置判定部では、フォトセンサ１２Ｂからの出力に基づいて、表示画面に接触した指２の位置を判定する。額縁領域Ａに非可視光を透過させる非可視光透過ブラック２４が設けられていることにより、有効表示領域Ｂの額縁領域Ａとの境界付近における光検出強度の低下を抑制することができる。【選択図】図２
2010152072.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示画面のうちの有効表示領域に配置された画像表示素子と、
前記有効表示領域の周辺の額縁領域に配置され、非可視光を透過して可視光を遮断する遮光層と、
少なくとも前記有効表示領域に配置され、非可視光を検出する光検出素子と
を備えた表示パネル。
【請求項２】
前記光検出素子は、前記有効表示領域および前記額縁領域の双方に配置されている
請求項１に記載の表示パネル。
【請求項３】
前記画像表示素子は液晶素子により構成されている
請求項１に記載の表示パネル。
【請求項４】
前記液晶素子は、
複数の表示画素電極と、
前記表示画素電極に対向して設けられた共通電極と、
可視光に基づいて画像表示を行う液晶層と
を有する請求項３に記載の表示パネル。
【請求項５】
前記額縁領域に、
液晶層と、
前記液晶層に電圧を印加して黒表示を行うための一対の電極と
を有する請求項３に記載の表示パネル。
【請求項６】
前記有効表示領域に、複数色のカラーフィルタ層と、非可視光を透過して可視光を遮断する第２の遮光層とが配置され、
前記第２の遮光層の下方に前記光検出素子が配置されている
請求項１に記載の表示パネル。
【請求項７】
前記有効表示領域に、複数色のカラーフィルタ層と、非可視光を透過して可視光を遮断する第２の遮光層とが配置され、
前記第２の遮光層の下方に前記光検出素子が配置され、
前記第２の遮光層に対応する領域に、
液晶層と、
前記液晶層に電圧を印加して黒表示を行うための一対の電極とを有する
請求項３に記載の表示パネル。
【請求項８】
前記画像表示素子は、可視光を発する有機ＥＬ（Electro Luminescence）層を有する
請求項１に記載の表示パネル。
【請求項９】
前記非可視光は赤外光である
請求項１に記載の表示パネル。
【請求項１０】
前記画像表示素子は、非可視光を発する有機ＥＬ層を有し、
前記有機ＥＬ層の光出射側に、前記有機ＥＬ層から発せられた非可視光の一部を可視光に変換する色変換層が配置されている
を有する請求項１に記載の表示パネル。
【請求項１１】
前記非可視光は紫外光である
請求項１０に記載の表示パネル。
【請求項１２】
前記遮光層は、有機顔料を分散させた樹脂層により構成されている
請求項１に記載の表示パネル。
【請求項１３】
前記遮光層は、互いに異なる色の複数のカラーフィルタ層を積層したものである
請求項１に記載の表示パネル。
【請求項１４】
前記光検出素子からの出力に基づいて、前記表示画面に接触または近接した物体の位置を判定する位置判定部とを備えた
請求項１に記載の表示パネル。
【請求項１５】
前記位置判定部は、前記光検出素子により検出された非可視光の強度分布に基づいて、物体の重心座標を算出することにより物体の位置を判定する
請求項１に記載の表示パネル。
【請求項１６】
前記光検出素子は、前記有効表示領域にのみ配置され、
前記位置判定部は、前記物体の大きさまたは形状に関する情報を用いて、算出した重心座標を補正する
請求項１５に記載の表示パネル。
【請求項１７】
非可視光と可視光とを発する光源と、
表示画面のうちの有効表示領域に配置された画像表示素子と、
前記有効表示領域の周辺の額縁領域に配置され、前記光源からの非可視光を透過して前記可視光を遮断する遮光層と、
少なくとも前記有効表示領域に配置され、前記非可視光を検出する光検出素子と
を備えたモジュール。
【請求項１８】
非可視光と可視光とを発する光源と、
表示画面のうちの有効表示領域に配置された画像表示素子と、
前記有効表示領域の周辺の額縁領域に配置され、前記光源からの非可視光を透過して前記可視光を遮断する遮光層と、
少なくとも前記有効表示領域に配置され、前記非可視光を検出する光検出素子と
を搭載した電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶素子や有機ＥＬ素子等を用いて画像を表示すると共に、ユーザの指等の位置を入力することが可能な表示パネルおよびこれを用いたモジュール並びに電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話や携帯情報端末（ＰＤＡ：Personal Digital Assistant）、デジタルスチルカメラ、ＰＣ（Personal Computer）モニタおよびテレビなどに使用される表示装置では、表示画素として、液晶素子や有機電界発光（ＥＬ：Electro Luminescence）素子などが用いられている。このような表示画素は、基板上にＴＦＴ（Thin Film Transistor；薄膜トランジスタ）などの駆動用のトランジスタと共にマトリクス状に配置されている。
【０００３】
他方、上記ＴＦＴと同層にフォトセンサを形成することにより、ユーザの指やスタイラスなどの位置検出を可能にした表示装置（タッチパネル）が提案されている（例えば、特許文献１，２）。ところが、これら特許文献１，２に記載の表示装置では、指などの位置を認識するために、外光や画像表示光によって生じる影を利用している。このため、暗闇や、表示装置からの出射光がない場合、すなわち黒表示の場合には、位置検出が困難であった。
【０００４】
【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２００６−３０１８６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、外光や画像表示光ではなく、非可視光（紫外光または赤外光）を、位置検出用の光として用いた手法が提案されている（例えば、特許文献３参照）。このような表示装置では、画像表示を行う有効表示領域を取り囲むように、額縁領域が形成されている。これらのうち有効表示領域には、画像表示素子と共に非可視光を検出するフォトセンサが設けられ、額縁領域には遮光層が形成されている。このような構成により、可視光に基づいて画像表示が行われる一方、物体の表面で拡散反射した非可視光が各フォトセンサにより検出され、物体の位置が特定される。
【０００６】
しかしながら、上記のような表示装置では、有効表示領域の額縁領域との境界付近において光検出強度が低下し、光検出精度を十分に確保することができず、改善の余地があった。
【０００７】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、額縁領域近傍において、良好な光検出精度を確保することが可能な表示パネルおよびこれを用いたモジュール並びに電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の表示パネルは、表示画面のうちの有効表示領域に配置された画像表示素子と、有効表示領域の周辺の額縁領域に配置され、非可視光を透過して可視光を遮断する遮光層と、少なくとも有効表示領域に配置され、非可視光を検出する光検出素子とを備えたものである。また、本発明のモジュールは、非可視光と可視光とを発する光源と上記本発明の表示パネルとを備えたものである。本発明の電子機器は、上記本発明のモジュールを搭載したものである。
【０００９】
本発明の表示パネル、モジュールおよび電子機器では、画像表示素子により有効表示領域に画像が表示される一方、装置上方に指やスタイラスなどの物体が接触または近接すると、物体の表面において非可視光が拡散反射し、この反射光が光検出素子により検出される。このとき、有効表示領域周辺の額縁領域に設けられた遮光層が、非可視光を透過して可視光を遮断することにより、額縁領域の近傍に物体が接触または近接している場合に、光源および物体からの反射光が額縁領域の遮光層によって遮断されにくくなる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の表示パネル、モジュールおよび電子機器によれば、光検出素子を少なくとも有効表示領域に配置すると共に、有効表示領域周辺の額縁領域に、非可視光を透過して可視光を遮断する遮光層を設けたので、額縁領域の近傍に物体が接触または近接している場合にも、光源および物体からの非可視光が額縁領域において遮断されにくくすることができる。このとき、光検出素子と物体の表面との間には一定の距離があるため、額縁領域の近傍に設けられた光検出素子は額縁領域側から拡散反射してくる光をも検出する。従って、上記のように額縁領域の遮光層が非可視光を透過させることにより、特に有効表示領域の額縁領域との境界付近における光検出強度の低下を抑制することができる。よって、額縁領域近傍において、良好な光検出精度を確保することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１２】
［第１の実施の形態］
図１は、第１の実施の形態に係る表示装置１を上面（表示パネル１Ａの側）からみた模式図である。図２は、図１のＩ−Ｉ線における矢視断面図であり、額縁領域Ａと有効表示領域Ｂの境界付近の領域について示したものである。表示装置１は、画像を表示する画面上に接触または近接した指などの位置に関する情報を出力することが可能な表示装置であり、表示パネル１Ａ、バックライト４０、および位置判定部（図示せず）とから構成されている。表示パネル１Ａでは、表示画面に矩形状の有効表示領域Ｂが設けられ、この有効表示領域Ｂの周辺の領域が額縁領域Ａとなっている。このよう表示パネル１Ａの端部には、例えばＴＦＴ（Thin Film Transistor；薄膜トランジスタ）基板１０上の配線が延長されて露出した領域２１０が設けられており、図示しない外部接続端子が形成されている。この外部接続端子には、信号の入出力のためのフレキシブルプリント配線基板（ＦＰＣ；Flexible Printed Circuit）（図示せず）などが接続される。このＦＰＣ上には、位置判定部としての各種回路や記憶素子等が集積されたＩＣ（Integrated Circuit：集積回路）チップが配設される。あるいは、ＴＦＴ基板１０の配線上にＩＣチップが配設され、その外側にＦＰＣが接続されていてもよい。
【００１３】
額縁領域Ａには、画像表示用のドライバとなる信号線駆動回路や走査線駆動回路などの周辺回路（図示せず）が形成されている。有効表示領域Ｂは、例えばＲ，Ｇ，Ｂの３原色の表示画素（画像表示素子）がマトリクス状に配設されたものであり、本実施の形態では、この表示画素として液晶表示素子を用いている。これらの額縁領域Ａおよび有効表示領域Ｂは、ＴＦＴ基板１０とＣＦ（Color Filter）基板２０との間に液晶層３０を封止して構成され、ＴＦＴ基板１０の下方にバックライト４０を有している。ＴＦＴ基板１０の光入射側には偏光板１７、ＣＦ基板２０の光出射側には偏光板２５がそれぞれ貼り合わせられている。以下、ＴＦＴ基板１０、ＣＦ基板２０、液晶層３０およびバックライト４０の具体的な構成について、各領域ごとに説明する。
【００１４】
（有効表示領域Ｂ）
まず、有効表示領域Ｂにおける各構成要素について説明する。有効表示領域Ｂでは、ＴＦＴ基板１０において、ガラスなどよりなる基板１１上に、複数のＴＦＴ１２Ａと複数のフォトセンサ１２Ｂ（光検出素子）とが所定のピッチで配設されている。ＴＦＴ１２Ａは、上記複数の表示画素を、例えばアクティブマトリクス方式により駆動するためのものであり、後述の画素電極１６Ａに接続されている。フォトセンサ１２Ｂは、半導体のＰＮ接合部に光を照射したときに、電流や電圧を検出することが可能な光検出素子であり、例えばシリコン半導体を用いたＰＩＮフォトダイオードやＰＤＮ（Photo sensitive doped layer : Ｐ−doped−Ｎ)などから構成されている。このフォトセンサ１２Ｂは、非可視光透過ブラック２３の下方に設けられている。
【００１５】
ＴＦＴ１２Ａおよびフォトセンサ１２Ｂは、例えば基板１１上の同層に、同一の薄膜プロセスにより形成することが可能である。なお、これらＴＦＴ１２Ａおよびフォトセンサ１２Ｂの詳細な構成については後述する。
【００１６】
基板１１上には、上記ＴＦＴ１２Ａおよびフォトセンサ１２Ｂの凹凸を平坦化させるための平坦化層１３が形成されている。平坦化層１３上には、共通電極１４と複数の画素電極１６Ａとが、絶縁膜１５を介して対向するように設けられている。このうち、共通電極１４は、各表示画素に共通の電極として、画素電極１６Ａは表示画素ごとに分離してそれぞれ配設されている。本実施の形態では、各画素電極１６Ａは、例えば櫛歯状にパターニングされている。これにより、後述の液晶層３０と共に、横電界モード、例えばＦＦＳ（フリンジフィールドスイッチング）モードや、ＩＰＳ（インプレーンスイッチング）モード等の表示駆動がなされるようになっている。
【００１７】
このような画素電極１６Ａと同層には、後述の非可視光透過ブラック２３に対応する領域に、黒表示用電極１６Ｂが設けられている。この黒表示用電極１６Ｂは、共通電極１４に対向して設けられ、図示しない駆動用素子により液晶層３０に入射する可視光を遮断して、常時黒表示を行うためのものである。すなわち、液晶層３０を黒表示とする一定の電圧を印加できるようになっている。なお、この黒表示用電極１６Ｂおよび後述の黒表示用電極１６Ｃは、上記画素電極１６Ａと同層に、同一のプロセスにより形成することができる。また、上記のように、黒表示用電極１６Ｂを配設して、黒表示用の電圧を印加するようにしてもよいが、例えばＦＦＳモードの場合には、この黒表示用電極１６Ｂを設けずに、共通電極１４を用いて電圧を印加するようにしてもよい。
【００１８】
ＣＦ基板２０では、ガラスなどよりなる基板２１の一面に、カラーフィルタ層２２と、非可視光透過ブラック２３（第２の遮光層）とが周期的に配列して形成されている。カラーフィルタ層２２は、例えば、赤色のカラーフィルタ層２２Ｒ、緑色のカラーフィルタ層２２Ｇおよび青色のカラーフィルタ層２２Ｂから構成され、これら３色のカラーフィルタ層２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂが各表示画素（画素電極１６Ａ）に対応して設けられている。非可視光透過ブラック２３は、遮光用のブラックマトリクスとして機能するものであり、表示コントラストを高めるために設けられる。但し、本実施の形態では、この非可視光透過ブラック２３は、可視光を遮断する一方、非可視光を透過させるようになっており、例えば後述の非可視光透過ブラック２４（遮光層）と同様の材料により構成されている。
【００１９】
２枚の偏光板１７，２５は、クロスニコルの状態で配置される。偏光板１７は、バックライト４０の側から入射する可視光のうち、特定の偏光成分を選択的に透過させて液晶層３０へ入射させる偏光子である。偏光板２５は、偏光板１７を透過する光と直交する偏光成分を透過させて、表示光を上方へ出射させる検光子である。
【００２０】
液晶層３０は、電界の状態に応じてそこを通過する光を変調するものであり、例えばＦＦＳモードやＩＰＳモードなどの横電界モードの液晶を用いることができる。この液晶層３０は、ＴＦＴ基板１０とＣＦ基板２０との間に、有効表示領域Ｂから有効表示領域Ｂに近接する額縁領域Ａにわたって形成されている。なお、液晶層３０とＴＦＴ基板１０との間、および液晶層３０とＣＦ基板２０との間には、それぞれ図示しない配向膜が形成されている。また、額縁領域Ａの周縁部には図示しない封止層により液晶層３０が封止されている。
【００２１】
バックライト４０は、表示パネル１Ａを照明する光源であり、その光出射面が、有効表示領域Ｂおよび額縁領域Ａの全面に向かい合うように配置されている。このバックライト４０は、可視光に加えて非可視光を出射させるようになっている。ここで、図３にバックライト４０の断面模式図を示す。このように、バックライト４０は、例えば、平板状の導光板４１の両端位置に、非可視光Ｌ１を発する非可視光源４２Ａと、可視光Ｌ２を発する可視光源４２Ｂとを配設したものである。非可視光源４２Ａおよび可視光源４２Ｂとしては、それぞれ例えば発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）などを用いることができる。このような構成により、非可視光源４２Ａから発せられた非可視光Ｌ１と、可視光源４２Ｂから発せられた可視光Ｌ２は、それぞれ導光板４１内を伝播したのち、ＴＦＴ基板１０側の一面から取り出される。
【００２２】
但し、非可視光Ｌ１は、可視光Ｌ２以外の光、すなわち人間の目に感度がある波長域（例えば３８０ｎｍ〜７８０ｎｍ）以外の波長の光である。例えば、可視光Ｌ２より短波長側の紫外光や、長波長側の赤外光などである。特に、紫外光としては近紫外領域（３００ｎｍ〜３８０ｎｍ）、赤外光としては、Ｓｉフォトダイオードの感度とマッチングする近赤外領域（７８０ｎｍ〜１１００ｎｍ）の光を用いることが望ましい。但し、表示パネル１Ａの両面に設けられた偏光板１７，２５は、可視および近紫外領域においては偏光特性を有するため、その分透過率が低下して検出光量が少なくなり、また画素電位に応じて変調された画像光に依存してしまう。一方、近赤外領域においては、偏光特性が失われるため、検出光量の低減を抑制することができ、また画像光にも依存しない。このため、本実施の形態のように、偏光板を必要とする液晶素子を用いた場合には、非可視光として近赤外光を用いることが望ましい。
【００２３】
（額縁領域Ａ）
続いて、額縁領域Ａにおける各構成要素について説明する。額縁領域Ａでは、ＴＦＴ基板１０において、基板１１上に、上記有効表示領域Ｂと同様のフォトセンサ１２Ｂが所定のピッチで配設されている。各フォトセンサ１２Ｂは、額縁領域Ａから有効表示領域Ｂにわたって、等間隔で配設されることが望ましい。また、特に後述の重心補正を行わない場合には、フォトセンサ１２Ｂは、額縁領域Ａにおいて、フォトセンサ１２Ｂから偏光板２５の表面（モジュール表面）までの距離と同程度の間隔で配設されていることがより望ましい。これは、観測光は、指などの表面で拡散反射し、フォトセンサ１２Ｂからモジュール表面までの距離と同程度拡がるためである。これらのフォトセンサ１２Ｂは、上記有効表示領域Ｂから延在する平坦化層１３によって平坦化されている。    
【００２４】
平坦化層１３上には、共通電極１４が有効表示領域Ｂから延在しており、同じく有効表示領域Ｂから延在する絶縁膜１５を介して、黒表示用電極１６Ｃが共通電極１４に対向して配置されている。黒表示用電極１６Ｃは、上記黒表示用電極１６Ｂと同様、液晶層３０に入射する可視光を遮断して、常時黒表示を行うためのものである。なお、この黒表示用電極１６Ｃについても、上記黒表示用電極１６Ｂと同様、例えばＦＦＳモードの場合には、黒表示用電極１６Ｃを設けずに、共通電極１４を用いて黒表示用の電圧を印加するようにしてもよい。また、黒表示用電極１６Ｂと黒表示用電極１６Ｃとのどちらか一方を配設するようにしてもよい。さらに、これらの黒表示用電極１６Ｂおよび黒表示用電極１６Ｃは、それぞれ個別に駆動してもよいが、一括して駆動するようにしてもよい。
【００２５】
ＣＦ基板２０では、基板２１上の額縁領域Ａのほぼ全域にわたって、非可視光透過ブラック２４が形成されている。非可視光透過ブラック２４は、可視光を遮断する一方、非可視光を透過させるものである。但し、可視光を完全に遮断していなくとも、非可視光を選択的に透過させるように構成されていればよい。また、非可視光として、バックライト４０より赤外光を供給する場合には、赤外光を選択的に透過させ、バックライト４０より紫外光を供給する場合には、紫外光を選択的に透過するように構成されていれば足りる。
【００２６】
この非可視光透過ブラック２４は、例えば感光性を有するレジスト材料に、特定の波長領域の光を選択的に透過、遮断する顔料を分散させた顔料分散レジストを用いることができる。レジスト材料としては、アクリル系、ポリイミド系、ノボラック系等が挙げられる。顔料としては、製造プロセスにおいて耐熱性および耐光性を有し、カラーフィルタなどに使用される顔料分散レジストで、近赤外光を透過する性質を有するものが挙げられる。具体的には、赤色（Red）、黄色（Yellow）、橙色（Orange）を示すアゾ顔料、青色（Blue）、緑色（Green）を示すフタロシアニン顔料、および紫色（Violet）を示すジオキサジン顔料などのうち、少なくとも一種を含むものである。あるいは、有機系黒色の顔料を用いるようにしてもよい。このような顔料分散レジストは、基板２１上に塗布したのち、露光、現像、ベーク等のプロセスを経ることにより形成することができる。また、上記有効表示領域Ｂの非可視光透過ブラック２３についても、同様の材料、同様のプロセスにより形成することができる。
【００２７】
液晶層３０およびバックライト４０は、上記有効表示領域Ｂと同様である。
【００２８】
続いて、図４および図５を参照して、ＴＦＴ基板１０の詳細な構成について説明する。図４は、ＴＦＴ基板１０において、基板１１（図４には図示せず）上に形成されたＴＦＴ１２Ａとフォトセンサ１２Ｂとの境界付近の拡大断面図である。図５は、シリコン半導体の光感度を説明するための特性図である。以下、ＴＦＴ１２Ａおよびフォトセンサ１２Ｂのそれぞれの構成要素について説明する。
【００２９】
（ＴＦＴ１２Ａ）
ＴＦＴ１２Ａでは、基板１１上に画素Ｔｒ．ゲート１２１が配設されており、この画素Ｔｒ．ゲート１２１を覆うようにゲート絶縁膜１８が形成されている。ゲート絶縁膜１８上には、駆動時にチャネルとなるＰ−ドープ層１２４、ＬＤＤ層１２３Ａ，１２３ＢおよびＮ＋ドープ層１２２Ａ，１２２Ｂが形成されている。これらのＰ−ドープ層１２４、ＬＤＤ層１２３Ａ，１２３ＢおよびＮ＋ドープ層１２２Ａ，１２２Ｂは共通の、例えばｐ−Ｓｉ（ポリシリコン）により構成され、不純物ドープ量の制御により得られるものである。Ｎ＋ドープ層１２２Ａ，１２２Ｂはそれぞれ、層間膜１９を介して配設されるソース電極１２５およびドレイン電極１２６に電気的に接続されている。層間膜１９上には、更に表示信号線１２７が設けられ、これらのソース電極１２５、ドレイン電極１２６および表示信号線１２７を覆うように平坦化層１３が形成されている。
【００３０】
平坦化層１３上には、絶縁膜１５を介して共通電極１４と画素電極１６Ａとが配置されている。共通電極１４は、スリット１４１によって、画素上とセンサ上が電気的に絶縁されており、センサ上に画素共通電位とは異なる電位を与えることにより、常時センサ上の液晶層３０を黒表示させることが可能となっている。画素電極１６Ａの平面形状は、繰り返し形成されているスリット１６１により櫛歯状となっており、この櫛歯状電極と共通電極１４との間の電位差により液晶層３０に横電界を印加することが可能となっている。
【００３１】
（フォトセンサ１２Ｂ）
フォトセンサ１２Ｂでは、基板１１上にセンサゲート１３１が配設されており、このセンサゲート１３１を覆うようにゲート絶縁膜１８が形成されている。ゲート絶縁膜１８上には、駆動時に活性領域となる領域１３３およびＰ＋ドープ層１３２Ａ、Ｎ＋ドープ層１３２Ｂが形成されている。これらの領域１３３およびＰ＋ドープ層１３２Ａ、Ｎ＋ドープ層１３２Ｂは共通の、例えばｐ−Ｓｉにより構成され、不純物ドープ量の制御により得られるものである。Ｎ＋ドープ層１３２Ｂは、層間膜１９を介して配設されるセンサ電源配線１３５に電気的に接続されている。層間膜１９上には、更にＧＮＤ１３４およびセンサ信号線１３６が設けられ、これらのＧＮＤ１３４、センサ電源配線１３５およびセンサ信号線１３６を覆うように平坦化層１３が形成されている。これにより、Ｐ＋ドープ層１３２Ａ、領域１３３およびＮ＋ドープ層１３２ＢからなるＰＮ接合に逆電圧を印加した状態で、光が領域１３３に当たると、キャリアが分離して光電流を生じる。これが、Ｐ+ドープ層１３２Ａにつながれた補助容量（図示せず）の電位を変化させ、補助容量に電気的に接続されたセンサ信号線１３６を通して、電位が読み出される。
【００３２】
このようなフォトセンサ１２Ｂは、次のようなシリコン半導体により構成されている。例えば、ポリシリコン（ｐ−Ｓｉ：多結晶シリコン）、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ：非結晶シリコン）およびマイクロシリコン（μ−Ｓｉ：微結晶シリコン）等である。ここで、各シリコン半導体の光子エネルギー（ｅＶ）に対する吸収係数（ｃｍ-1）は、例えば図５に示したような特性を示す。これらのシリコン半導体のうち、上記非可視光Ｌ１として例えば赤外光を用いる場合には、赤外光に対応する領域Ｓ（１．０ｅＶ〜１．６ｅＶ）に感度を有するポリシリコン（粒径：数１０μｍ以上）やマイクロシリコン（粒径：数１０ｎｍ以上）を用いることが望ましい。なお、図５に示したＣ−Ｓｉはクリスタルシリコンを示す。
【００３３】
表示パネル１Ａに接続されたＦＰＣ上あるいはＴＦＴ基板１０の配線上のＩＣチップには、上述したように位置判定部（図示せず）が設けられている。この位置判定部は、フォトセンサ１２Ｂからの出力に基づいて、物体（指２）の位置の判定を行うものである。具体的には、位置判定部は、モジュール構造パラメータ等の補正パラメータを格納する不揮発性メモリ（Non-volatile memory）、フォトセンサ１２Ｂからの出力信号（アナログ信号）のアナログ／デジタル変換を行うＡＤコンバータ、デジタル化された画像生信号やノイズ除去後の画像信号を格納するＳＲＡＭなどの揮発性メモリ（volatile memory）、およびノイズ除去後画像信号から面積や重心位置のロジック演算を行うロジック演算処理回路などが集積されたものである。このような構成により、位置判定部は、フォトセンサ１２Ｂから出力されたアナログ信号に基づいて、物体の位置情報として重心座標や面積を算出する画像処理演算部として機能する。この位置判定部における演算処理については後述する。なお、位置判定部は、このような画像処理演算部に加え、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などを備えていてもよい。
【００３４】
続いて、上記表示装置１の作用、効果について説明する。
【００３５】
（表示動作）
まず、図６〜図８を参照して、表示装置１の表示動作について説明する。図６は、可視光Ｌ２による画像表示について説明するための模式図である。図７は、ＦＦＳモードの表示動作原理について説明するための模式図である。図８は、液晶素子の要部断面を拡大して表したものである。図７，８において、（Ａ）は電界非印加時、（Ｂ）は電界印加時における液晶素子の状態を示す。
【００３６】
表示装置１では、有効表示領域Ｂにおいて、画像信号に基づいて、共通電極１４と画素電極１６Ａとの間に所定の閾値電圧以上の駆動電圧が供給されると、液晶層３０には、所定の電界が印加されて液晶状態の変調が行われる。これにより、バックライト４０の側から偏光板１７を介して液晶層３０へ入射した可視光Ｌ２は、表示画素ごとにそれぞれ変調されたのち、対応するカラーフィルタ層２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂを通過して、３色の表示光ＬＲ，ＬＧ，ＬＢとして偏光板２５の上方へ出射する。一方、額縁領域Ａでは、バックライト４０の側から入射した可視光Ｌ２は、非可視光透過ブラック２４により遮断される。このようにして、有効表示領域Ｂの画像表示エリア３０Ａにおいて、画像表示が行われる。
【００３７】
また、バックライト４０から発せられ、非可視光透過ブラック２３，２４に入射する光は、非可視光透過ブラック２３，２４において遮光されるため、表示光ＬＲ，ＬＧ，ＬＢの光学特性に悪影響を及ぼすことが防止される。
【００３８】
ここで、図７を参照して、上述したＦＦＳモードの表示動作原理について、詳細に説明する。なお、図７では、複数のサブ画素電極１６０からなる画素電極１６Ａを覆うように配向膜３２が形成され、ＣＦ基板２０の基板２１（図７には図示せず）の側にも配向膜３３が形成されている。また、２枚の配向膜３２，３３のラビング方向が出射側の偏光板２５の透過軸と一致している場合を示す。
【００３９】
共通電極１４と画素電極１６Ａとの間に電圧を印加していない状態では（図７（Ａ）、図８（Ａ））、液晶層３０を構成する液晶分子３１の軸が入射側の偏光板１７の透過軸と直交し、かつ、出射側の偏光板２５の透過軸と平行な状態となる。このため、入射側の偏光板１７を透過した入射光は、液晶層３０内において位相差を生じることなく出射側の偏光板２５に達し、ここで吸収されるため、黒表示となる。一方、共通電極１４と画素電極１６Ａとの間に電圧を印加した状態では（図７（Ｂ）、図８（Ｂ））、液晶分子３１の配向方向が、サブ画素電極１６０間に生じる横電界Ｅにより、画素電極１６Ａの延設方向に対して斜め方向に回転する。この際、液晶層３０の厚み方向の中央に位置する液晶分子３１が約４５度回転するように白表示時の電界強度を最適化する。これにより、入射側の偏光板１７を透過した入射光ｈには、液晶層３０内を透過する間に位相差が生じ、９０度回転した直線偏光となり、出射側の偏光板２５を通過するため、白表示となる。
【００４０】
一方、有効表示領域Ｂの黒表示エリア３０Ｂおよび額縁領域Ａの黒表示アリア３０Ｃでは、共通電極１４と黒表示用電極１６Ｂおよび共通電極１４と黒表示用電極１６Ｃとの間に、それぞれ所定の閾値電圧以上の駆動電圧が供給されると、液晶層３０には、所定の電界が印加されて液晶状態の変調が行われる。共通電極１４、黒表示用電極１６Ｂあるいは黒表示用電極１６Ｃに与える電位を制御することにより、液晶層３０において常に黒表示となるように制御される。
【００４１】
（入力動作）
続いて、図９〜図１３を参照して、表示装置１の入力動作について説明する。図９は、非可視光Ｌ１の受光の様子について説明するための模式図である。図１０は、物体の接触領域と検出される強度分布についてのシミュレーション結果である。
【００４２】
上述したようにバックライト４０から出射された可視光Ｌ２に基づいて、有効表示領域Ｂにおいて画像が表示される一方、バックライト４０からの非可視光Ｌ１は、偏光板１７、ＴＦＴ基板１０、液晶層３０、ＣＦ基板２０および偏光板２５を順に透過する。なお、このとき、非可視光Ｌ１は、液晶層３０、カラーフィルタ層２２および非可視光透過ブラック２３，２４によって遮断されることなく通過する。ここで、例えば指２が表示パネル１Ａの上面（偏光板２５の上面）に置かれる（接触する）と、偏光板２５の上方へ出射された非可視光Ｌ１は、指２の表面において拡散反射する。この反射光を、ＴＦＴ基板１０に配設されたフォトセンサ１２Ｂによって受光することにより、指２の光強度分布についての情報を取得する。得られた強度分布についての情報が位置判定部へ出力されると、位置判定部は、指２の重心座標を算出することにより、指２の位置を判定する。
【００４３】
ここで、指２の接触位置と、光強度分布の関係について説明する。まず、図１０（Ａ），（Ｂ）を参照して、有効表示領域Ｂ内の中央付近に、指２が接触している場合について説明する。図１０（Ａ）に示したように、接触領域Ｃは、有効表示領域Ｂにおける幅Ｗの領域とし、接触面となる偏光板２５とフォトセンサ１２Ｂを有するＴＦＴ基板１０までの距離をｄとする。このような場合に、例えばＷ＝１０ｍｍ、ｄ＝１．５ｍｍとすると、図１０（Ｂ）に示したような強度分布となる。但し、接触領域Ｃの幅方向をｘ方向とし、幅Ｗの中央位置をｘ＝０とする。このように、幅Ｗ＝１０ｍｍの接触領域Ｃに対して、実際よりも広い範囲で強度分布が得られていることがわかる。これは、非可視光Ｌ１が指２の表面において拡散反射したのち、指２からフォトセンサ１２Ｂに到達するまでの間に拡がるためである。
【００４４】
一方、有効表示領域Ｂ内の額縁領域Ａの近傍の領域に、指２が接触している場合について、比較例と比較しつつ説明する。図１１（Ａ），（Ｂ）に、非可視光を用いて位置検出を行う表示装置１００の概略構成を示すものである。但し、図１１（Ａ）は、表示装置１００の全体構成を上面からみたものであり、図１１（Ｂ）は、（Ａ）図のII−II線における矢視断面図である。図１２（Ａ），（Ｂ）は、図１１（Ａ），（Ｂ）に示した比較例の表示装置において、額縁領域近傍での光強度分布についてのシミュレーション結果である。
【００４５】
表示装置１００は、表示画面に画像表示領域としての有効表示領域Ｂ１００と、この有効表示領域を取り囲む額縁領域Ａ１００とを有している。表示装置１００の端部では、配線層が一部露出した領域１２０において、外部機器との接続がなされるようになっている。この表示装置１００は、基板１０１１上にＴＦＴ１０１２Ａと非可視光を検出するフォトセンサ１０１２Ｂとを配置したＴＦＴ基板１０１と、カラーフィルタ層１０２２が形成されたＣＦ基板１０２との間に、液晶層１０３を封止して構成されている。液晶層１０３の下方には、可視光と非可視光とを液晶層１０３の側へ照射するバックライト１０４が設けられている。また、額縁領域Ａ１００には、遮光用の遮光層１０２４が形成されている。このような構成により、可視光に基づいて画像表示を行う一方、各フォトセンサ１０１２Ｂから検出した非可視光の強度分布に基づいて、位置を判定するようになっている。
【００４６】
このような比較例に係る表示装置１００について、額縁領域Ａ１００近傍における光検出についてのシミュレーションを行った。但し、偏光板１０６上に検出対象として反射板を接触させた場合について光検出を行った。また、図１２（Ａ）において、接触面となる偏光板１０６とフォトセンサ１０１２Ｂを有するＴＦＴ基板１０１までの距離をｄとし、額縁領域Ａ１００と有効表示領域Ｂ１００との境界をｘ＝０とする。この結果、図１２（Ｂ）に示したような強度分布となった。ここで、フォトセンサ１０１２Ｂは反射板の表面で拡散反射した光（以下、拡散光という）を検出するが、フォトセンサ１０１２Ｂと反射板との間には一定の距離がある。このため、ｘ＝０付近のフォトセンサ１０１２Ｂには、有効表示領域Ｂ１００だけでなく額縁領域Ａ１００の側からも拡散光が入射する。ところが、このとき、比較例では、額縁領域Ａ１００に非可視光を遮断する遮光層１０２４が設けられているため、ｘ＝０付近において拡散光の一部が遮断されてしまう。また、バックライト１０４から発せられた非可視光も遮光層１０２４により遮断されるため、額縁領域Ａ１００上に到達しない。従って、ｘ＝０すなわち有効表示領域Ｂ１００の額縁領域Ａ１００との境界付近では、実際よりも検出光量が少なくなってしまう。このように、額縁領域Ａ１００において、検出用の非可視光が遮光されてしまうと、有効表示領域Ｂ１００の額縁領域Ａ１００との境界付近において光検出強度が低下し、光検出精度を十分に確保することができなかった。
【００４７】
これに対し、本実施の形態では、額縁領域Ａに設けられた非可視光透過ブラック２４が可視光を遮断する一方、非可視光を透過する。これにより、バックライト４０からの非可視光Ｌ１が額縁領域Ａ上に到達すると共に、指２の表面で反射した非可視光Ｌ１は、非可視光透過ブラック２４において遮断されにくくなる。ここで、本実施の形態の表示装置１について、額縁領域Ａ近傍における光検出についてのシミュレーションを行った。図１３（Ａ），（Ｂ）は、本実施の形態の額縁領域Ａ近傍の光強度分布についてのシミュレーション結果である。但し、偏光板１０６上に検出対象として反射板を接触させた場合について光検出を行った。また、接触面となる偏光板２５とフォトセンサ１２Ｂを有するＴＦＴ基板１０までの距離をｄとし、額縁領域Ａと有効表示領域Ｂとの境界をｘ＝０、額縁領域Ａのうち非可視光Ｌ１を透過させる領域の幅は２ｍｍとした。このような場合、図１３（Ｂ）に示したように、ｘ＝０付近においても光検出強度の低下が抑制された強度分布となる。これは、額縁領域Ａに設けられた非可視光透過ブラック２４が非可視光を透過させることにより、ｘ＝０付近に設けられたフォトセンサ１２Ｂにおいて、額縁領域Ａの側から入射してくる拡散光をも検出に利用することができるためである。これにより、ｘ＝０すなわち有効表示領域Ｂ１００の額縁領域Ａ１００との境界付近における光検出強度の低下を抑制することができる。
【００４８】
また、図１４には、上記のような非可視光透過ブラック２３，２４を実際に作製し、その透過率について調べた結果を示す。この際、非可視光Ｌ１を発する光源としては、発光中心波長８５０ｎｍの近赤外ＬＥＤを用いた。また、非可視光透過ブラック２３，２４は、アクリル系感光レジストに、銅フタロシアニン化合物（青、緑）およびアゾ顔料（赤）化合物有機顔料を分散させた顔料分散レジストを用いた。このようにして作製した非可視光透過ブラック２３，２４では、図１４に示したように、わずかながらに可視光が透過しているものの、赤外光が選択的に透過していることがわかる。
【００４９】
上記のようにして、フォトセンサ１２Ｂにおいて光検出がなされると、得られた強度分布に関する情報は、位置判定部へ出力される。位置判定部は、フォトセンサ１２Ｂからの出力に基づいて、指の重心座標Ｇを算出する。具体的には、フォトセンサ１２の出力信号（アナログ）をＡＤ変換した後、デジタル化された画像信号に外光成分を取り除く処理を行い、図１５に示すようにある閾値以上の値を持つ領域を２値化する。この２値化後の画像からノイズ除去を行った後、中心座標のｘ、ｙ値のそれぞれの平均値を算出することにより、指２の重心座標Ｇを算出する。例えば、ｘ座標群が（４，３，４，５，２，３，４，５，６，３，４，５，４）、ｙ座標群が４，３，４，５，２，３，４，５，６，３，４，５，４）である場合には、これらの中心座標は（ｘ，ｙ）＝（４，４）となり、これが重心座標Ｇとなる。このようにして、指２の位置が判定される。
【００５０】
あるいは、２値化前に、所定の区間での信号強度（ＡＤ値）の平均を求め、（Σ（座標）×（ＡＤ値））／（ＡＤ値平均）により、指２の重心座標Ｇを算出するようにしてもよい。
【００５１】
また、位置判定部において、フォトセンサ１２Ｂにより得られた強度分布に関する情報に基づいて、指２の接触面積を算出するようにしてもよい。例えば、得られた強度分布から、所定のスレッショルド以上の値を示すフォトセンサ１２Ｂを特定することで、特定したフォトセンサ１２Ｂの数や設置間隔等から、接触面積を求めることが可能である。このようにして算出された接触面積に関する情報は、接触している物体が指なのかペンなのかを判定することに利用することができる。また、接触面積が所定の基準値を大幅に上回る場合などに、指やペンなどによるタッチ入力ではないと判定するようなアプリケーションにも利用することができる。例えば、ポケットや鞄などに収納した場合や、表示装置１が携帯電話機として用いられる場合においてディスプレイ部分に耳を近づけた場合等の誤入力を防止することができる。
【００５２】
以上のように、本実施の形態では、有効表示領域Ｂにおける液晶素子により、可視光に基づく画像表示を行うことができる。一方、額縁領域Ａに、可視光を遮断して非可視光を透過させる非可視光透過ブラック２４を設けたので、有効表示領域Ｂの額縁領域Ａとの境界付近における光検出強度の低下を抑制することができる。よって、額縁領域Ａの近傍に指２が接触している場合、良好な光検出精度を実現することができる。また、これにより、位置判定部における良好な位置判定精度を確保することが可能となる。
【００５３】
また、非可視光を検出するフォトセンサ１２Ｂを、有効表示領域Ｂだけでなく額縁領域Ａにも配設すれば、指２の表面において拡散反射する非可視光を、有効表示領域Ｂだけでなく額縁領域Ａにおいても検出することができる。これにより、額縁領域Ａの近傍における重心座標のずれの発生を抑制することができる。
【００５４】
更に、有効表示領域Ｂにおいて、各色のカラーフィルタ層２２と共に配列して設けられるいわゆるブラックマトリクスとして、上記非可視光透過ブラック２４と同様の特性を有する非可視光透過ブラック２３を設けるようにすれば、非可視光透過率を向上させることができる。これにより、非可視光透過率が向上した分、近赤外ＬＥＤの電流を下げて、低消費電力化を図ることができる。
【００５５】
加えて、額縁領域Ａの非可視光透過ブラック２４、および有効表示領域Ｂの非可視光透過ブラック２３に対応する領域（黒表示エリア３０Ｂ，３０Ｃ）について、液晶層３０および共通電極１４を延在させ、黒表示用電極１６Ｂ，１６Ｃを配設すれば、黒レベルを向上させて、可視光の遮光をより効果的に実現することができる。すなわち、例えば、非可視光透過ブラック２３，２４に用いた材料がわずかながらに可視光を透過してしまう場合であっても、それによる光漏れを抑制することができる。言い換えると、非可視光透過ブラック２３，２４の材料の選択の幅が拡がる。また、有効表示領域Ｂにおける非可視光透過ブラック２３における光漏れが抑制されることにより、表示コントラストが向上する。
【００５６】
次に、上記第１の実施の形態の表示装置１の表示パネルの変形例（変形例１，２）について説明する。以下では、上記第１の実施の形態と同様の構成要素については、同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００５７】
（変形例１）
図１６は、変形例１に係る表示パネル１Ｂの額縁領域Ａと有効表示領域Ｂとの境界付近の断面図である。本変形例では、カラーフィルタ層の構成と、額縁領域Ａおよび有効表示領域Ｂの非可視光透過ブラック２７の構成以外は、上記第１の実施の形態の表示装置１と同様の構成となっている。
【００５８】
非可視光透過ブラック２７，２８は、可視光を遮断して非可視光を透過させる遮光層であり、複数色のカラーフィルタ層が積層して構成されている。額縁領域Ａに設けられた非可視光透過ブラック２７は、基板２１の側から順に、赤色のカラーフィルタ層２６Ｒ、緑色のカラーフィルタ層２７Ｇおよび青色のカラーフィルタ層２７Ｂが積層したものである。これらのうち、カラーフィルタ層２６Ｒは、画像表示エリア３０Ａまで延在して形成され、この延在する領域が、緑色のカラーフィルタ層２６Ｇおよび青色のカラーフィルタ層２６Ｂと共に、画像表示用のカラーフィルタ層となっている。同様に、有効表示領域Ｂに設けられた非可視光透過ブラック２８は、基板２１の側から順に、赤色のカラーフィルタ層２８Ｒ、緑色のカラーフィルタ層２８Ｇおよび青色のカラーフィルタ層２８Ｂが積層したものである。これらのうち、カラーフィルタ層２８Ｒは、画像表示エリア３０Ａまで延在して形成され、この延在する領域が、緑色のカラーフィルタ層２６Ｇおよび青色のカラーフィルタ層２６Ｂと共に、画像表示用のカラーフィルタ層となっている。これらの非可視光透過ブラック２７，２８と画像表示用のカラーフィルタ層とは、同一の材料および同一のプロセスで形成することできる。
【００５９】
このような非可視光透過ブラック２７，２８の積層構造によって、ＣＦ基板２０の一面側には段差が生じるため、この段差による表示影響回避のために、平坦化層２９が形成されている。
【００６０】
本変形例では、バックライト４０（図１６には図示せず）からの可視光Ｌ２は、画像表示エリア３０Ａにおいて画像表示に用いられる一方、非可視光透過ブラック２７，２８に対応する領域では遮断される。詳細には、非可視光透過ブラック２７に入射した可視光Ｌ２は、カラーフィルタ層２７Ｂ、カラーフィルタ層２７Ｇおよびカラーフィルタ層２６Ｒをこの順に通過する過程において、各色の補色成分が吸収される。非可視光透過ブラック２８についても同様である。従って、上記第１の実施の形態と同等の効果を得ることができる。また、本変形例においても、常時黒表示用の黒表示エリア３０Ｂ，３０Ｃを形成することにより、より可視光の光漏れを抑制して、黒レベルを向上させることができる。なお、本変形例においても、黒表示エリア３０Ｂ，３０Ｃでは、共通電極および黒表示用電極の両方が配設されていてもよいが、どちらか一方が配設された構成であってもよい。
【００６１】
ここで、図１７には、上記のような非可視光透過ブラック２７，２８の構成要素となる赤色フィルタ、緑色フィルタ、青色フィルタの透過率測定結果を示す。この際、非可視光Ｌ１を発する光源としては、発光中心波長８５０ｎｍの近赤外ＬＥＤを用いた。また、赤色フィルタとしてアゾ顔料をアクリル系レジストに分散した顔料分散レジスト、緑色フィルタとして塩素化フタロシアニン顔料をアクリル系レジストに分散した顔料分散レジスト、および青色フィルタとしてフタロシアニン顔料をアクリル系レジストに分散した顔料分散レジストをそれぞれ用いた。図１７に示したように、赤色フィルタ、緑色フィルタ、青色フィルタではそれぞれ補色となる色を吸収して、かつ８００ｎｍ以上の近赤外領域の光を透過することがわかる。なお、本変形例では、非可視光透過ブラック２７，２８をＲ，Ｇ，Ｂの３色のカラーフィルタを積層することにより実現したが、必ずしも３色全てを備える必要はなく、これら３色のうちいずれか２色のカラーフィルタを積層した構造としてもよい。
【００６２】
（変形例２）
図１８は、変形例２に係る表示パネル１Ｃの額縁領域Ａと有効表示領域Ｂとの境界付近の断面図である。本変形例では、共通電極３４がＣＦ基板２０Ｂのカラーフィルタ層側に配設され、これによる液晶素子の駆動モードが異なること以外は、上記第１の実施の形態の表示装置１と同様の構成となっている。すなわち、本変形例では、ＴＦＴ基板１０Ａにおいて、基板１１上の平坦化層１３上に画素電極１６Ａおよび黒表示用電極１６Ｂ，１６Ｃが配設され、これらが液晶層３０−１を介して共通電極３４と対向した構成となっている。このような構成では、液晶層３０−１として、例えばＴＮ（ツイステッドネマティック）、ＶＡ（垂直配向）、ＥＣＢ（電界制御複屈折）等の各種モードが用いられる。なお、本変形例では、黒表示エリアにおいて黒表示を行う場合には、黒表示用電極１６Ｂ，１６Ｃは必ず配設される。
【００６３】
このように、表示用の液晶素子としては、上述したようなＦＦＳモードなどの横電界モードに限らず、様々な駆動モードの液晶素子を用いることができる。このように構成した場合であっても、上記第１の実施の形態と同等の効果を得ることができる。
【００６４】
［第２の実施の形態］
図１９は、第２の実施の形態に係る表示装置３における額縁領域Ａと有効表示領域Ｂとの境界付近の断面図である。なお、上記第１の実施の形態の表示装置１と同様の構成要素については、同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００６５】
本実施の形態では、有効表示領域Ｂにおける画像表示素子（表示画素）として、例えばＲ，Ｇ，Ｂの３原色の電界発光を生じる有機ＥＬ素子を用いている。この表示装置３は、駆動基板１０Ｂ上に形成された各色の有機ＥＬ素子を、封止基板２０Ｃにより封止層３９を介して封止した表示パネル３Ａと、位置検出用の非可視光を供給する光源として、表示面側にフロントライト５０とを備えている。なお、有機ＥＬ素子は自発光素子であるため、画像表示用の光源は特に設けていない。
【００６６】
駆動基板１０は、基板１１の上に、上記第１の実施の形態と同様、有効表示領域Ｂにおいては、ＴＦＴ１２Ａおよびフォトセンサ１２Ｂは所定のピッチで配設されている。これらが平坦化層３８によって平坦化され、この平坦化層３８の上層に、陽極としての画素電極３５が画素ごとに設けられている。各画素電極３５上には、赤色の光を発生する発光層２６Ｒと、緑色の光を発生する発光層２６Ｇと、青色の光を発生する発光層２６Ｂとが、順に全体としてマトリクス状に設けられている。これらの発光層３６Ｒ，３６Ｇ，３６Ｂ上には、各画素に共通して陰極としての共通電極３７が形成されている。なお、画素電極３５と発光層３６Ｒ，３６Ｇ，３６Ｂとの間には、各画素に共通して正孔注入層や正孔輸送層が設けられていてもよい。また、共通電極３７と発光層３６Ｒ，３６Ｇ，３６Ｂとの間には、各画素に共通して電子注入層や電子輸送層が設けられていてもよい。更に、画素電極３５を陰極、共通電極３７を陽極として機能させるようにしてもよい。
【００６７】
発光層３６Ｒは、蛍光性または燐光性を有する発光材料を含んで構成され、電界をかけることにより、画素電極３５から注入された正孔の一部と、共通電極３７から注入された電子の一部とが再結合して、赤色の光を発生するものである。なお、発光層３６Ｇ，３６Ｂについても同様に、それぞれ電界をかけることにより、正孔と電子の再結合により、緑色または青色の光を発生するものである。
【００６８】
発光層３６Ｒとしては、例えば４，４−ビス（２，２−ジフェニルビニン）ビフェニル（ＤＰＶＢｉ）に２，６−ビス［（４’−メトキシジフェニルアミノ）スチリル］−１，５−ジシアノナフタレン（ＢＳＮ）などが用いられる。発光層３６Ｇとしては、例えばＤＰＶＢｉにクマリン６を混合したものなどが用いられる。発光層３６Ｂとしては、例えばＤＰＶＢｉに４，４’−ビス［２−｛４−（Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ）フェニル｝ビニル］ビフェニル（ＤＰＡＶＢｉ）を混合したものなどが用いられる。
【００６９】
一方、額縁領域Ａにおいては、上記第１の実施の形態と同様、基板１１上に所定のピッチでフォトセンサ１２Ｂが配設されている。
【００７０】
封止基板２０Ｃは、基板２１の一面において、額縁領域Ａに非可視光透過ブラック２４、有効表示領域Ｂの一部に非可視光透過ブラック２３を有している。なお、本実施の形態では、基板２１上にカラーフィルタ層を形成していないが、各色の有機ＥＬ素子に対応させて、カラーフィルタ層を設けるようにしてもよい。これにより、各層において反射された外光などが吸収され、コントラストが改善される。
【００７１】
フロントライト５０は、例えば導光板５１の端部に非可視光源５２が配設されたものであり、非可視光源５２から発せられた非可視光を導光板内で伝播させ、上方に出射するようになっている。非可視光源５２としては、例えば赤外光を発するＬＥＤなどが用いられる。
【００７２】
本実施の形態では、有効表示領域Ｂにおいて、画素電極３５と共通電極３７との間に所定の駆動電圧が印加されると、各発光層３６Ｒ，３６Ｇ，３６Ｂにおいて、各色の発光が生じ画像表示が行われる。一方、フロントライト５０により、非可視光が上面から出射すると、このフロントライト５０上に接触した指２（図１９には図示せず）の表面で拡散反射され、駆動基板１０Ｂ上のフォトセンサ１２Ｂで受光される。このとき、上記第１の実施の形態と同様、額縁領域Ａに非可視光を透過させる非可視光透過ブラック２４を設けたので、有効表示領域Ｂの額縁領域Ａとの境界付近における光検出強度の低下を抑制することができる。よって、上記第１の実施の形態とほぼ同様の効果を得ることができる。
【００７３】
次に、上記第２の実施の形態の表示パネルの変形例（変形例３）について説明する。以下では、上記第２の実施の形態と同様の構成要素については、同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００７４】
（変形例３）
図２０は、変形例３に係る表示パネル３Ｂの額縁領域Ａと有効表示領域Ｂとの境界付近の断面図である。本変形例では、有機電界発光を生じる発光層として、非可視光を発生する発光層を用いており、この非可視光を利用して画像表示と位置検出の両方を実現するようになっている。このため、上記第２の実施の形態で用いたフロントライト５０は設けられていない。
【００７５】
具体的には、駆動基板１０Ｃの有効表示領域Ｂにおいて、画素電極３５上に、各画素電極３５に共通の層として、紫外光を発生する紫外発光層４３が形成されている。この紫外発光層４３上には、共通電極３７、色変換層４４が順に形成されている。額縁領域Ａでは、平坦化層３８上に電極３５Ａが配設されており、この電極３５Ａ上に、有効表示領域Ｂから延在して紫外発光層４３および共通電極３７が設けられている。
【００７６】
紫外発光層４３は、蛍光性または燐光性を有する発光材料を含んで構成され、電界をかけることにより、画素電極３５から注入された正孔の一部と、共通電極３７から注入された電子の一部とが再結合して、紫外光を発生するものである。この紫外発光層４３の構成材料としては、例えばトリアゾール系誘導体（ＴＡＺ）などが用いられる。この場合、ＢＣＰ，Ｂ−phen，Ｂｕ−ＰＢＤなどのワイトギャップなキャリア輸送材料と組み合わせることが望ましい。紫外発光層４３に隣接する正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層および電子注入層（いずれも図示せず）などへのエネルギー移動による発光効率低下、発光波長の長波長化を回避することができるからである。
【００７７】
色変換層４４は、上記紫外発光層４３より発生した紫外光の一部を、赤色の光に色変換（エネルギー変換）する色変換層４４Ｒと、緑色の光に色変換する色変換層４４Ｇと、青色の光に色変換する色変換層４４Ｂとから構成されている。色変換層４４Ｒは、例えば発光層３６Ｒと同様の材料により構成されている。色変換層４４Ｇは、例えば発光層３６Ｇと同様の材料により構成されている。色変換層４４Ｂは、例えば発光層３６Ｂと同様の材料により構成されている。これらの色変換層４４Ｒ，４４Ｇ，４４Ｂの材料や厚みは、必要とされる画像表示用の各色光と、検出用の紫外光との割合などにより適宜選定される。
【００７８】
封止基板２０Ｄでは、基板２１の一面において、額縁領域Ａには紫外透過ブラック２４Ｂが設けられ、有効表示領域Ｂの一部には、紫外透過ブラック２３Ｂが設けられている。これらの紫外透過ブラック２３Ｂ，２４Ｂは、それぞれ可視光を遮断して、紫外光を選択的に透過させるようになっている。
【００７９】
本変形例では、有効表示領域Ｂにおいて、画素電極３５と共通電極３７との間に所定の駆動電圧が印加されると、紫外発光層４３において、画素ごとに非可視光としての紫外光が発生する。この紫外光の一部が、それぞれ対応する色変換層４４Ｒ，４４Ｇ，４４Ｂを通過することにより、各色の光に色変換されて、封止基板２０Ｄの上方より出射する。これにより、画像表示が行われる。一方、紫外発光層４３から発生した紫外光のうち、上記色変換層４４によって色変換に寄与しなかった紫外光は、そのまま封止基板２０Ｄの上面から出射する。他方、額縁領域Ａでは、電極３５Ａと共通電極３７との間に所定の駆動電圧が印加されると、紫外発光層４３から紫外光が発生し、この紫外光が紫外透過ブラック２４Ｂを透過して額縁領域Ｂ上へ到達する。このようにして、額縁領域Ａおよび有効表示領域Ｂから出射した紫外光は、封止基板２０Ｄ上に接触した指２（図１８には図示せず）の表面で反射され、駆動基板１０Ｃ上のフォトセンサ１２Ｂで受光される。このとき、上記第１の実施の形態と同様、額縁領域Ａに紫外光を透過させる紫外透過ブラック２４Ｂを設けたので、有効表示領域Ｂの額縁領域Ａとの境界付近における光検出強度の低下を抑制することができる。よって、上記第１および第２の実施の形態とほぼ同様の効果を得ることができる。
【００８０】
［第３の実施の形態］
図２１は、第３の実施の形態に係る表示装置４における額縁領域Ａと有効表示領域Ｂとの境界付近の断面図である。図２２および図２３は、表示装置４の位置判定部における補正演算処理について説明するための概念図である。本実施の形態では、表示パネル４Ａにおいて、額縁領域Ａにフォトセンサ１２Ｂが配設されていない点、言い換えると有効表示領域Ｂにのみフォトセンサ１２Ｂが配設されている点が、上記第１の実施の形態における表示装置１と異なっている。また、位置判定の際には、位置ずれを補正するための補正手段を備えている。なお、上記第１の実施の形態の表示装置１と同様の構成要素については、同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００８１】
本実施の形態では、有効表示領域Ｂにおける液晶素子により、可視光に基づく画像表示が行われる。一方、額縁領域Ａに、可視光を遮断して非可視光を透過させる非可視光透過ブラック２４が設けられていることにより、額縁領域Ａの近傍に指２が接触している場合にも、指２の表面において拡散反射する非可視光は、額縁領域Ａにおいて遮断されにくくなる。これにより、上記第１の実施の形態同様、有効表示領域Ｂの額縁領域Ａとの境界付近において、光検出強度の低下を抑制することができる。但し、本実施の形態では、上記第１および第２の実施の形態と異なり、額縁領域Ａにフォトセンサ１２Ｂが設けられていない。このため、額縁領域Ａの近傍の位置判定精度を高めるために、図示しない位置判定部において、以下のような位置判定処理を行うようになっている。
【００８２】
（位置判定処理）
具体的には、まず、上記第１の実施の形態と同様にして、指２の重心座標Ｇを算出する。このとき、図２２に示したように、額縁領域Ａ、すなわちフォトセンサ１２Ｂがない部分では、信号（図２２中の領域２Ａに対応する信号）が欠落してしまう。このため、領域２Ａおよび領域２Ｂによって定まる真の重心座標Ｇ（ｘ，ｙ）に対して、実際に算出される重心座標Ｇ’（ｘ’，ｙ’）がずれてしまう。例えば、ｘ座標群が（０，０，１，０，１，２，０，１，０）、ｙ座標群が２，３，４，５，６，３，４，５，４）である場合には、真の重心座標Ｇ（ｘ，ｙ）＝（０，４）に対して、重心座標Ｇ’（ｘ’，ｙ’）＝（０．５５６，４）となってしまう。
【００８３】
そこで、次のような重心座標のずれ補正を行うようにする。すなわち、図２３に示したように、指２の全形が円形や楕円形であると仮定して、額縁領域Ａによって欠けた形状の重心座標Ｇ０を求める。具体的には、真の重心座標Ｇと額縁領域Ａによって形成される三角形と、この三角形によって切り取られる扇形とについて、それぞれの面積および重心座標を求める。この際、扇形の面積Ｓ１および重心座標Ｇ１は、例えば以下の式（１）〜（３）より、式（４）および式（５）によって表される。また、三角形の面積Ｓ２および重心座標Ｇ２は、例えば以下の式（６）および式（７）によって表される。一方、重心座標Ｇ０は、以下の式（８）によって規定されるため、式（４）〜（８）より、式（９）となる。なお、ａは、指２の全形が円形の場合の半径を示している。また、指２の全形が楕円形の場合には、長軸の長さ２ａ、短軸の長さ２ｂを用いるようにすればよい。
【００８４】
【数１】
2010152072.tif 000003
【００８５】
【数２】
2010152072.tif 000004
【００８６】
従って、指２などの物体の大きさまたは形状に関する情報、具体的にはキャリブレーション時の物体の面積や円形度などを予め登録しておくことで、これらの情報を用いて、物体の位置ずれを補正して、真の重心座標Ｇを算出することができる。よって、上記第１の実施の形態と同等の効果を得ることができると共に、額縁領域Ａにフォトセンサ１２Ｂを配置していなくとも、上記のようなアルゴリズムにより物体位置の補正を行うことにより、良好な位置判定精度を確保することが可能となる。
【００８７】
以上、いくつかの実施の形態および変形例を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれらの実施の形態等に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、上記の第１、第３の実施の形態では、額縁領域Ａと有効表示領域Ｂの各遮光層に対応する領域に、黒表示エリアを設け、常時黒表示がなされるようにした構成を例に挙げて説明したが、この黒表示エリアは必ずしも設けられていなくともよい。すなわち、上記遮光層に対応する領域に、黒表示用電極や液晶層を形成しなくともよい。このように構成した場合であっても、本発明とほぼ同等の効果を得ることができる。
【００８８】
また、上記実施の形態では、表示パネルの額縁領域部分に非可視光を選択的に透過させる遮光層を設けるようにしたが、この遮光層は、例えば図２４に示したような電子機器５における他の額縁部分にも適用することが可能である。電子機器５は、バックライト６１の側から順に、表示パネル６２、枠体６３および保護板６４などを積層して構成されている。これらのうち、例えば最も前面に配置される保護板６４の額縁６４Ａに、非可視光を選択的に透過させる本発明の遮光層を設けるようにしてもよい。
【００８９】
あるいは、本発明の表示パネルは、他の電子機器、例えば図２５に示したようなデジタルスチルカメラにも適用可能である。このデジタルスチルカメラは、例えば、フラッシュ用の発光部４１０、表示部４２０、メニュースイッチ４３０およびシャッターボタン４４０を有しており、表示部４２０が本発明の表示パネルに対応している。また、図２６に示したようなノート型パーソナルコンピュータにも適用可能である。このノート型パーソナルコンピュータは、例えば、本体５１０，文字等の入力操作のためのキーボード５２０および画像を表示する表示部５３０を有しており、表示部５３０が本発明の表示パネルに対応している。更に、図２７に示したようなデジタルビデオカメラにも適用可能である。このデジタルビデオカメラは、例えば、本体部６１０，この本体部６１０の前方側面に設けられた被写体撮影用のレンズ６２０，撮影時のスタート／ストップスイッチ６３０および表示部６４０を有しており、表示部６４０が本発明の表示パネルに対応している。
【００９０】
更に、上記実施の形態では、表示パネルの表示側の偏光板がむき出しになっており、この偏光板の上面に指などの物体が接触する場合を例に挙げて説明したが、偏光板の上には更に他の部材、例えば保護板などが配設されていてもよい。また、本発明のような光学式の位置検出は、物体の表面で反射した光を検出することによって行われるため、抵抗式などの位置検出と異なり、表示画面やモジュール表面から物体が離れている場合でも、位置検出が可能である。すなわち、物体がモジュール表面に接触している場合に限らず、近接している場合等にも、接触している場合と同様に位置検出が可能である。
【００９１】
また、上記実施の形態では、表示装置として液晶素子を用いた液晶ディスプレイおよび有機ＥＬ素子を用いた有機ＥＬディスプレイを例に挙げて説明したが、それ以外の表示装置、例えば電気泳動等を用いたe-paperなどにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る表示装置の平面構成を表す模式図である。
【図２】図１に示した表示装置における額縁領域と有効表示領域との境界付近の断面図である。
【図３】図１に示したバックライトの概略構成を表す模式図である。
【図４】図１に示したＴＦＴとフォトセンサとの境界付近における拡大断面図である。
【図５】シリコン半導体の光感度を説明するための特性図である。
【図６】可視光による画像表示動作について説明するための模式図である。
【図７】ＦＦＳモードの表示動作原理について説明するための模式図である。
【図８】液晶素子の要部断面を拡大して表したものである。
【図９】非可視光の受光の様子について説明するための模式図である。
【図１０】反射板の接触領域と検出される強度分布についてのシミュレーション結果を示す図である。
【図１１】比較例に係る表示装置の概略構成を表す図である。
【図１２】図１１に示した表示装置の額縁領域近傍における強度分布についてのシミュレーション結果を示す図である。
【図１３】額縁領域Ａ近傍の光強度分布についてのシミュレーション結果を示す図である。
【図１４】第１の実施の形態の実施例に係る非可視光透過ブラックの透過率を表す特性図である。
【図１５】位置判定部における重心座標算出について説明するための概念図である。
【図１６】変形例１に係る表示装置における額縁領域Ａと有効表示領域Ｂとの境界付近の断面図である。
【図１７】変形例１の実施例に係る非可視光透過ブラックの透過率を表す特性図である。
【図１８】変形例２に係る表示装置における額縁領域Ａと有効表示領域Ｂとの境界付近の断面図である。
【図１９】本発明の第２の実施の形態に係る表示装置における額縁領域Ａと有効表示領域Ｂとの境界付近の断面図である。
【図２０】変形例３に係る表示装置における額縁領域Ａと有効表示領域Ｂとの境界付近の断面図である。
【図２１】第３の実施の形態に係る表示装置における額縁領域Ａと有効表示領域Ｂとの境界付近の断面図である。
【図２２】図２１に示した表示装置の位置判定部における額縁近傍での重心座標検出について説明するための概念図である。
【図２３】図２１に示した表示装置の位置判定部における補正演算処理について説明するための模式図である。
【図２４】本発明の表示パネルの適用例を示す斜視図である。
【図２５】本発明の表示パネルの他の適用例を示す斜視図である。
【図２６】本発明の表示パネルの他の適用例を示す斜視図である。
【図２７】本発明の表示パネルの他の適用例を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００９３】
１，３，４…表示装置、１Ａ…表示パネル、１０…ＴＦＴ基板、２０…ＣＦ基板、３０…液晶層、４０…バックライト、５０…フロントライト、１１，２１…基板、１２Ａ…ＴＦＴ、１２Ｂ…フォトセンサ、１３…平坦化層、１４，３７…共通電極、１５…絶縁膜、１６Ａ，３５…画素電極、１６Ｂ，１６Ｃ…黒表示用電極、１７，２５…偏光板、２２…カラーフィルタ層、２３，２４…非可視光透過ブラック，２４Ｂ…紫外透過ブラック。
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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