(57)【要約】【課題】入力装置としても機能し得る表示パネルに用いられる有用な表示装置用基板を提供する。【解決手段】表示装置用基板５０は、基材５２と、基材５２上に形成された遮光部５４と、を備える。遮光部は、画素領域Ａ１に貫通開口５４ａが形成されるように、パターンニングされている。表示装置用基板５０は、画素領域Ａ１の外側の領域Ａ２において遮光部に形成された複数の開口部５４ｂにそれぞれ形成された複数の光透過部６０を、さらに備える。開口部は貫通開口から離間して形成され、光透過部は、その周囲を遮光部によって取り囲まれている。【選択図】図３
2010249983.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材と、
前記基材上に形成された遮光部であって、画素領域に貫通開口が形成されるようにパターニングされた遮光部と、
前記画素領域の外側の領域において前記遮光部に形成された複数の開口部にそれぞれ形成された複数の光透過部と、を備え、
前記開口部は、前記貫通開口から離間して形成され、
前記光透過部は、その周囲を前記遮光部によって取り囲まれている
ことを特徴とする表示装置用基板。
【請求項２】
前記光透過部の可視光透過率は、前記遮光部の可視光透過率よりも高く、且つ、開口部内に光透過部が形成されていなかったとの仮定において、この表示装置用基板が表示装置に組み込まれた状態での開口部内を透過する可視光の透過率よりも低い
ことを特徴とする請求項１の記載の表示装置用基板。
【請求項３】
前記開口部は、有底開口として形成され、
前記光透過部は、前記有底開口の底部を含む
ことを特徴とする請求項１または２に記載の表示装置用基板。
【請求項４】
前記光透過部は、前記開口部内に設けられた遮光パターンを含む
ことを特徴とする請求項１または２に記載の表示装置用基板。
【請求項５】
前記光透過部は、前記開口部内に設けられた着色部を含む
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の表示装置用基板。
【請求項６】
互いに異なる色に着色された着色部を有した複数種類の光透過部が設けられ、
各種類の光透過部がそれぞれ複数設けられている
ことを特徴とする請求項５に記載の表示装置用基板。
【請求項７】
前記画素領域は、一つの画素をなすようになる単位画素部を複数有し、
各単位画素部は、一つの前記貫通開口によって形成されるサブ画素部を複数含み、
一つの単位画素部に対応して、各種類の光透過部が少なくとも一つずつ設けられている
ことを特徴とする請求項６に記載の表示装置用基板。
【請求項８】
前記光透過部は、前記開口部内に設けられたレンズを有する
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の表示装置用基板。
【請求項９】
第２の基材と、前記第２の基材上に配列された複数の光感知素子と、を有する第２の基板に対向して配置され、
前記各光透過部は、当該光透過部を透過した光が前記第２の基材上の前記光感知素子へ向かうように、前記光感知素子に対応して配置されている
ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の表示装置用基板。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか一項に記載の表示装置用基板と、
前記表示装置用基板に対向して配置される第２の基板であって、第２の基材と、前記第２の基材上に配列された複数の光感知素子と、を有する第２の基板と、を備え、
前記各光透過部は、当該光透過部を透過した光が前記第２の基板上の前記光感知素子へ向かうように、前記光感知素子に対応して配置されている
ことを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示面を介して入力が可能な表示装置に用いられる基板、および、この基板を有した表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、液晶パネル等の表示パネルを有する表示装置が組み込まれた種々の装置、例えば、券売機やＡＴＭ装置に対する入力手段として、タッチパネルが広く用いられている。タッチパネルは、通常、表示パネルとは別個に製造され、表示パネル上に重ねて配置されている。
【０００３】
ところが、タッチパネルを表示パネル上に配置した場合、照明光のような環境光（外光）が、最観察者側の表面（この場合、タッチパネルの表面）だけでなく、タッチパネルと表示パネルとの界面においても、反射するようになる。この結果、表示装置によって表示される映像のコントラストが低下してしまう、といった不具合が生じる。また、昨今においては表示装置として薄型の表示パネルを有したフラットパネルディスプレイが広く普及している。しかしながら、表示パネル上に別個のタッチパネルを重ねることによって、表示用のパネル全体として厚みが厚くなってしまう、といった不具合も生じる。このようなことから、特許文献１および特許文献２に開示されているように、表示パネルにタッチパネルとしての機能を組み込むことが試みられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２４８８１５号公報
【特許文献２】特開２００８−８３６７７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に開示された表示装置（電子機器）は、各画素を駆動するためのスイッチング素子（ＴＦＴ）が配列された第１の基板と、第１の基板に対向して、第１の基板の観察者側に配置された第２の基板と、を有している。観察者側に配置される第２の基板は、光強度を検出するための光センサを有している。
【０００６】
特許文献２に開示された表示装置は、画素電極および画素電極を駆動するためのスイッチング素子が配列された下部透明基板と、下部透明基板に対向して、下部透明基板の観察者側に配置された上部透明基板と、を有している。下部透明基板のスイッチング素子の近傍には、可視光を感知する光感知用ＴＦＴがさらに配置されている。一方、上部透明基板には、ブラックマトリクスＢＭが形成されている。ブラックマトリクスには、画素電極を観察者側に露出させる貫通開口が形成されている。また、この貫通開口は、画素電極に対面する領域だけでなく、光感知用ＴＦＴおよびこの光感知用ＴＦＴ取り囲む周辺領域に対面する位置まで広がっている。この構成により、光感知用ＴＦＴは、貫通開口を介して、種々の入射角度で観察者側から入射する光を検出することができるようになっている。
【０００７】
しかしながら、光感知用ＴＦＴは、高い反射率を有した材料によって形成される。したがって、特許文献１および特許文献２に開示されているように、光感知用ＴＦＴだけでなく光感知用ＴＦＴの周辺領域まで観察者側に露出し、照明光等の環境光が種々の入射角度で光感知用ＴＦＴに入射し得る構成においては、多くの光が、光感知用ＴＦＴで反射して観察者側へ戻っていくようになる。この結果、観察者は、反射光に起因した種々の不具合、例えば、表示面のぎらつきやコントラストの低下等を感じるようになる。すなわち、入力手段としての機能を付与したことにより、表示装置によって表示される映像の画質を大きく低下させてしまうことになる。
【０００８】
本発明は、このような観点からなされたものであり、入力手段としても機能し得る表示パネルに用いられる表示装置用基板であって、映像の画質の低下を抑制することができる表示装置用基板を提供することを目的とする。また、本発明は、入力手段としても機能し得る表示装置であって、映像の画質の低下が抑制された表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明による表示装置用基板は、基材と、前記基材上に形成された遮光部であって、画素領域に貫通開口が形成されるようにパターニングされた遮光部と、前記画素領域の外側の領域において前記遮光部に形成された複数の開口部にそれぞれ形成された複数の光透過部と、を備え、前記開口部は、前記貫通開口から離間して形成され、前記光透過部は、その周囲を前記遮光部によって取り囲まれていることを特徴とする。
【００１０】
本発明による表示装置用基板において、前記光透過部の可視光透過率は、前記遮光部の可視光透過率よりも高く、且つ、開口部内に光透過部が形成されていなかったとの仮定において、この表示装置用基板が表示装置に組み込まれた状態での開口部内を透過する可視光の透過率よりも低くなっていてもよい。
【００１１】
また、本発明による表示装置用基板において、前記開口部は、有底開口として形成され、前記光透過部は、前記有底開口の底部を含むようにしてもよい。
【００１２】
さらに、本発明による表示装置用基板において、前記光透過部は、前記開口部内に設けられた遮光パターンを含むようにしてもよい。
【００１３】
さらに、本発明による表示装置用基板において、前記光透過部は、前記開口部内に設けられた着色部を含むようにしてもよい。
【００１４】
さらに、本発明による表示装置用基板において、互いに異なる色に着色された着色部を有した複数種類の光透過部が設けられ、各種類の光透過部がそれぞれ複数設けられていてもよい。
【００１５】
さらに、本発明による表示装置用基板において、前記画素領域は、一つの画素をなすようになる単位画素部を複数有し、各単位画素部は、一つの前記貫通開口によって形成されるサブ画素部を複数含み、一つの単位画素部に対応して、各種類の光透過部が少なくとも一つずつ設けられていてもよい。
【００１６】
さらに、本発明による表示装置用基板において、前記光透過部は、前記開口部内に設けられたレンズを有するようにしてもよい。
【００１７】
さらに、本発明による表示装置用基板において、第２の基材と、前記第２の基材上に配列された複数の光感知素子と、を有する第２の基板に対向して配置され、前記各光透過部は、当該光透過部を透過した光が前記第２の基材上の前記光感知素子へ向かうように、前記光感知素子に対応して配置されていてもよい。
【００１８】
本発明による表示装置は、上述したいずれかの本発明による表示装置用基板と、前記表示装置用基板に対向して配置される第２の基板であって、第２の基材と、前記第２の基材上に配列された複数の光感知素子と、を有する第２の基板と、を備え、前記各光透過部は、当該光透過部を透過した光が前記第２の基板上の前記光感知素子へ向かうように、前記光感知素子に対応して配置されていることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、本発明による一実施の形態を説明するための図であって、表示装置の構成を概略的に示す図である。
【図２】図２は、図１の表示装置に組み込まれた液晶パネルを示す上面図であって、一部において第１基板（対向基板）が省略されている図である。
【図３】図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面を示す図である。
【図４】図４は、図２の液晶パネルに含まれる第１基板（対向基板）を示す上面図である。
【図５】図５は、図４のＶ−Ｖ線に沿った断面を示す図である。
【図６】図６は、図５に対応した断面において、光透過部の作用を説明するための図である。
【図７】図７は、図６に対応した断面において、光透過部の他の変形例を示す図である。
【図８】図８は、図７の光透過部の一具体例を説明するための平面図である。
【図９】図９は、図８に対応した図であって、図７の光透過部の他の具体例を説明するための平面図である。
【図１０】図１０は、図６に対応した断面において、光透過部のさらに他の変形例を示す図である。
【図１１】図１１は、図６に対応した断面において、光透過部のさらに別の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照して本発明の一実施の形態について説明する。なお、本件明細書に添付する図面においては、図示と理解のしやすさの便宜上、適宜縮尺および縦横の寸法比等を、実物のそれらから変更し誇張してある。
【００２１】
図１乃至図６は本発明による一実施の形態を説明するための図である。このうち図１は表示装置の構成を概略的に示す図であり、図２は表示装置の表示パネルを示す上面図であり、図３は図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図であり、図４は表示パネルの対向基板を示す上面図であり、図５は図４のＶ−Ｖ線に沿った断面図であり、図６は表示装置（表示パネル）の作用を説明するための図である。
【００２２】
図１乃至図６に図示された実施の形態において、表示装置１０の表示パネル４０は液晶表示パネル（ＬＣＤパネル、液晶パネル）として構成されている。すなわち、以下の実施の形態においては、本発明を液晶表示装置（液晶ディスプレイ）に適用した例について説明する。
【００２３】
図１に示すように、表示装置１０は、表示パネル４０と、表示パネル４０に接続され表示パネル４０の駆動を制御する制御部２０と、液晶パネルとしての表示パネル４０を背面側（非観察者側）から照明する面光源装置（バックライト）３０と、を有している。本実施の形態による表示装置１０おいては、表示パネル４０が面光源装置３０からの面状光を選択的に透過させることにより、映像を表示面１２に表示することができる。また、表示装置１０は、表示面１２を介した情報の入力を読み取ることができるようになっている。
【００２４】
面光源装置３０としては、例えば、エッジライト型や直下型等の面光源装置を適宜用いることができる。
【００２５】
制御部２０は、表示されるべき映像に関する情報を処理する映像情報処理部２２と、表示面１２を介して入力される情報を処理する入力情報処理部２４と、を有している。映像情報処理部２２は、表示パネル４０に接続され、映像情報に基づいて表示パネル４０を駆動する。入力情報処理部２４は、表示パネル４０に接続され、表示面１２を介して入力された情報を処理する。入力情報処理部２４は、映像情報処理部２２と接続され、処理した入力情報を映像情報処理部２２へ送信することもできる。この際、映像情報処理部２２は、入力情報に基づいた映像情報を作成し、入力情報に対応した映像を表示面１２に表示させるようにすることもできる。
【００２６】
なお、制御部２０の映像情報処理部２２および入力情報処理部２４については、回路構成も含め、従来の映像表示装置で用いられている映像情報処理部２２や、従来のタッチパネル装置で用いられている入力情報処理部２４と同様に構成することができる。映像情報処理部２２および入力情報処理部２４の詳細な構成は、一例として特開２００７−２４８８１６、特開２００８−８３６７７等に記載されており、ここでは、これ以上の詳細な説明を省略する。
【００２７】
次に、表示パネル４０について詳述する。表示パネル４０は、映像を表示することができる表示領域ＤＡ（図１参照）を含んでいる。表示領域ＤＡは、画素領域Ａ１と、画素領域Ａ１の外側の領域である非画素領域Ａ２と、からなっている。ここで画素領域Ａ１とは、映像光が透過可能であるとともに画像を構成する最小要素となる画素が位置している（占めている）領域のことである。
【００２８】
本実施の形態において、画素領域Ａ１は一つの画素を構成するようになる単位画素部ＵＰを複数有し、各単位画素部ＵＰは三つのサブ画素部ＳＰから構成されている。三つのサブ画素部ＳＰはそれぞれ異なる色を選択的に透過させるようになっている。すなわち、三つのサブ画素部ＳＰから、それぞれ、互いに異なる波長域帯の光が透過する。具体的には、三つのサブ画素部ＳＰは、それぞれ、赤色光、緑色光および青色光を選択的に透過させるようになっており、これにより、表示面１２にカラー映像を表示することができる。
【００２９】
図３によく示されているように、液晶パネルとしての表示パネル４０は、第１の基板（以下において、対向基板とも呼ぶ）５０と、第１基板５０に対面して第１基板５０の背面側（面光源装置側）に配置された第２基板（以下において、素子基板とも呼ぶ）７０と、を有している。
【００３０】
図２乃至図５に示すように、第１基板５０は、透光性を有した第１の基材５２と、基材５２上に形成された遮光部５４と、を有している。遮光部５４は、各々がサブ画素部ＳＰを構成するようになる貫通開口５４ａを、画素領域Ａ１に形成されている。本実施の形態において、遮光部５４は、いわゆるブラックマトリクスとして機能し、コントラストの向上に寄与し得る。また、本実施の形態において、各サブ画素部ＳＰを構成する貫通開口５４ａには、当該サブ画素部ＳＰの表示色に着色された着色層５６（５６Ｒ，５６Ｇ，５６Ｂ）が形成されている。すなわち、本実施の形態において、第１基板５２は、いわゆるカラーフィルタとして構成されている。なお、遮光部５４および着色層５６の詳細な構成や作製方法等については、種々の公知文献（例えば、特開２００５−３３１９３７）に開示されており、ここでは、詳細な説明を省略する。
【００３１】
さらに、第１基板５０には、液晶パネルの観察者側の基板（対向基板）として有効に機能するため、その他の構成要素が適宜設けられている。例えば、第１基板５０の液晶層４５に対面する側には、保護膜５８、透明電極層（図３参照）および配向膜（図示せず）等が設けられ、さらに、第１基板５０の液晶層４５とは反対の側には、偏光板（図示せず）等が設けられる。このような構成は、種々の公知文献（例えば、特開２００７−２４８８１６）に開示されており、ここでは、詳細な説明を省略する。
【００３２】
一方、図２および図３に示すように、第２基板７０は、透光性を有した第２の基材７２と、基材７２上の画素領域Ａ１にそれぞれ配置された画素電極７４と、を有している。また、画素電極７４に対する印可を制御するスイッチング素子７６が、画素電極７４（サブ画素部ＳＰ）毎に別個に設けられている。スイッチング素子７６は、例えば低温ポリシリコン技術を用い、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）として形成され得る。このスイッチング素子７６は、上述した制御部２０の映像情報処理部２２からの制御に基づいて動作する。第２基板７４上には、スイッチング素子７６の駆動に必要となる、走査線や信号線（データ線）等の種々の回路配線（図示せず）が形成されている。なお、スイッチング素子７６およびスイッチング素子７６にともなう回路配線等の詳細な構成や作製方法、動作方法等については、種々の公知文献（例えば、特開２００７−２４８８１６）に開示されており、ここでは、詳細な説明を省略する。
【００３３】
さらに、第２基板７０には、液晶パネルの面光源装置側の基板（素子基板、アレイ基板）として有効に機能するため、その他の構成要素が適宜設けられている。例えば、第２基板７０の液晶層４５に対面する側には、基材７２上の素子７６，８０を保護するための保護層７８や、配向膜（図示せず）等が設けられ、さらに、第２基板８０の液晶層４５とは反対の側には、偏光板（図示せず）等が設けられる。このような構成は、種々の公知文献（例えば、特開２００７−２４８８１６）に開示されており、ここでは、詳細な説明を省略する。
【００３４】
以上の表示パネル４０の構成は、主として液晶表示パネルとしての機能を果たすための構成である。上述したように、本実施の形態における表示装置１０は、映像を出力する装置としてだけでなく、表示面１２を介して外部からの入力を可能とする入力装置としても機能する。そして、表示装置１０が入力装置としても機能するため、表示パネル４０の第１基板５０は、画素領域Ａ１の外側の非画素領域Ａ２において遮光部５４に全周囲を区画された複数の光透過部６０を有しており、表示パネル４０の第２基板７０は、基材７２上に形成された複数の光感知素子８０を有している。
【００３５】
光透過部６０は、当該光透過部６０を透過する透過光、例えば照明光のような環境光（外光）等が、第２基材７２上の光感知素子８０に向かうように、特定の光感知素子８０に対応して配置されている。このため、光感知素子８０の感知結果に基づき、表示領域ＤＡ上の各位置における透過光の分布を検出することができるようになっている。より具体的な例として、操作者の指又は入力用道具（例えば、入力用ペン）が表示面１２上へ接触した場合、当該接触部分への環境光の入射が遮られる。そして、当該接触部分に位置する光透過部６０およびこれに対応する光感知素子８０からなる読取手段を用いて、このような接触を、何らかの情報の入力として、光学的に読み取ることができるようになっている。
【００３６】
このうちまず、光透過部６０について説明する。図２乃至図５に示すように、非画素領域Ａ２において遮光部６４に複数の開口部５４ｂが形成されている。光透過部６０は、この開口部５４ｂ内に形成されている。図４からよく理解され得るように、開口部５４ｂは貫通開口５４ａから離間して形成されている。したがって、光透過部６０は、第１基板の平面視において（第１基板をその法線方向から観察した場合）、その周囲を遮光部５４によって取り囲まれている。
【００３７】
光透過部６０および開口部５４ｂは、表示領域ＤＡをいくつかに区分けした小領域毎に、設けられている。本実施の形態においては、単位画素部ＵＰ毎に、光透過部６０および開口部５４ｂが割り振られている。また、上述したように、本実施の形態において、一つの単位画素部ＵＢは三つのサブ画素部ＳＰを有している。そして、図２〜４に示すように、光透過部６０および開口部５４ｂは、一つのサブ画素部ＳＰに対して、一つ設けられている。さらに、後述するように、光透過部６０は、構成が互いに異なる三種類の光透過部６０ａ，６０ｂ，６０ｃを含んでいる。そして、一つの単位画素部ＵＰに対応して、各種類の光透過部６０ａ，６０ｂ，６０ｃが一つずつ、合計三つの光透過部６０が割り振られている。つまり、単位画素部ＵＰの数に応じて分割された表示領域ＤＡ内の小区域毎Ｓ（図２参照）に、合計三つの光透過部６０が設けられている。
【００３８】
図５によく示されているように、光透過部６０は、開口部５４ｂ内に設けられた着色部６５を有している。本実施の形態において、光透過部６０は、互いに異なる色に着色された着色部６５Ｒ，６５Ｇ，６５Ｂを有した複数種類の光透過部６０ａ，６０ｂ，６０ｃを含んでいる。具体的には、光透過部６０は、赤色、緑色および青色のそれぞれ着色された着色部６５Ｒ，６５Ｇ，６５Ｂを有した三種類の光透過部６０ａ，６０ｂ，６０ｃを含んでいる。図４に示すように、一つの単位画素部ＵＰに対して、各種類の光透過部６０ａ，６０ｂ，６０ｃが一つずつ設けられ、各単位画素部ＵＰに含まれる三つのサブ画素部ＳＰのそれぞれに対して、赤色、緑色または青色の着色部６５Ｒ，６５Ｇ，６５Ｂを有した光透過部６０が設けられている。
【００３９】
図４および図５に示すように、本実施の形態では、赤色に着色された着色層５６Ｒを有するサブ画素部ＳＰの近傍に赤色に着色された着色部６５Ｒを有する光透過部６０ａが配置され、緑色に着色された着色層５６Ｇを有するサブ画素部ＳＰの近傍に緑色に着色された着色部６５Ｇを有する光透過部６０ｂが配置され、青色に着色された着色層５６Ｂを有するサブ画素部ＳＰの近傍に青色に着色された着色部６５Ｂを有する光透過部６０ｃが配置されている。このような構成においては、赤色に着色された着色層５６Ｒを遮光部５４の貫通開口５４ａに形成する際に、着色層５６Ｒを形成する方法と同様の方法により、赤色に着色された着色部６５Ｒを遮光部５４の開口部５４ｂに形成することができる。同様に、緑色に着色された着色層５６Ｇを遮光部５４の貫通開口５４ａに形成する際に、着色層５６Ｇを形成する方法と同様の方法により、緑色に着色された着色部６５Ｇを遮光部５４の開口部５４ｂに形成することができ、また、青色に着色された着色層５６Ｂを遮光部５４の貫通開口５４ａに形成する際に、着色層５６Ｂを形成する方法と同様の方法により、青色に着色された着色部６５Ｂを遮光部５４の開口部５４ｂに形成することができる。すなわち、工程数等を増やすことなく、着色層５６の形成と並行して、着色部６５を形成することができる。
【００４０】
図５に示すように、遮光部６４に形成された開口部５４ｂは、底を有した有底開口として形成されている。したがって、各光透過部６０は、有底開口として形成された開口部５４ｂの底をなす底部５５をさらに含んでいる。すなわち、本実施の形態において、光透過部６０は、この底部５５と、底部５５上に形成された着色部６５と、を有している。
【００４１】
ところで、各色に着色され光透過部６０の一部分をなす着色部６５Ｒ，６５Ｇ，６５Ｂは、それぞれ、光の三原色である赤色、緑色および青色に着色されている。したがって、異なる着色部６５Ｒ，６５Ｇ，６５Ｂを有する光透過部６０ａ，６０ｂ，６０ｃは、それぞれ、特定の波長域の光のみを選択的に透過させるようになっており、これにより、各着色部６５Ｒ，６５Ｇ，６５Ｂの可視光透過率は１／３程度となる。また、光透過部６０の一部分をなす底部５５は、遮光性を有する遮光部５４と同一の材料から形成されている。以上のことから、光透過部６０に入射した可視光に対する、当該入射光のうちの光透過部６０を透過した光の割合（可視光透過率）は、大きく低下する。なお、本件で用いる可視光透過率は、オリンパス OSP−SP200にて測定した値である。
【００４２】
ところで、仮に、光透過部６０をなす着色部６５と底部５５とが開口部５４ｂ内に設けられていなかった場合には、第１基板５０が表示装置１０に組み込まれた状態において、開口部５４ｂ内には、空気層が形成されたり、あるいは、液晶が入り込んだりする。また、第１基板５０が表示装置１０に組み込まれた状態において光透過部６０の入光側（第１基材５２とは反対の側）に位置するようになる層（図３に示す例においては光透過部６０に隣接する保護層５８）をなす材料が、開口部５４ｂの内部を埋めることもある。そして、光透過部６０が開口部５４ｂ内に形成されていなかったとの仮定において、この第１基板（表示装置用基板）５０が表示装置１０に組み込まれた状態での開口部５４ｂ内を埋めるようになる材料は、着色層５６に対面する位置にも延び広がっていることが多く、通常、光源光の有効利用を図る目的から優れた可視光透過率を有している。
【００４３】
したがって、仮に着色部６５と底部５５とからなる光透過部６０が開口部５４ｂ内に形成されていない場合と比較して、着色部６５と底部５５とからなる光透過部６０を形成した場合には、開口部５４ｂ内を透過する可視光の透過率は大幅に低下することになる。一例として、図６に示すように、光透過部６０の可視光透過率は、第１基板５０が表示装置１０に組み込まれた状態において光透過部６０の基材５４とは反対の側に隣接するようになる層５８をなす材料からなる仮想の層６１であって光透過部６０の厚さと同一厚さを有する仮想の層６１を透過し得る可視光の割合（仮想の層６１の可視光透過率）よりも大幅に低くなる。ただし、遮光部５４は遮光性を有する材料から形成されているため、図６に示すように光透過部６０の可視光透過率は、遮光部５４の可視光透過率よりも高くなる。すなわち、光透過部６０は、可視光の透過量を調節しながら可視光を透過させるようになる。
【００４４】
なお、図６において、光の進行を示す矢印の太さは、透過光の光量を示している。すなわち、光の進行を示す矢印の太さが細くなっていくことは、進行にともなった可視光の光量の減少を意味している。
【００４５】
次に、光感知素子８０について説明する。光を感知可能である光感知素子８０は、例えば、フォトダイオードとして構成され得る。フォトダイオードとしての光感知素子８０は、感知した光の光量が多くなるに連れて、大きな電流を出力するようになる。フォトダイオードとしての光感知素子８０は、例えば低温ポリシリコン技術を用い、上述したスイッチング素子７６とともに第２基材７２上に同時に形成することができる。
【００４６】
また、光感知素子８０の出力は、上述した制御部２０の入力情報処理部２４へ送られる。第２基板７４上には、光感知素子８０からの出力の検出および当該光感知素子８０の表示領域ＤＡ内における位置の特定を可能にするため、センシング線等の種々の回路配線（図示せず）が形成されている。光感知素子（光センサ）８０および光感知素子８０にともなう回路配線等の詳細な構成や作製方法等については、種々の公知文献（例えば、特開２００７−３１６２４３や特開２００７−２４８８１６）に開示されており、ここでは、詳細な説明を省略する。
【００４７】
光感知素子８０は、光透過部６０に対応付けて設けられている。すなわち、光感知素子８０は、特定の光透過部６０を透過してきた光を受光し得るように、第２基材７２上に配置されている。本実施の形態においては、一つの光透過部６０に対して一つの光感知素子８０が割り当てられている。より詳細には、図３に示すように、一つの光透過部６０の直下（表示面１２の法線方向に沿った面光源装置３０の側）に相当する第２基材７２上の位置に、一つの光感知素子８０が配置されている。結果として、図２および図３に示すように、一つの単位画素部ＵＰに対して、三つの光感知素子８０が設けられている。つまり、単位画素部ＵＰの数に応じて分割された表示領域ＤＡ内の小区域Ｓ毎に、三つの光感知素子８０が設けられている。
【００４８】
なお、本実施の形態においては、光感知素子８０はサブ画素部ＳＰの数と同数だけ設けられ、一つのサブ画素部ＳＰの近傍に一つの光感知素子８０が配置されている。したがって、光感知素子８０、スイッチング素子７６および画素電極７４の回路配線が整理され、サブ画素部ＳＰの配列ピッチと同一である短ピッチで光感知素子８０を高密度に安定して形成していくことができる。
【００４９】
以上のような構成からなる表示装置１０は、高感度の読み取り装置、例えば、タッチパネル、さらにはスキャナ等として用いることができる。以下、表示装置１０の作用について説明する。
【００５０】
上述したように、表示パネル４０には、感知した光の光量に応じて出力電流を流す光感知素子８０が設けられている。光感知素子８０は、非画素領域Ａ２内に配置された光透過部６０を透過する光を受光する。各光感知素子８０からの出力電流は、制御部２０の入力情報処理部２４によって監視されている。また、入力情報処理部２４は、出力電流を供給する光感知素子８０および当該光感知素子８０に対応する光透過部６０の表示領域ＤＡ内における位置を、言い換えると、対象となる光感知素子８０および光透過部６０の画素マトリクス上における位置を把握している。
【００５１】
一方、遮光物、例えば指や入力用の専用ペンが表示装置１０の表示面１２に接近してくると、遮光物の下方に位置する光透過部６０は、照明光等のような環境光（外光）が入射してくることを、この遮光物によって遮られる。この結果、遮光物の下方（遮光物に対面する位置）に位置する光透過部６０に対応する光感知素子８０からの出力電流は、環境光の入射が遮られる前の状態よりも、低下するようになる。そして、遮光物が表示面１２に完全に接触すると、遮光物の下方に位置する光透過部６０に対応する光感知素子８０からの出力電流は著しく低下する、又は、出力電流が流れなくなる。
【００５２】
したがって、入力情報処理部２４は、各光感知素子８０からの出力電流に基づき、指や入力用の専用ペンが表示装置１０の表示面１２のどの位置に接触したかを判断することができる。すなわち、表示面１２の各小区域Ｓへ入射するはずの環境光の遮光状況を監視することができ、これにより、表示装置１０をタッチパネルとして機能させることができる。
【００５３】
また、各光感知素子８０からの出力電流を定量的に評価することによって、指等の遮光物と表示面との接近間隔を把握することも可能となる。これにより、遮光物が表示面１２へ接触しているか否かを極めて高精度に判断することができるようになる。また、遮光物の表示面１２への接近を段階的に把握することができる場合、制御部２０の映像情報処理部２２が、入力情報処理部２４で読み取った情報に基づいて、指９０の立体的な映像を作成し、表示面１２に指９０の映像を立体的に表示することも可能となる。
【００５４】
ところで、光感知素子８０は高い可視光反射率を有するようになる傾向がある。そして、表示装置１０においては、光感知素子８０が高い反射率で照明光等の環境光を反射すると、映り込み、ぎらつき、コントラスト低下等の不具合が問題となってくる。しかしながら、本実施の形態によれば、光透過部６０（開口部５４ｂ）が、その全周囲を遮光部５４によって取り囲まれている。このため、光感知素子８０で反射し観察者側へ進む光（例えば、図３の光Ｌ３４参照）を、遮光部５４によって捕捉しやすくなる。また、大きな入射角度で光感知素子８０へ入射しようとする環境光（例えば、図３の光Ｌ３３参照）を遮光部で捕捉することもできる。この結果、光透過部６０を取り囲む遮光部５４によって、光感知素子８０で反射し表示装置１０から観察者側へ出射する光の光量を大幅に低減することができる。これにより、光感知素子８０での反射光に起因した種々の不具合の発生を極めて効果的に抑制することができ、これにより、表示装置１０によって表示される映像の画質を維持することが可能となる。
【００５５】
また、光透過部６０の可視光透過率は、開口部５４ｂ内に光透過部が形成されていなかったとの仮定において、第１基板（表示装置用基板）５０が表示装置１０に組み込まれた状態での開口部５４ｂ内を透過する可視光の透過率よりも低くなっている。すなわち、光透過部６０は、その可視光透過率を積極的に低下させるように構成されている。したがって、光透過部６０を透過して光感知素子８０へ向かう光の光量を低減し、これにより、光感知素子８０での反射光に起因した種々の不具合の発生をさらに抑制することができる。
【００５６】
また、光透過部６０（開口部５４ｂ）が、その全周囲を遮光部５４によって取り囲まれているため、第１基板４２の各層での反射等に起因した映像光の光透過部６０への予期せぬ入射を、当該光透過部６０を取り囲む遮光部５４により、効果的に遮ることもできる（図３の光Ｌ３１，Ｌ３２参照）。これにより、遮光物の位置をより高精度かつ高感度で検出することができる。
【００５７】
さらに、光透過部６０（開口部５４ｂ）の全周囲が遮光部５４によって取り囲まれているため、光透過部６０に対応する光感知素子８０には、特定の方向のみからしか光が入射しない。図示する例においては、進行方向が正面方向（表示面への法線方向）を中心とした狭い角度範囲内にある光のみが光感知素子８０に入射し得るようになっており、正面方向に対して大きく傾斜した光は光感知素子８０に入射することができない。これにより、特定方向に進む光に対する遮光状況のみに基づいて、遮光物の位置を判断することができるので、遮光物の位置をより高精度で検出することができる。
【００５８】
なお、タッチパネルとは別の具体的な使用例として、表示装置１０をスキャナとして用いることもできる。この場合、まず、読み取り対象となる文字情報や図柄情報が記載された紙面等を表示面上に配置する。そして、面光源装置１０からの面状光が表示パネル４０を透過して当該紙面を照明すると、紙面は照明光を表示装置１０の表示面１２へ向けて反射する。当然に、紙面のうちの文字や図柄等が記載されている部分とそれ以外の部分とでは、照明光の反射率が異なってくる。そして、表示装置１０によって、上述した方法と同様にして、表示面１２を介して入射する反射光の分布（とりわけ本実施の形態では、光量分布）を評価することにより、紙面に記載されていた文字や図柄等を読み取ることが可能となる。また、表示装置１０がスキャナとして機能する場合には、制御部２０の映像情報処理部２２が、入力情報処理部２４で読み取った情報に基づいて、文字や図柄等の映像を作成し、表示面１２に文字や図柄等の映像を表示することも可能となる。
【００５９】
とりわけ、本実施の形態においては、一つの単位画素部ＵＰに対応して設けられた三つの光透過部６０が、互いに異なる色に着色された着色部６５Ｒ，６５Ｇ，６５Ｂを有した三種類の光透過部として構成されている。すなわち、一つの単位画素部ＵＰに対して、互いに異なる特定波長域の光のみを透過させる三種類の光透過部６０ａ，６０ｂ，６０ｃが設けられている。具体的には、赤色のみを透過させる光透過部６０ａ、緑色のみを透過させる光透過部６０ｂおよび青色のみを透過させる光透過部６０ｃが設けられている。このため、表示面１２からの入力を波長別に感知することができるようになり、単位画素部ＵＰ数に応じて分割された表示面１２の小区域Ｓ毎に、透過光の波長分布を把握することができるようになる。すなわち、入力情報をカラー情報として読み取るカラースキャナとして機能することができる。
【００６０】
なお、上述した実施の形態に対して様々な変更を加えることが可能である。以下、変形の一例について説明する。
【００６１】
例えば、上述した実施の形態において、光透過部６０が、遮光性の底部５５と、着色された着色部６５と、を含む例を示したが、これに限られない。光透過部６０が、開口部５４ｂ内に設けられた遮光パターン６２を含むようにしてもよい。図７に示すように、光透過部６０が遮光性からなる遮光パターン６２を含む場合にも、光透過部６０の可視光透過率を調節することができる。なお、遮光パターン６２は、図８に示す例において網点状に形成され、図９に示す例において格子状に形成されている。ただし、遮光パターン６２の構成は、図示の構成に限られず、例えばストライプ状等、種々の形態に構成することができる。また、光透過率の変化は、遮光パターン６２のパターン部の太さ（大きさ）や間隔等を適宜変更することにより、容易に調整することができる。また、遮光パターン６２は、フォトリソグラフィー技術を用いて遮光部５４をパターニングする際に、遮光部５４をなす材料と同一の材料から同時に形成され得る。すなわち、工程数等を増やすことなく、極めて容易に形成することができる。また、図７〜９に示す変形例において、開口部５４ｂ内の遮光パターン６２が設けられていない領域に、上述した着色部６５を形成するようにしてもよい。
【００６２】
また、図１０に示すように、開口部５４ｂ内に、透過光の進行方向を変更し得るレンズ６７が設けられているようにしてもよい。この変形例において、光透過部６０は、このレンズ６７を含むように構成されている。図１０に示す例において、レンズ６７は、断面が楕円形状の一部分に相当する凸状のレンズを並べて配列することによって形成されている。レンズ６７の形状は、光透過部６０を透過した光が、光感知素子８０に向かって進み光感知素子８０に有効に受光され得るよう、レンズ６７をなす材料の屈折率、レンズ６７に隣接する材料の屈折率、および、光透過部６０と光感知素子８０との相対位置等を考慮して、適宜設計され得る。このような変形例によれば、各光透過部６０を透過する光がレンズ６７によって進行方向を変更されることによって、当該光透過部６０に対応する光感知素子８０へ入射しやすくことができる。これにより、光透過部６０と当該光透過部６０に対応する光感知素子８０との関連付けが強くなり、光透過部６０を透過する光の光量を精度良く評価することができる。また、図１０に示すように、レンズ６７が設けられていなかった場合には光感知素子８０へ入射しなかったであろう光Ｌ１０１を、光感知素子８０へ入射させることが可能となる。これらにより、各単位画素部ＵＰに対応した各小区域Ｓを透過する光の光量をさらに精度良く評価することができる。
【００６３】
さらに、図１０に示す光透過部６０のレンズ６７の構成を種々変更することが可能である。なお、図１０に示す例においては、表示面１２の法線方向に対して種々の角度で傾斜して進む光（図１０のＬ１０１参照）の進行方向を、表示面１２の法線方向の側に変更し、当該光透過部６０の直下に位置する光感知素子８０へ入射させるようにしている。
【００６４】
これに対し、図１１に示すように、レンズとして、平行光に対して集光作用を及ぼし得る凸レンズ６７ａを用いることもできる。図１１に示す例においては、表示面１２の法線方向に沿って光透過部６０を透過する光Ｌ１１１を、実質的にレンズ６７ａの焦点位置に配置された光感知素子８０へ入射させることができる。また、図１１に示すように、光感知素子８０の平面寸法が光透過部６０の平面寸法よりも小さい場合には、表示面１２の法線方向に対して傾斜して光透過部６０を透過する光Ｌ１１２が、光感知素子８０によって受光されないようになる。すなわち、図１０に示す例において、各光透過部６０に対応した光感知素子８０は、実質的に、表示面１２の法線方向に進んで光透過部６０へ入射する光Ｌ１１１のみを受光するようになる。したがって、表示装置１０をタッチパネルとして用いる場合には、各光透過部６０の直上方（表示面１２の法線方向に沿った各光透過部の上方）に遮光物があるか否かを極めて高精度に認識することができる。光感知素子８０をレンズ６７ａの焦点位置または焦点位置近傍に配置することによって、光感知素子８０の大きさを小さくすることができる。これにより、光感知素子８０での光の反射に起因した不具合を効果的に抑制することができる。
【００６５】
なお、図１１に示す例において、光感知素子８０は、遮光性を有した遮光層７９上に配置されている。すなわち、光感知素子８０の両側方には遮光層７９が設けられている。このため、光感知素子８０に受光されなかった光Ｌ１１２は遮光層７９に吸収されるようになる。したがって、環境光（外光）が、例えば第２基材７２上で、反射して表示装置１０のコントラストを低下させてしまうことを、効果的に防止することができる。また、このような遮光層７９は、上述した実施の形態およびその他の変形例に対しても適用することができる。
【００６６】
さらに、上述した実施の形態において、光感知素子８０が、対応する光透過部６０に対面する位置に配置された例を示したがこれに限れない。図１０に点線で示すように、光感知素子８０が、光透過部６０の直下の位置からずれた位置、例えば遮光部５４に対面する位置に配置されていてもよい。この場合も、上述したように光透過部６０のレンズ６７の形状を適宜設計することにより、特定方向からの透過光が、遮光部５４の直下に配置された光感知素子８０に受光されるようにすることができる。このような例によっても、特定方向からの入射光に基づいて入力情報を極めて高精度に読み取ることができる。また、光を反射しやすい傾向にある光感知素子８０が遮光部５４の下方に配置されているため、光感知素子８０での光の反射に起因した不具合を極めて効果的に抑制することができる。
【００６７】
また、図１０および図１１に示す変形例において、光透過部６０が、レンズ６７，６７ａのみから構成される例を示したが、これに限られない。例えば、図１０および図１１に示す変形例において、レンズ６７，６７ａが着色されて着色部６５としても機能するようにしてもよい。また、レンズ６７，６７ａとは別途に着色部６５が形成されていてもよい。すなわち、各光透過部６０が、着色部６５と、レンズ６７，６７ａと、を有するようにしてもよい。さらに、開口部５４ｂが有底開口として形成され、各光透過部６０が、底部５５と、レンズ６７，６７ａと、を有するようにしてもよい。
【００６８】
さらに、上述した実施の形態において、一つのサブ画素部ＳＰに対して一つの光透過部６０および光感知素子８０が設けられる例を示したが、これに限られない。例えば、表示装置１０に求められる入力情報読み取り解像度に応じて、各サブ画素部ＳＰまたは各単位画素部ＵＰに対応する光透過部６０および光感知素子８０の数を増減させるようにしてもよい。
【００６９】
さらに、上述した実施の形態において、第１の基板（対向基板、表示装置用基板）５０を用いて液晶表示装置（液晶表示パネル）を構成する例を示したが、これに限られない。上述した第１の基板５０を用いて、液晶表示装置以外の表示装置、例えばＥＬ表示装置やプラズマディスプレイを構成することもできる。
【００７０】
なお、以上において上述した実施の形態に対するいくつかの変形例を説明してきたが、当然に、複数の変形例を適宜組み合わせて適用することも可能である。
【符号の説明】
【００７１】
１０  表示装置
１２  表示面
２０  制御部
３０  面光源装置
４０  表示パネル
４５  液晶層
５０  基板（対向基板、第１基板、表示装置用基板、カラーフィルタ）
５２  基材
５４  遮光部
５４ａ  貫通開口
５４ｂ  開口部
５５  底部
６０，６０ａ，６０ｂ，６０ｃ  光透過部
６２  遮光パターン
６５，６５Ｒ，６５Ｇ，６５Ｂ  着色部
６７  レンズ
６７ａ  レンズ
７０  基板（アレイ基板、第２基板）
７２  基材
７４  画素電極
７６  スイッチング素子
８０  光感知素子
【図１】
2010249983.tif 000003
【図２】
2010249983.tif 000004
【図３】
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【図４】
2010249983.tif 000006
【図５】
2010249983.tif 000007
【図６】
2010249983.tif 000008
【図７】
2010249983.tif 000009
【図８】
2010249983.tif 000010
【図９】
2010249983.tif 000011
【図１０】
2010249983.tif 000012
【図１１】
2010249983.tif 000013