(57)【要約】  本発明の液晶表示装置に備えられた液晶パネル（２０）は、受光した光の強度を検知する光センサ素子（３０）を複数個有し、各光センサ素子（３０）がパネル表面上の画像を検知することで外部からの入力位置を検出するエリアセンサ機能を有している。液晶パネル（２０）には、エリアセンサを構成する光センサ素子（３０）と、光センサ素子（３０）の温度補償を行う温度補償センサ（５０）とが備えられている。温度補償センサ（５０）は、下層光遮断膜と、該下層光遮断膜上に設けられ、当該液晶表示装置が置かれている環境の温度を検知する温度検知用光センサ素子（３０Ａ）と、温度検知用光センサ素子を覆うように設けられ、紫外線、可視光線および赤外線を遮断する上層光遮断膜とを備えている。これにより、使用環境温度に影響を受けることなく、検知精度の高いエリアセンサを備えた液晶表示装置を実現する。
2010084639.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクティブマトリクス基板と対向基板との間に液晶層が配置されている液晶パネルを備え、該液晶パネルが、パネル表面上の画像を検知することで、外部からの入力位置を検出するエリアセンサ機能を有している液晶表示装置において、
上記液晶パネルは、受光した光の強度を検知する光センサ素子を複数個有し、各光センサ素子がパネル表面上の画像を検知することで外部からの入力位置を検出するエリアセンサ部を備えており、
上記エリアセンサ部には、
受光した光の強度を検知する光センサ素子と、
上記光センサ素子に対して温度補償を行う温度補償センサとが備えられており、
上記温度補償センサは、
下層光遮断膜と、
上記下層光遮断膜上に設けられ、当該液晶表示装置が置かれている環境の温度を検知する温度検知用の光センサ素子と、
さらに、上記温度検知用の光センサ素子を覆うように設けられ、紫外線、可視光線および赤外線を遮断する上層光遮断膜とを備えていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
上記上層光遮断膜が、反射膜であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
上記温度補償センサは、上記液晶パネルの表示領域の最外周部分に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
上記エリアセンサ部には、上記光センサ素子と隣接する位置に、当該液晶表示装置が置かれている環境下の光の強度を検出する光強度センサが設けられており、
上記光強度センサは、上記アクティブマトリクス基板上に、上記光センサ素子と同一の製造工程によって形成された光センサ素子を有していることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
上記エリアセンサ部には、上記光センサ素子と隣接する位置に、当該液晶表示装置が置かれている環境下の赤外線の強度を検出する赤外光強度センサが設けられており、
上記赤外光強度センサは、
光強度検知用の光センサ素子と、
上記光センサ素子を覆うように設けられ、紫外線および可視光線を吸収する上層光遮断膜とを備えていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
上記温度補償センサにおいて、上記下層光遮断膜と上記上層光遮断膜とは、同一材料で形成されていることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光センサ素子を内蔵し、外部からの入力位置を検出するエリアセンサ機能を有する液晶表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置などの表示装置の中には、入力用のペンまたは人の指などでパネル表面を触れると、その触れた位置を検出することのできるタッチパネル（エリアセンサ）機能を備えたタッチパネル一体型の表示装置が開発されている。【０００３】
従来のタッチパネル一体型表示装置は、抵抗膜方式（押されると上の導電性基板と下の導電性基板とが接触することによって入力位置を検知する方式）や、静電容量式（触った場所の容量変化を検知することによって入力位置を検知する方式）のものが主流となっている。【０００４】
ところで、近年、フォトダイオードやフォトトランジスタなどの光センサ素子が画像表示領域内の画素毎に（あるいは複数の画素単位で）備えられた表示装置の開発が進んでいる。このように、画素ごとに光センサ素子を備えることで、エリアセンサとしての機能（具体的には、スキャナ機能、タッチパネル機能など）を通常の表示装置で実現することが可能となる。つまり、上記光センサ素子がエリアセンサとしての機能を果たすことで、タッチパネル（またはスキャナ）一体型の表示装置を実現することができる。【０００５】
一方、上記液晶表示装置などの表示装置は、その使用環境などの要因により、上記表示装置の表面温度が上昇し、内部回路素子などの電気的特性に影響を及ぼし、画質低下などの問題を引き起こす場合がある。【０００６】
特許文献１には、液晶表示装置に温度検知手段を設け、該温度検知手段で検知された温度に応じて、上記液晶表示装置の駆動周波数を変調する周波数変調回路を備えた構成について記載されている。【０００７】
また、上記フォトダイオードやフォトトランジスタなどの光センサ素子を備えた表示装置においても、上記表示装置の表面温度が上昇した場合に、上記光センサ素子の検知感度が落ちるという問題が発生する。これは、上記フォトダイオードやフォトトランジスタなどの光センサ素子は、光の受光量に応じて異なる値の電流を流す構成となっているが、この他に温度などの要因によっても、電流が流れるためである。【０００８】
図１３は、光が全く存在しない環境下における環境温度の変化と上記光センサ素子に流れる電流値の変化との関係を示す図である。【０００９】
図１３に図示されているように、上記光センサ素子においては、環境温度が３０度である場合に流れる電流値（図中Ａ点）より、環境温度が４０度である場合に流れる電流値（図中Ｂ点）が高い。このように、環境温度の上昇に伴い、上記光センサ素子に流れる電流値も増加してしまうので、純粋に光の受光量のみに応じた電流値を導き出すのが困難となる。【００１０】
よって、上記光センサ素子には、一般的に、温度によって変化する上記光センサの検出電流値を補償するための補正用のセンサとして、暗電流補償用の光センサ素子が備えられている。これにより、上記光センサ素子に対して、温度補償を行うことができる。【００１１】
上記暗電流補償用の光センサ素子上には、外部から入る光を遮断するための光遮断膜が設けられている。【００１２】
表示装置、特に、液晶表示装置においては、上記光遮断膜として、カラーフィルタ基板側に設けられたカーボンブラックからなるブラックマトリクスを用いるのが一般的である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】日本国公開特許公報「特開２００５−９１３８５号公報（２００５年４月７日公開）」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、上記暗電流補償用の光センサ素子に備えられたカーボンブラックからなる光遮断膜は、赤外線領域の光を一部透過させてしまうため、光の影響を完全に排除することができず、純粋に温度の影響によって変化する電流値を検出するのが困難であった。【００１５】
図１４は、カーボンブラックにおける、光の波長別の透過率を示す図である。【００１６】
図１４に図示されているように、カーボンブラックは、赤外線領域の光を完全に遮断することができず、一部透過さしませてうので、このようなカーボンブラックを上記暗電流補償用の光センサの光遮断膜として用いた構成においては、精度の高い温度補償をできないという問題がある。【００１７】
図１３を用いて、さらに詳しく説明すると、実際の環境温度が３０度であるにも関わらず、例えば、上記暗電流補償用の光センサに設けられた光遮断膜が赤外線領域の光を完全に遮断することができず、一部透過させてしまう場合には、図１３に図示されているように、上記暗電流補償用の光センサに流れる電流値は図中のＡ点に相当する値ではなく、図中のＣ点に相当する値となる。図１３においては、図中のＣ点に相当する値が、環境温度が４０度である場合に流れる電流値（図中Ｂ点）と等しいため、結果的に、上記のような暗電流補償用の光センサは環境温度を４０度と認識してしまうのである。【００１８】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、使用環境温度に影響を受けることなく、高い検知精度が得られるエリアセンサを備えた液晶表示装置を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明の液晶表示装置は、上記の課題を解決するために、アクティブマトリクス基板と対向基板との間に液晶層が配置されている液晶パネルを備え、該液晶パネルが、パネル表面上の画像を検知することで、外部からの入力位置を検出するエリアセンサ機能を有している液晶表示装置において、上記液晶パネルは、受光した光の強度を検知する光センサ素子を複数個有し、各光センサ素子がパネル表面上の画像を検知することで外部からの入力位置を検出するエリアセンサ部を備えており、上記エリアセンサ部には受光した光の強度を検知する光センサ素子と、上記光センサ素子に対して温度補償を行う温度補償センサとが備えられており、上記温度補償センサは、下層光遮断膜と、上記下層光遮断膜上に設けられ、当該液晶表示装置が置かれている環境の温度を検知する温度検知用の光センサ素子と、さらに、上記温度検知用の光センサ素子を覆うように設けられ、紫外線、可視光線および赤外線を遮断する上層光遮断膜とを備えていることを特徴としている。【００２０】
上記構成によれば、上記液晶表示装置には、受光した光の強度を検知する光センサ素子と、温度補償センサとが設けられている。さらに、上記温度補償センサには、上記光センサ素子と同一の製造工程により、同時に形成し得る温度検知用の光センサ素子が備えられている。したがって、製造ロットが異なることにより、発生し得る上記光センサ素子の特性ばらつきを最少化することができる。【００２１】
また、上記温度補償センサは、上記温度検知用光センサ素子の下側に光（紫外線、可視光線および赤外線）を遮断するための下層遮断膜が設けられた構成を有している。これに加え、上記温度補償センサは、上記温度検知用光センサ素子を覆うように設けられ、紫外線、可視光線および赤外線を遮断する上層光遮断膜を備えているため、既に上述した従来技術のように漏れ赤外線の影響を受けずに、上記受光した光の強度を検知する光センサ素子の温度補償を行うことができる。【００２２】
したがって、上記構成によれば、使用環境温度に影響を受けることなく、検知精度の高いエリアセンサを備えた液晶表示装置を実現することができる。【００２３】
本発明の液晶表示装置において、上記上層光遮断膜は、反射膜であることが好ましい。【００２４】
上記構成によれば、上記温度補償センサは、上記光センサ素子の温度による影響を補償するためのものであるから、上記温度補償センサに備えられた上層光遮断膜が反射膜である場合には、上記上層光遮断膜において、光の吸収により発生し得る温度上昇による上記温度検知用光センサ素子への影響を抑制することができ、さらに精度の高い温度補償を行うことができる。【００２５】
したがって、上記構成によれば、使用環境温度に影響を受けることなく、より検知精度の高いエリアセンサを備えた液晶表示装置を実現することができる。【００２６】
本発明の液晶表示装置において、上記温度補償センサは、上記液晶パネルの表示領域の最外周部分に設けられていることが好ましい。【００２７】
上記構成によれば、上記温度補償センサに備えられた上記上層光遮断膜は、反射膜からなっている。上記反射膜の例としては、紫外線、可視光線および赤外線領域において反射率が高いアルミニウム、銀などの金属膜を挙げることができるが、本発明がこれに限定されることはなく、上記の光波長領域において、反射率が高い物質であれば何れも用いることが可能である。【００２８】
しかしながら、上記反射膜は、可視光線領域を反射するため、人間の目には目立つという問題があり、上記反射膜を上記液晶パネルの中央部などにちりばめると欠点（表示領域内において表示が欠けたように認識される点領域）などとして認識される。【００２９】
したがって、上記構成によれば、上記反射膜を備えた温度補償センサを上記液晶パネルの表示領域の最外周部分に設けることにより、上記液晶表示装置の表示領域の中央部において、上記反射膜が点欠陥（表示が欠けた点領域）などと認識され、上記液晶表示装置の表示品質の低下を招くことを防止することができる。【００３０】
また、上記構成によれば、上記反射膜が特に、金属膜である場合においては、上記液晶表示装置の表示領域の中央部における寄生容量などによる影響をも抑制することができる。【００３１】
さらに、同一液晶パネル内においても、温度ばらつきが存在するため、上記温度補償センサが表示領域の任意の一点のみにしか設けられていない場合には、当該温度補償センサが正確な温度を検知することができない可能性がある。これに対して、上記のように、上記液晶パネルの表示領域の最外周部分の全領域に温度補償センサを設けた場合には、液晶パネルの各部分の温度ばらつきが平均化されるため、より精度の高い温度補償を行うことができる。【００３２】
本発明の液晶表示装置において、上記エリアセンサ部には、上記光センサ素子と隣接する位置に、当該液晶表示装置が置かれている環境下の光の強度を検出する光強度センサが設けられており、上記光強度センサは、上記アクティブマトリクス基板上に、上記光センサ素子と同一の製造工程によって形成された光センサ素子を有していることが好ましい。【００３３】
上記の構成によれば、光強度センサ用の光センサ素子の特性を、エリアセンサ用の光センサ素子の特性と合わせることができるため、光強度センサによって得られた環境光強度を、正確にエリアセンサ用の光センサ素子に反映させることができる。つまり、環境光に対するエリアセンサの正確な出力を推定することが可能となる。【００３４】
本発明の液晶表示装置において、上記エリアセンサ部には、上記光センサ素子と隣接する位置に、当該液晶表示装置が置かれている環境下の赤外線の強度を検出する赤外光強度センサが設けられており、上記赤外光強度センサは、光強度検知用の光センサ素子と、上記（光強度検知用の）光センサ素子を覆うように設けられ、紫外線および可視光線を吸収する上層光遮断膜とを備えていることが好ましい。【００３５】
上記の構成によれば、外部から照射される赤外線の強度を検知することができる。また、光強度検知用の光センサ素子は、エリアセンサ用の光センサ素子と同一の製造工程によって形成できるため、赤外光強度センサによって得られた赤外光の強度を、正確にエリアセンサ用の光センサ素子に反映させることができる。【００３６】
本発明の液晶表示装置の上記温度補償センサにおいて、上記下層光遮断膜と上記上層光遮断膜とは、同一材料で形成されていることが好ましい。【００３７】
上記構成によれば、上記下層光遮断膜が上記上層光遮断膜と同一の材料で構成されているため、検出対象面の反対面側から入光される光においても、紫外線、可視光および赤外線を遮断することができるので、より精度の高い温度補償を行うことができる。【００３８】
よって、多様な光波長を発するバックライトを用いたとしても、精度の高い温度補償を行うことができるエリアセンサを備えた液晶表示装置を実現することができる。
【発明の効果】
【００３９】
本発明の液晶表示装置では、以上のように、上記液晶パネルは、受光した光の強度を検知する光センサ素子を複数個有し、各光センサ素子がパネル表面上の画像を検知することで外部からの入力位置を検出するエリアセンサ部を備えており、上記エリアセンサ部には受光した光の強度を検知する光センサ素子と、上記光センサ素子に対して温度補償を行う温度補償センサとが備えられており、上記温度補償センサは、下層光遮断膜と、上記下層光遮断膜上に設けられ、当該液晶表示装置が置かれている環境の温度を検知する温度検知用の光センサ素子と、さらに、上記温度検知用の光センサ素子を覆うように設けられ、紫外線、可視光線および赤外線を遮断する上層光遮断膜とを備えている。【００４０】
それゆえ、使用環境温度に影響を受けることなく、検知精度の高いエリアセンサを備えた液晶表示装置を実現することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】図２に示す液晶表示装置に備えられた液晶パネルにおける各センサの構成を示す平面図である。
【図２】本発明の実施の形態にかかる液晶表示装置の構成を示す模式図である。
【図３】図１に示す液晶パネルに設けられたセンサＡ（可視光センサ）の構成を示す模式図である。
【図４】図１に示す液晶パネルに設けられたセンサＢ（赤外光センサ）の構成を示す模式図である。
【図５】図１に示す液晶パネルに設けられた各センサの構成を示す図であり、（ａ）は、図３に示す可視光センサにおけるＸ−Ｘ’部分の断面を示し、（ｂ）は、図４に示す赤外光センサにおけるＹ−Ｙ’部分の断面を示し、（ｃ）は、図３に示す可視光センサおよび図４に示す赤外光センサにおけるＺ−Ｚ’部分の断面を示す。
【図６】図１に示す液晶パネルの構成について説明するための模式図である。
【図７】図６に示す液晶パネル２０に備えられた各センサの分光感度（波長別のセンサ出力）を示すグラフであり、（ａ）は、センサＡの場合を示し、（ｂ）は、センサＢの場合を示す。
【図８】図１に示す液晶パネルに備えられた温度補償センサの概略構成を示す断面図であり、（ａ）は、上層光遮断膜がアクティブマトリクス基板側に設けられた構成を示し、（ｂ）は、上層光遮断膜が対向基板側に設けられた構成を示す。
【図９】図６に示す液晶パネル２０に備えられた各センサにおける認識画像を示す模式図であり、（ａ）は、センサＡを用いた場合の認識画像を示し、（ｂ）は、センサＢを用いた場合の認識画像を示す。
【図１０】図６に示す液晶パネル２０に備えられた各センサによる検知を行う場合に好適な対象照度範囲を示す模式図であり、（ａ）は、センサＡによる場合を示し、（ｂ）は、センサＢによる場合を示す。
【図１１】液晶パネルの構成例を示す模式図であり、（ａ）は、センサＡとセンサＢとが市松状に互い違いに配置されている場合を示し、（ｂ）は、センサＡとセンサＢとが１列ごとに交互に配置されている場合を示す。
【図１２】センサＡとセンサＢとが市松状に交互に配置されている液晶パネルの構造の例を示す模式図である。
【図１３】光が全く存在しない環境下における環境温度の変化と光センサ素子に流れる電流値の変化との関係を示す図である。
【図１４】カーボンブラックにおける、光の波長別の透過率を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
本発明の一実施形態について図１〜図１２に基づいて説明すると以下の通りである。なお、本発明はこれに限定されるものではない。
【００４３】
本実施の形態では、エリアセンサ機能（具体的には、タッチパネル機能）を備えているタッチパネル一体型の液晶表示装置について説明する。
【００４４】
まず、本実施の形態のタッチパネル一体型液晶表示装置の構成を、図２を参照しながら説明する。図２に示すタッチパネル一体型液晶表示装置１００（単に液晶表示装置１００とも呼ぶ）は、画素ごとに設けられた光センサ素子が表示パネルの表面の画像を検知することで入力位置を検出するタッチパネル機能を有している。
【００４５】
図２に示すように、本実施の形態のタッチパネル一体型液晶表示装置１００は、液晶パネル２０（エリアセンサ部）、および、液晶パネル２０の背面側に設けられ該液晶パネルに光を照射するバックライト１０を備えている。
【００４６】
液晶パネル２０は、多数の画素がマトリクス状に配列されたアクティブマトリクス基板２１と、これに対向するように配置された対向基板２２とを備えており、さらにこれら２つの基板の間に表示媒体である液晶層２３が挟持された構造を有している。なお、本実施の形態において、液晶パネル２０の表示モードは特に限定されず、ＴＮモード、ＩＰＳモード、ＶＡモードなどのあらゆる表示モードを適用することができる。
【００４７】
また、液晶パネル２０の外側には、液晶パネル２０を挟み込むようにして表側偏光板４０ａおよび裏側偏光板４０ｂがそれぞれ設けられている。
【００４８】
各偏光板４０ａおよび４０ｂは、偏光子としての役割を果たす。例えば、液晶層に封入されている液晶材料が垂直配向型である場合、表側偏光板４０ａの偏光方向と裏側偏光板４０ｂの偏光方向とを、互いにクロスニコルの関係になるように配置することで、ノーマリーブラックモードの液晶表示装置を実現することができる。
【００４９】
アクティブマトリクス基板２１には、各画素を駆動するためのスイッチング素子であるＴＦＴ（図示せず）、配向膜（図示せず）、可視光センサ３１Ａ（エリアセンサ部）、赤外光センサ３１Ｂ（エリアセンサ部）、温度補償センサ５０が設けられている。可視光センサ３１Ａおよび赤外光センサ３１Ｂは、各画素領域に設けられた光センサ素子３０を含んで構成されている。また、温度補償センサ５０は、各画素領域に設けられた光センサ素子３０Ａを含んで構成されている。光センサ素子３０および光センサ素子３０Ａは、受光量に応じて異なる値の電流を流す。
【００５０】
さらに、可視光センサ３１Ａ内および赤外光センサ３１Ｂ内には、エリアセンサを構成している光センサ素子３０（具体的には、光センサ素子３０ａまたは３０ｂ）と隣接する位置に、液晶表示装置１００が置かれている環境下の赤外線の強度を検出する赤外光強度センサ（光強度センサ）３０ｃが設けられている。
【００５１】
また、対向基板２２には、図示はしていないがカラーフィルタ層、対向電極及び配向膜などが形成されている。カラーフィルタ層は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のそれぞれの色を有する着色部と、ブラックマトリクスとから構成されている。
【００５２】
上記のように、本実施の形態のタッチパネル一体型液晶表示装置１００においては、各画素領域に光センサ素子３０が設けられており、これにより可視光センサ３１Ａおよび赤外光センサ３１Ｂが形成されている。この可視光センサ３１Ａおよび赤外光センサ３１Ｂがパネル表面上の画像をそれぞれ検知することで外部からの入力位置を検出するエリアセンサが実現される。そして、液晶パネル２０の表面（検出対象面１００ａ）の特定の位置に指や入力ペンが接触した場合に、その位置を光センサ素子３０が読み取り、装置に対して情報を入力したり、目的とする動作を実行させたりすることができる。このように、本実施の形態の液晶表示装置１００では、光センサ素子３０によってタッチパネル機能を実現することができる。
【００５３】
光センサ素子３０は、フォトダイオードまたはフォトトランジスタで形成されており、受光した光の強度に応じた電流を流すことによって、受光量を検知する。ＴＦＴおよび光センサ素子３０は、アクティブマトリクス基板２１上に、ほぼ同一のプロセスによってモノリシックに形成されたものであってもよい。つまり、光センサ素子３０の一部の構成部材は、ＴＦＴの一部の構成部材と同時に形成されてもよい。このような光センサ素子の形成方法は、従来公知の光センサ素子内蔵型の液晶表示装置の製造方法に準じて行うことができる。
【００５４】
温度補償センサ５０は、可視光センサ３１Ａ内および赤外光センサ３１Ｂ内に設けられた光センサ素子３０に対して温度補償を行うための補正用のセンサである。本実施の形態においては、温度補償センサ５０を構成する光センサ素子として、エリアセンサを構成している光センサ素子３０と同一の構成の光センサ素子３０Ａが使用されている。つまり、温度補償センサ５０を構成している光センサ素子３０Ａと、エリアセンサを構成している光センサ素子３０とは、同一の設計およびプロセス（製造工程）によって、アクティブマトリクス基板２１上に形成されたものである。温度補償センサ５０の具体的な構成については、後述する。
【００５５】
また、赤外光強度センサ３０ｃは、液晶表示装置１００が置かれている環境下の赤外線の強度を測定するものである。図３に示すように、赤外光強度センサ３０ｃは、可視光センサ３１Ａ内の光センサ素子３０ａと隣接する位置に設けられている。また、図４に示すように、赤外光強度センサ３０ｃは、赤外光センサ３１Ｂ内の光センサ素子３０ｂと隣接する位置に設けられている。赤外光強度センサ３０ｃを構成する光センサ素子３０は、エリアセンサを構成している光センサ素子３０ａおよび３０ｂと同一の構成を有している。つまり、赤外光強度センサ３０ｃを構成している光センサ素子３０（光強度検知用の光センサ素子）と、可視光センサ３１Ａおよび赤外光センサ３１Ｂを構成している光センサ素子３０ａおよび３０ｂとは、同一の設計およびプロセス（製造工程）によって、アクティブマトリクス基板２１上に形成されたものである。
【００５６】
バックライト１０は、液晶パネル２０に対して光を照射するものであるが、本実施の形態においては、バックライト１０は、白色光に加えて赤外光を液晶パネル２０に対して照射している。このような赤外光を含む光を照射するバックライトは公知の方法で実現することができる。
【００５７】
また、図２には、液晶パネル２０に対して表示駆動を行う液晶駆動回路６０、並びに、エリアセンサ、赤外光強度センサ３０ｃ、および温度補償センサ５０を駆動するためのセンサ制御部７０を示す。センサ制御部７０については、その内部の構成についても示す。なお、本実施の形態の液晶駆動回路の構成については、従来公知の構成を適用することができる。
【００５８】
図２に示すように、センサ制御部７０内には、タイミング発生回路７１、光センサ素子駆動回路７２、エリアセンサ読出回路７３、座標抽出回路７４、インターフェース回路７５、光強度センサ読出回路７６、光強度測定部７７、および温度補償センサ読出回路７８が設けられている。
【００５９】
タイミング発生回路７１は、各回路の動作を同期させて制御するためのタイミング信号を発生させる。
【００６０】
光センサ素子駆動回路７２は、エリアセンサおよび光強度センサ３０ｃを構成している各光センサ素子３０、および、温度補償センサ５０を構成する各光センサ素子３０Ａを駆動するための電源を供給する。
【００６１】
エリアセンサ読出回路７３は、エリアセンサを構成している光センサ素子３０（具体的には、光センサ素子３０ａおよび３０ｂ）から受光信号を受け取り、得られた電流値から受光量を算出する。なお、本実施の形態では、エリアセンサ読出回路７３は、エリアセンサを構成している光センサ素子３０から受け取った電流値（センサ出力）から、温度補償センサ５０に設けられた光センサ素子３０Ａから受け取った電流値（温度補償センサ読出回路７８から送られた暗電流期待値）を差し引いた値を、座標抽出回路７４に送る構成となっている。これにより、エリアセンサに対して温度補償が行われる。
【００６２】
座標抽出回路７４は、エリアセンサ読出回路７３で算出された電流値（温度補償後のエリアセンサの出力）に基づいて、液晶パネルの表面（検出対象面１００ａ）に対してタッチした指の座標を算出する。
【００６３】
インターフェース回路７５は、座標抽出回路７４において算出された指の座標の情報（位置情報）を、液晶表示装置１００の外部へ出力するものである。液晶表示装置１００は、このインターフェース回路７５を介して、ＰＣなどと接続される。
【００６４】
光強度センサ読出回路７６は、赤外光強度センサ３０ｃ内に含まれる光センサ素子３０から受光信号を受け取り、得られた電流値から受光量を算出する。
【００６５】
なお、本実施の形態では、光強度センサ読出回路７６は、赤外光強度センサ３０ｃを構成している光センサ素子３０から受け取った電流値から、温度補償センサ５０に設けられた光センサ素子３０Ａから受け取った電流値（温度補償センサ読出回路７８から送られた暗電流期待値）を差し引いた値を、光強度測定部７７に送る構成となっている。これにより、赤外光強度センサ３０ｃに対して温度補償が行われる。
【００６６】
光強度測定部７７は、光強度センサ読出回路７６で算出された電流値（温度補償後の赤外光強度センサの出力）に基づいて、装置が置かれている環境の赤外線の強度を算出する。ここで、得られた環境光の強度に基づいて、座標抽出回路７４は、可視光センサ３１Ａに含まれる光センサ素子３０からの受光信号を抽出するか、赤外光センサ３１Ｂに含まれる光センサ素子３０からの受光信号を抽出するかを決定する。これにより、周囲の赤外光強度に応じて、可視光センサ３１Ａと赤外光センサ３１Ｂを適宜使い分けることができる。
【００６７】
また、温度補償センサ読出回路７８は、温度補償センサ５０内に含まれる光センサ素子３０Ａ（温度検知用の光センサ素子）に流れる電流値（これを暗電流期待値と呼ぶ）を算出し、上述したエリアセンサ読出回路７３および光強度センサ読出回路７６に送る。
【００６８】
液晶表示装置１００は、上記のような構成を有していることによって、装置の表面（検出対象面１００ａ）に指または入力ペンがタッチした場合に、液晶パネル２０内に形成された光センサ素子３０が、指または入力ペンを画像として捉えることによって、入力位置を検出することができる。
【００６９】
続いて、液晶パネル２０に設けられた各センサ（可視光センサ３１Ａ、赤外光センサ３１Ｂ、赤外光強度センサ３０ｃ、および温度補償センサ５０）の構成について説明する。以下の説明では、可視光センサ３１ＡをセンサＡとし、赤外光センサ３１ＢをセンサＢとする。
【００７０】
図１には、液晶パネル２０の表示領域（アクティブエリア）２０ａ内における各センサの構成を模式的に示す。図１には、液晶パネル２０内の具体的な構成は示していないが、液晶パネル２０内には、複数のデータ信号線と複数のゲート信号線とが互いに交差するように配置されており、各交差部の近傍にＴＦＴを介して画素電極が配置されている。また、液晶パネル２０内の対向基板２２に設けられたカラーフィルタ層には、各画素電極と対向する位置に、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、または青（Ｂ）の着色部が形成されており、これにより、赤色の画素電極、緑色の画素電極、青色の画素電極がそれぞれ得られる。一画素は、Ｒの画素電極、Ｇの画素電極、およびＢの画素電極からなる３つの画素電極で構成される。これにより、液晶パネル２０内では、複数の画素が縦横にマトリクス状に配置される。
【００７１】
図１に示すように、本実施の形態の液晶パネル２０では、表示領域２０ａ内の最外周領域に配置された各画素に設けられた光センサ素子３０Ａが、温度補償センサ５０として使用されている。図１では、温度補償センサ５０が配置されている領域に網掛けを付している。
【００７２】
また、表示領域２０ａ内の最外周領域以外の各画素にも光センサ素子３０が設けられており、これらの各光センサ素子は、センサＡ、センサＢ、および赤外光強度センサ３０ｃの何れかを構成している。図１に示すように、センサＡおよびセンサＢは、各画素の配置に沿って縦横にマトリクス状に配置されている。さらに本実施の形態においては、センサＡとセンサＢとは、市松状に互いに違いに配置されている。また、赤外光強度センサ３０ｃは、各センサＡおよび各センサＢのそれぞれに設けられている。
【００７３】
図３には、センサＡのより詳細な構成を示す。また、図４には、センサＢのより詳細な構成を示す。これらの図に示すように、１単位のセンサＡ内および１単位のセンサＢ内には、４画素×４画素からなる合計１６個の画素がそれぞれ含まれている。なお、一画素は、上記したように、Ｒ・Ｇ・Ｂの３つの画素電極で構成されている。
【００７４】
図３に示すように、センサＡ内には、複数の光センサ素子３０が含まれているが、受光した可視光の強度を検知する光センサ素子３０ａと、赤外光強度センサ３０ｃを構成する光センサ素子３０との２種類に分けられる。
【００７５】
また、図４に示すように、センサＢ内には、複数の光センサ素子が含まれているが、受光した赤外光の強度を検知する光センサ素子３０ｂと、赤外光強度センサ３０ｃを構成する光センサ素子３０との２種類に分けられる。
【００７６】
図５の（ａ）〜（ｃ）には、光センサ素子３０ａ、光センサ素子３０ｂ、赤外光強度センサ３０ｃの断面構成をそれぞれ示す。図５の（ａ）は、図３の可視光センサ３１ＡにおけるＸ−Ｘ’部分の断面構成を示し、図５の（ｂ）は、図４の赤外光センサ３１ＢにおけるＹ−Ｙ’部分の断面構成を示し、図５の（ｃ）は、赤外光強度センサ３０ｃにおけるＺ−Ｚ’部分の断面構成を示している。
【００７７】
図５の（ａ）に示す光センサ素子３０ａは、アクティブマトリクス基板２１上に形成された光センサ素子３０を有している。可視光の強度を検知するための光センサ素子３０ａの構成については、従来のタッチパネル一体型の液晶表示装置に設けられた光センサ素子と同様の構成が適用できる。
【００７８】
図５の（ｂ）に示す光センサ素子３０ｂは、光センサ素子３０ａと同様に、アクティブマトリクス基板２１上に形成された光センサ素子３０を有している。そして、光センサ素子３０ｂには、対向基板２２側の光センサ素子３０が配置されている領域と対応する位置に、可視光を遮断する光学フィルタ２５が設けられている。光学フィルタ２５は、カラーフィルタ層の着色部を形成している赤色のカラーフィルタ２５Ｒと青色のカラーフィルタ２５Ｂとの積層構造を有している。これにより、光センサ素子３０に入射する光の成分のうちの可視光成分を遮断することができる。
【００７９】
なお、本実施の形態においては、図５の（ａ）に示すように、光センサ素子３０ａにおいて、光センサ素子３０が配置されている領域の対向基板２２上にも、光センサ素子３０ｂに設けられている光学フィルタ２５と同じ構造の光学フィルタ２５が設けられており、光センサ素子３０の真上部分に、光（全波長領域の光）を透過させるための開口部２５ｃが設けられている。このように、センサＡにも光学フィルタ２５を設けることで、センサＡを有する画素とセンサＢを有する画素との間で、表示の見え方に違いが生じるのを防ぐことができる。
【００８０】
ここで、基板上における各層の積層方向における、光センサ素子３０と光学フィルタ２５との距離をｄ１とした場合、基板表面に沿った方向における、光センサ素子３０の端部と光学フィルタ２５の端部（開口部２５ｃの端部）との距離ｄ２は、以下のような値以上になっていることが好ましい。
【００８１】
ｄ２＝ｄ１＋α
ここで、上記αは、光センサ素子３０および光学フィルタ２５の仕上がり寸法公差に、アクティブマトリクス基板２１と対向基板２２との貼り合わせ公差を加えた値（距離）である。これにより、センサＡにおいて、パネル表面から見て光センサ素子３０と光学フィルタ２５とが重なって配置されることを確実に防ぐことができる。
【００８２】
図５の（ｃ）に示す赤外光強度センサ３０ｃは、可視光センサおよび赤外光センサと同様に、アクティブマトリクス基板２１上に形成された光センサ素子３０を有している。但し、光センサ素子３０ｃには、光センサ素子３０ａ・３０ｂとは異なる構成として、対向基板２２側の光センサ素子３０が配置されている領域と対応する位置に、紫外線および可視光線を吸収するブラックマトリクス２７（上層光遮断膜）が設けられている。ここで、ブラックマトリクス２７は、カーボンブラックで形成されているため、図１４に示すように、紫外線および可視光線は透過しないが、赤外線については透過する。
【００８３】
これにより、光センサ素子３０ｃから得られる起電流からは、紫外線および可視光線の強度による起電流が排除され、赤外線のみの強度による起電流を検知することができる。これにより、赤外光強度センサ３０ｃは、液晶表示装置１００が置かれている環境下の赤外線の強度を検出することができる。
【００８４】
なお、赤外光強度センサ３０ｃを構成している光センサ素子３０の受光感度は、赤外光センサ３１Ｂを構成している光センサ素子３０ｂの受光感度と比較して、その受光感度が所定の割合だけ低くなっている。つまり、赤外光強度センサ３０ｃを構成している光センサ素子３０の受光感度は、光センサ素子３０ｂの受光感度と比較して、１／ｎ（ここで、ｎは１より大きい任意の数）となっている。これにより、赤外光強度センサ３０ｃの出力を赤外光センサ３１Ｂよりも低くし、赤外光センサ３１Ｂにおいて出力が飽和する際の赤外線強度よりも高い赤外線強度下において、センサ出力が飽和するようにしている。これにより、測定したい照度範囲においてセンサ出力が飽和することなく、広範囲の環境照度を正確に測定することができる。
【００８５】
赤外光強度センサ３０ｃを構成している光センサ素子３０の受光感度を、光センサ素子３０ｂの受光感度と比較して、所定の割合だけ低下させるための構成としては、例えば以下のようなものが挙げられる。
【００８６】
すなわち、赤外光強度センサ３０ｃを構成しているｎ個（ここで、ｎは２以上の整数）の光センサ素子３０のうち、１個の光センサ素子３０のみが当該センサ素子を駆動するための配線（例えば、データ信号線）を介して光センサ素子駆動回路７２と接続されているという構成である。つまり、（ｎ−１）個の光センサ素子３０では、光センサ素子駆動回路７２とは切り離され、接続されていない。光センサ素子駆動回路７２に接続されていない光センサ素子３０は、赤外光強度センサ３０ｃとして機能しないため、上記の構成では、ｎ個の素子のうち１個のみが赤外光強度センサ３０ｃとして機能することになる。
【００８７】
また、赤外光強度センサ３０ｃの受光感度を１／ｎとする構成の他の例として、赤外光強度センサ３０ｃを構成する光センサ素子３０の個数自体を減らす（つまり、駆動回路に接続されない光センサ素子を形成しない）という構成も可能である。
【００８８】
さらに他の例としては、赤外光強度センサ３０ｃを構成している各光センサ素子３０上に、透過光量（パネル表面１００ａから入射する光量）を１／ｎ（ここで、ｎは１より大きい任意の数）に減少させる減光フィルタを設けるという構成が挙げられる。
【００８９】
このような減光フィルタとして、広帯域のＮＤフィルタを使用することができる。ＮＤフィルタとは、分光透過率を一様に下げるフィルタであり、吸光タイプ、反射タイプ、複合型などがある。
【００９０】
上記の構成によれば、赤外光強度センサ用の光センサ素子の受光感度を所定の割合だけ低下させることで、広範囲の環境光強度を正確に測定することができる。
【００９１】
本実施の形態の液晶パネル２０では、従来と同様の構成の光センサ素子３０上に光学フィルタ２５を設けるか否か（言い換えれば、光センサ素子３０上に形成された光学フィルタ２５に開口部２５ｃを設けるか否か）によって、２種類のセンサＡおよびセンサＢをそれぞれ実現しているということもできる。この点について、図６および図７を参照しながら説明する。
【００９２】
図６には、センサＡが設けられた液晶パネル２０ｃと光学フィルタ構造２６とを組み合わせて本実施の形態の液晶パネルを実現する例を示す。なお、図６の右上段に示すグラフは、センサＡの分光感度（各波長別のセンサ出力）を示すグラフであり、右中段に示すグラフは、光学フィルタ構造２６に設けられた可視光遮断部２６ａの分光透過率（波長別の光の透過率）を示すグラフである。
【００９３】
図６に示す液晶パネル２０ｃは、上記したセンサＡ（可視光センサ）が縦横にマトリクス状に配置された構成を有している。ここで、センサＡは、右上段のグラフに示すように、可視光から赤外光に至る全波長領域においてある程度の感度を有している。
【００９４】
また、図６に示す光学フィルタ構造２６は、可視光遮断部２６ａと可視光透過部２６ｂとが市松状に互い違いに配置された構成を有している。
【００９５】
図６の右中段のグラフには、光学フィルタ構造２６の可視光遮断部２６ａにおける分光透過率を示す。このグラフに示されるように、可視光遮断部２６ａは、可視光（すなわち、７８０ｎｍ以下の波長）を遮断する。可視光遮断部２６ａの素材としては、可視光（すなわち、７８０ｎｍ以下の波長）を遮断し、赤外光を透過させるという特性を有するものであれば、どのようなものでも使用することができる。
【００９６】
可視光遮断部２６ａの構造の具体例としては、上記した光学フィルタ２５のように、赤色のカラーフィルタと青色のカラーフィルタとを積層したものが挙げられる。赤色と青色のカラーフィルタを組み合わせることによって、可視光を確実に遮断することができる。また、これに加え、液晶パネル２０の対向基板２２に設けられているカラーフィルタ層に光学フィルタ構造２６を組み込むことができるという利点も有している。
【００９７】
光学フィルタ構造２６の可視光透過部２６ｂには、センサＡの光センサ素子３０ａの受光部に対応する位置に開口部が形成されている。これにより、光センサ素子３０ａの受光部には、全波長領域の光が入射する。なお、可視光透過部２６ｂの開口部以外の領域は、ＲＢフィルタ（ＲのカラーフィルタとＢのカラーフィルタとを積層した光学フィルタ）で形成されている。
【００９８】
図１２には、光学フィルタ２５に開口部２５ｃが形成されたセンサＡと、開口部を有していない光学フィルタ２５が形成されたセンサＢとが交互に配置されている構造を模式的に示す。
【００９９】
上記の液晶パネル２０ｃに、上記の光学フィルタ構造２６を挿入することによって、図６に示すように、センサＡとセンサＢとが市松状に互い違いに配置された液晶パネル２０が得られる。図７の（ａ）には、図６に示す液晶パネル２０のセンサＡの分光感度を示し、図７の（ｂ）には、図６に示す液晶パネル２０のセンサＢの分光感度を示す。
【０１００】
図７の（ａ）に示すように、センサＡは可視領域および赤外領域の波長に対して反応しており、可視光および赤外光の両方を含む光の強度を検知できることがわかる。また、図７の（ｂ）に示すように、センサＢは赤外領域の波長に対してのみ反応しており、赤外光の強度を検知できることがわかる。
【０１０１】
上記の構成により、液晶パネル２０は、センサＡおよびセンサＢという２種類の光センサがそれぞれパネル表面上の画像を検知することができる。つまり、液晶パネル２０では、センサＡによるタッチパネル機能を用いた入力位置の検出と、センサＢによるタッチパネル機能を用いた入力位置の検出という、２種類の方法で入力位置の検出を行うことができる。
【０１０２】
続いて、液晶パネル２０に設けられたもう一つのセンサである温度補償センサ５０について説明する。
【０１０３】
図１に示すように、本実施の形態の液晶パネル２０には、その表示領域の最外周領域に、温度補償センサ５０が配置されている。つまり、温度補償センサ５０は、表示領域内に縦横にマトリクス状に配置された画素の最外周に位置する各画素内に形成された光センサ素子３０Ａによって構成されている。そして、温度補償センサ５０は、マトリクス状に配置されたセンサＡおよびセンサＢの周囲を取り囲むように配置されている。
【０１０４】
このように、本実施の形態では、表示領域の最外周領域に配置されている複数の光センサ素子３０Ａによって、温度補償センサ５０が構成されており、温度補償センサ５０を構成している各光センサ素子３０Ａから得られる受光量の平均値をとり、これを温度補償に用いている。
【０１０５】
図８には、本実施の形態の液晶表示装置１００に備えられた温度補償センサ５０の構成を示す。図８の（ａ）は、上層光遮断膜３４がアクティブマトリクス基板２１側に設けられた構成を示す図であり、図８の（ｂ）は、上層光遮断膜３４が対向基板２２側に設けられた構成を示す図である。
【０１０６】
温度補償センサ５０は、エリアセンサを構成している各光センサ素子に対して温度補償を行うためのものである。温度補償センサ５０は、下層光遮断膜３３と、該下層光遮断膜３３上に設けられた光センサ素子３０Ａ（温度検知用光センサ素子）と、該光センサ素子３０Ａを覆うように設けられ、紫外線、可視光線および赤外線を遮断する上層光遮断膜３４とを備えている。
【０１０７】
下層光遮断膜３３は、光センサ素子３０Ａの下層に配置されており、基板２１側（バックライト１０側）から光センサ素子３０Ａに対して入射しようとする光（紫外線、可視光線および赤外線）を遮断するためのものである。上記光センサ素子３０Ａは、エリアセンサとして機能する光センサ素子３０Ａと同一の構成を有しているが、上記下層光遮断膜３３および上記上層光遮断膜３４が組み合わされることによって、液晶表示装置１００が置かれている環境の温度を検知する温度検知用の光センサ素子として機能する。
【０１０８】
なお、本実施の形態の液晶表示装置１００においては、図８の（ａ）のように、上層光遮断膜３４がアクティブマトリクス基板２１側に設けられた構成、例えば、上層光遮断膜３４を温度検知用の光センサ素子３０Ａと直接接するように設ける構成や、図８の（ｂ）のように、上層光遮断膜３４が対向基板２２側に設けられた構成、例えば、上層光遮断膜３４が、温度検知用の光センサ素子３０Ａと一定の間隔を有して設けられている構成の何れも用いることができる。
【０１０９】
温度補償センサ５０に備えられた上層光遮断膜３４が、光を吸収する材質である場合には、光の吸収により、上層光遮断膜３４の温度が上昇し、温度補償センサ５０に備えられた光センサ素子３０Ａへ影響を及ぼす恐れがあるため、図８の（ｂ）のように、上層光遮断膜３４が、温度検知用の光センサ素子３０Ａと一定の間隔を有して設けられている構成を用いることがより好ましい。
【０１１０】
ここで、温度補償センサ５０に備えられた温度検知用の光センサ素子３０Ａは、エリアセンサを構成する各光センサ素子３０と同一の製造工程により、同時に形成されている。したがって、製造ロットが異なることにより、発生し得る光センサ素子３０と光センサ素子３０Ａとの特性ばらつきを最少化することができる。
【０１１１】
また、図８に図示されているように、温度補償センサ５０は、温度検知用の光センサ素子３０Ａを覆うように設けられ、紫外線、可視光線および赤外線を遮断する上層光遮断膜３４を備えた構成であるため、既に上述した従来技術のように漏れ赤外線の影響を受けずに、光センサ素子３０の温度補償を行うことができる。なお、上層光遮断膜３４の材料としては、紫外線、可視光線および赤外線を遮断するという機能を有するものであれば特に限定されることなく用いることができる。紫外線、可視光線および赤外線を遮断することのできる材料としては、例えば、金属材料を挙げることができる。
【０１１２】
したがって、上記構成によれば、使用環境温度に影響を受けることなく、検知精度の高いエリアセンサを備えた液晶表示装置１００を実現することができる。
【０１１３】
また、上記上層光遮断膜３４は、紫外線、可視光線および赤外線を遮断するものであれば、どのような材質でも用いることが可能であるが、温度補償センサ５０は、光センサ素子３０の温度による影響を補償するためのものである。したがって、上層光遮断膜３４は光を反射する反射膜であることが好ましい。
【０１１４】
上記構成によれば、上層光遮断膜３４において、光の吸収により発生し得る温度上昇による温度補償センサ５０への影響を抑制することができ、さらに精度の高い温度補償を行うことができる。
【０１１５】
よって、上記上層光遮断膜３４としては、例えば、紫外線、可視光線および赤外線領域において反射率が高いアルミニウム、銀などの金属膜を用いることができるが、本発明がこれに限定されることはなく、上記の光波長領域において、反射率が高い物質であれば何れも用いることが可能である。
【０１１６】
本実施の形態においては、上記上層光遮断膜３４として、紫外線、可視光線および赤外線領域において反射率が高いアルミニウム膜を用いた。
【０１１７】
また、図１に図示されているように、温度補償センサ５０は、本実施の形態の液晶表示装置１００に備えられた液晶パネル２０の表示領域の最外周部分に設けられていることが好ましい。
【０１１８】
上記したように、温度補償センサ５０に備えられた上層光遮断膜３４は、反射膜からなることが好ましい。しかし、上記反射膜は、可視光線領域を反射するため、人間の目には目立つという問題があり、上記反射膜を上記液晶パネル２０の表示領域２０ａ内にちりばめると欠点（表示領域内において表示が欠けたように認識される点領域）などとして認識されてしまう。
【０１１９】
上記構成によれば、上記反射膜を備えた温度補償センサ５０を液晶パネル２０の表示領域の最外周部分に設けることにより、液晶表示装置１００の表示領域において、上記反射膜が点欠陥（表示が欠けた点領域）などとして認識され、液晶表示装置１００の表示品質の低下を招くことを防止することができる。
【０１２０】
また、上記構成によれば、上記反射膜が特に、金属膜である場合においては、上記液晶表示装置１００の表示領域における寄生容量などによる影響をも抑制することができる。
【０１２１】
さらに、同一液晶パネル２０内においても、温度ばらつきが存在するため、上記第１の温度補償センサが表示領域の任意の一点のみにしか設けられていない場合には、正確な温度を得ることができない可能性がある。これに対して、本実施の形態のように、上記液晶パネル２０の表示領域の最外周部分の全領域にわたって複数個の温度補償センサ５０を設けた場合には、各温度補償センサ５０から得られた検出結果を平均化することで、液晶パネルが置かれている環境の温度をより正確に検知し、より精度の高い温度補償を行うことができる。
【０１２２】
続いて、本実施の形態の液晶表示装置１００において、入力位置の検出を行う方法について説明する。
【０１２３】
本実施の形態の液晶表示装置１００では、赤外光強度センサ３０ｃによって検出された赤外光強度に応じて、可視光センサ３１Ａ（センサＡ）を用いた位置検出を行うか、赤外光センサ３１Ｂ（センサＢ）を用いた位置検出を行うかの切替えを行っている。このセンサの切替えは、特定の照度範囲において、どちらのセンサを使用した場合により正確な位置検出が行えるかという点に着目して決めることができる。
【０１２４】
ここで、センサＡおよびセンサＢのそれぞれにとって、得意とする照度範囲（正確な位置検出を行うことができる照度範囲）および不得意とする照度範囲（位置検出に誤差が生じうる照度範囲）について説明する。
【０１２５】
図９の（ａ）および図９の（ｂ）には、センサＡを用いた場合と、センサＢを用いた場合とで、センサ制御部７０において、どのようにパネル表面にタッチした部分の認識が行われるかを示している。図９の（ａ）が、センサＡを用いた場合であり、図９の（ｂ）が、センサＢを用いた場合である。
【０１２６】
センサＡを用いた場合には、図９の（ａ）に示すように、指などがタッチした部分Ｔ１が他の部分と比較して暗い画像となる。これは、タッチした部分では、外光が遮られるため、光センサ素子３０ａの受光量が他の領域の光センサ素子３０ａよりも少なくなるためである。これに対して、センサＢを用いた場合には、図９の（ｂ）に示すように、タッチした部分Ｔ２が他の部分と比較して明るい画像となる。これは、液晶表示装置１００のバックライト１０から赤外光を含む光が照射されており、タッチした部分では、赤外光はパネル表面に触れている指などによって反射されるのに対して、タッチしていない部分では、赤外光は液晶パネルの外へ抜けていくためである（図２参照）。
【０１２７】
そして、センサＡは上記のような特性を有していることにより、センサＡによる位置検出を行う際の好適な照度範囲は、図１０の（ａ）に示すように、比較的明るい１万ルクス（ｌｘ）〜１０万ルクス（ｌｘ）となる。これは、暗い環境下では、可視光によってタッチしている部分と、タッチしていない部分との区別がつきにくいためである。そして、特に液晶パネル２０において白表示などの明るい画像表示がなされており、その明るい画像表示領域に指などがタッチした場合には、タッチした部分も明るい画像としてセンサＡに認識されてしまうため、誤認識が生じやすくなってしまう。
【０１２８】
一方、センサＢは上記のような特性を有していることにより、センサＢによる位置検出を行う際の好適な照度範囲は、図１０の（ｂ）に示すようになる。この図に示すように、外光が蛍光灯による照射光の場合には、あらゆる照度範囲（具体的には、０〜１０万ルクス（ｌｘ））において、良好な位置検出を行うことができる。これは、蛍光灯には赤外光が含まれていないため、環境光強度の影響を受けることなく位置検出を行うことができるためである。また、外光が太陽光の場合には、比較的暗い０〜１万ルクス（ｌｘ）が好適な照度範囲となる。これは、太陽光には赤外光が含まれているため、太陽光が強い場合には赤外光の強度が高くなり、タッチしていない部分の光センサ素子３０ｂにおいても赤外光が検知されてしまうためである。
【０１２９】
センサＢによる位置検出を行う際の好適な光強度範囲を赤外線の強度で表した場合、液晶表示装置１００が置かれている環境の赤外線の強度が１．００〜１．８０ｍＷ／ｃｍ２の範囲内の値以下であれば、良好な位置検出を行うことができる。なお、ここでの赤外線の強度は、波長８００〜１０００ｎｍの光の積算放射強度で表している。
【０１３０】
そこで、本実施の形態の液晶表示装置１００では、液晶表示装置１００が置かれている環境の赤外線の強度が所定の値以上であるか否かによって、使用するセンサの切替えを行うことができる。ここで、上記の所定の値は、１．００〜１．８０ｍＷ／ｃｍ２の範囲内の値であることが好ましい。
【０１３１】
このようなセンサの切替えを行う場合、図２に示すセンサ制御部７０では、以下のようにして処理が行われる。
【０１３２】
まず、赤外光強度センサ３０ｃによって検知された情報をもとに、光強度センサ読出回路７６および光強度測定部７７によって、赤外線強度が算出される。それと並行して、エリアセンサ読出回路７３では、センサＡおよびセンサＢによって検知された位置情報を読み取る。エリアセンサ読出回路７３によって得られたセンサＡおよびセンサＢの位置情報は、座標抽出回路７４（センサ切替え部）に送られる。
【０１３３】
座標抽出回路７４では、光強度測定部７７から送信される赤外線強度の情報に基づいて、センサＡによって検知された位置情報、および、センサＢによって検知された位置情報のうちの何れを用いて位置検出を行うかを決定する。
【０１３４】
具体的には、座標抽出回路７４では、光強度測定部７７から送信される赤外光強度（環境光強度）の情報に基づいて、送信された赤外光強度が所定の値（例えば１．４０ｍＷ／ｃｍ２）以上である場合には、図９の（ａ）で示されるように、白い領域内において黒色で得られる領域（Ｔ１）を入力位置として認識する。一方、光強度測定部７７から送信された環境照度が、所定の値（例えば１．４０ｍＷ／ｃｍ２）未満である場合には、図９の（ｂ）で示されるように、暗い領域内において白色で示される領域（Ｔ２）を入力位置として認識する。
【０１３５】
このように、座標抽出回路７４では、環境下の赤外光強度が閾値以上であるか否かによって、入力位置の検出の方法を異ならせている。そして、環境下の赤外光強度が閾値以上である場合には、センサＡによって得られた情報を位置情報として使用して入力位置を検出し、環境下の赤外光強度が閾値未満である場合には、センサＢによって得られた情報を位置情報として使用して入力位置を検出している。
【０１３６】
なお、上記の赤外光強度の所定の値（閾値）としては、例えば、１．００〜１．８０ｍＷ／ｃｍ２の範囲内の値を選択することが好ましい。
【０１３７】
座標抽出回路７４において得られた位置情報は、インターフェース回路７５を介して、外部へ出力される。
【０１３８】
上記のように、本実施の形態の液晶表示装置１００では、座標抽出回路７４が環境光強度に応じて入力位置の検出の仕方を変更することができる。そのため、センサＡ用の座標抽出回路およびセンサＢ用の座標抽出回路をそれぞれ設けることなく、１つの座標抽出回路によって２種類のセンサからの位置検出を行うことができる。これにより、回路規模を小さくすることができるとともに、情報の処理量も減らすことができる。
【０１３９】
以上のように、本実施の形態の液晶表示装置１００では、可視光を検知するセンサＡと赤外光を検知するセンサＢという２種類のセンサをそれぞれ使用して位置検出を行うことができる。これにより、それぞれが得意とする赤外光の強度範囲によって、各センサを使い分けることができ、単に受光感度が異なる２種類のセンサを使用したエリアセンサと比較して、より広範囲の環境光強度下において、正確な位置検出を行うことができる。
【０１４０】
さらに、本実施の形態の液晶表示装置１００では、環境光強度に応じて、座標抽出の方法を切替えることによって、何れか一方のセンサからの検知情報に基づいて、タッチした位置の座標抽出を行っている。そのため、１つの座標抽出回路で２種類のセンサからの座標抽出を行うことができる。
【０１４１】
上述した実施の形態では、センサＡおよびセンサＢが市松状に互い違いに配置されている構成を例に挙げて説明したが、本発明は必ずしもこのような構成に限定はされない。センサＡとセンサＢとがランダムに配置されていてもよいし、センサＡとセンサＢとが１列ごとに交互に配置されていてもよい。
【０１４２】
但し、２種類の光センサを備えていることによる解像度の低下を最小限に抑えることができるという点で、本実施の形態のように、センサＡとセンサＢとが市松状に互い違いに配置されていることが好ましい。
【０１４３】
この点について、図１１の（ａ）および図１１の（ｂ）を参照しながら説明する。図１１の（ａ）は、センサＡとセンサＢとが市松状に互い違いに配置されている例であり、図１１の（ｂ）は、センサＡとセンサＢとが１列ごとに交互に配置されている例である。
【０１４４】
例えば、センサＡのみを縦横にマトリクス状に配置した場合のセンサＡの解像度を６０ｄｐｉ（ドット／インチ）とすると、図１１の（ａ）に示すように、２種類のセンサ（センサＡおよびセンサＢ）を市松状に配置した場合には、横方向（ｘ方向）および縦方向（ｙ方向）の解像度は、ともに（１／√２）×６０≒４２ｄｐｉとなる。
【０１４５】
これに対して、図１１の（ｂ）に示すように、２種類のセンサ（センサＡおよびセンサＢ）を１列ごとに交互に配置した場合には、横方向（ｘ方向）の解像度は、６０ｄｐｉのままである一方で、縦方向（ｙ方向）の解像度は、１／２×６０＝３０ｄｐｉとなる。この場合、全体としての解像度は、解像度の小さい縦方向の解像度となってしまう。また、縦方向と横方向とで、解像度の格差が生じてしまう。
【０１４６】
このように、センサＡとセンサＢとを市松状に配置することで、光センサの総数が同じ場合に、１種類のみの光センサで構成されているエリアセンサの解像度と比較して、２種類の光センサを備えていることによる解像度の低下を最小限に抑えることができる。
【０１４７】
また、上述した実施の形態では、一画素ごとに光センサ素子が設けられている構成を例に挙げているが、本発明では、必ずしも光センサ素子は一画素ごとに設けられていなくてもよい。また、本発明では、一画素を構成しているＲ，Ｇ，Ｂの画素電極のうちの何れか１つの画素電極ごとに光センサ素子が備えられている構成であってもよい。
【０１４８】
なお、本実施の形態の液晶表示装置１００に備えられた温度補償センサ５０においては、上記下層光遮断膜３３と上記上層光遮断膜３４とは、同一材料であることが好ましい。
【０１４９】
上記構成によれば、上記下層光遮断膜３３が上記上層光遮断膜３４と同一の材料で構成されているため、検出対象面１００ａの反対面側から入光される光においても、紫外線、可視光および赤外線を遮断することができるので、より精度の高い温度補償を行うことができる。
【０１５０】
よって、多様な光波長を発するバックライトを用いたとしても、精度の高い温度補償を行うことができるエリアセンサを備えた液晶表示装置１００を実現することができる。
【０１５１】
本発明を実施するための形態の項においてなされた具体的な実施形態または実施例は、あくまでも、本発明の技術内容を明らかにするものであって、そのような具体例にのみ限定して狭義に解釈されるべきものではなく、本発明の精神と請求の範囲内において、いろいろと変更して実施することができるものである。
【産業上の利用可能性】
【０１５２】
本発明は、エリアセンサ（具体的には、タッチパネル）を備えているエリアセンサ一体型の液晶表示装置に適用することができる。
【符号の説明】
【０１５３】
１０    バックライト
２０    液晶パネル（エリアセンサ部）
２０ａ  （液晶パネルの）表示領域
２１    アクティブマトリクス基板
２２    対向基板
２３    液晶層
２５    光学フィルタ
２５Ｂ  青色のカラーフィルタ
２５Ｒ  赤色のカラーフィルタ
２５ｃ  開口部
２６    光学フィルタ構造
２７    ブラックマトリクス（赤外光強度センサの上層光遮断膜）
３０    光センサ素子
３０Ａ  光センサ素子（温度検知用の光センサ素子）
３０ａ  （可視光センサの）光センサ素子
３０ｂ  （赤外光センサの）光センサ素子
３０ｃ  赤外光強度センサ（光強度センサ）
３１Ａ  可視光センサ（エリアセンサ部）
３１Ｂ  赤外光センサ（エリアセンサ部）
３３    （温度補償センサの）下層光遮断膜
３４    （温度補償センサの）上層光遮断膜
５０    温度補償センサ（エリアセンサ部）
１００    タッチパネル一体型液晶表示装置（液晶表示装置）
１００ａ  パネル表面（検出対象面）
【図１】
2010084639.tif 000003
【図２】
2010084639.tif 000004
【図３】
2010084639.tif 000005
【図４】
2010084639.tif 000006
【図５】
2010084639.tif 000007
【図６】
2010084639.tif 000008
【図７】
2010084639.tif 000009
【図８】
2010084639.tif 000010
【図９】
2010084639.tif 000011
【図１０】
2010084639.tif 000012
【図１１】
2010084639.tif 000013
【図１２】
2010084639.tif 000014
【図１３】
2010084639.tif 000015
【図１４】
2010084639.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】平成23年11月4日(2011.11.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクティブマトリクス基板と対向基板との間に液晶層が配置されている液晶パネルを備え、該液晶パネルが、パネル表面上の画像を検知することで、外部からの入力位置を検出するエリアセンサ機能を有している液晶表示装置において、
上記液晶パネルは、赤外光を含む受光した光の強度を検知する光センサ素子を複数個有し、各光センサ素子がパネル表面上の画像を検知することで外部からの入力位置を検出するエリアセンサ部を備えており、
上記エリアセンサ部には、
赤外光を含む受光した光の強度を検知する光センサ素子と、
上記光センサ素子に対して温度補償を行う温度補償センサとが備えられており、
上記温度補償センサは、
紫外線、可視光線および赤外線を遮断する下層光遮断膜と、
上記下層光遮断膜上に設けられ、当該液晶表示装置が置かれている環境の温度を検知する温度検知用の上記光センサ素子と、
さらに、温度検知用の上記光センサ素子を覆うように設けられ、紫外線、可視光線および赤外線を遮断する上層光遮断膜とを備えていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
上記上層光遮断膜が、反射膜であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
上記温度補償センサは、上記液晶パネルの表示領域の最外周部分に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
上記エリアセンサ部には、上記光センサ素子と隣接する位置に、当該液晶表示装置が置かれている環境下の光の強度を検出する光強度センサが設けられており、
上記光強度センサは、上記アクティブマトリクス基板上に、上記光センサ素子と同一の製造工程によって形成された光センサ素子を有していることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
上記エリアセンサ部には、上記光センサ素子と隣接する位置に、当該液晶表示装置が置かれている環境下の赤外線の強度を検出する赤外光強度センサが設けられており、
上記赤外光強度センサは、
光強度検知用の上記光センサ素子と、
上記光センサ素子を覆うように設けられ、紫外線および可視光線を吸収する上層光遮断膜とを備えていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
上記温度補償センサにおいて、上記下層光遮断膜と上記上層光遮断膜とは、同一材料で形成されていることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の液晶表示装置。
【手続補正書】
【提出日】平成24年3月12日(2012.3.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクティブマトリクス基板と対向基板との間に液晶層が配置されている液晶パネルを備え、該液晶パネルが、パネル表面上の画像を検知することで、外部からの入力位置を検出するエリアセンサ機能を有している液晶表示装置において、
上記液晶パネルは、赤外光を含む受光した光の強度を検知する光センサ素子を複数個有し、各光センサ素子がパネル表面上の画像を検知することで外部からの入力位置を検出するエリアセンサ部を備えており、
上記エリアセンサ部には、
赤外光を含む受光した光の強度を検知する光センサ素子と、
上記光センサ素子に対して温度補償を行う温度補償センサとが備えられており、
上記温度補償センサは、
紫外線、可視光線および赤外線を遮断する下層光遮断膜と、
上記下層光遮断膜上に設けられ、当該液晶表示装置が置かれている環境の温度を検知する温度検知用としての上記赤外光を含む受光した光の強度を検知する光センサ素子と、
さらに、上記温度検知用としての赤外光を含む受光した光の強度を検知する光センサ素子を覆うように設けられ、紫外線、可視光線および赤外線を遮断する上層光遮断膜とを備えていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
上記上層光遮断膜が、反射膜であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
上記温度補償センサは、上記液晶パネルの表示領域の最外周部分に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
上記エリアセンサ部には、上記光センサ素子と隣接する位置に、当該液晶表示装置が置かれている環境下の光の強度を検出する光強度センサが設けられており、
上記光強度センサは、上記アクティブマトリクス基板上に、上記光センサ素子と同一の製造工程によって形成された光センサ素子を有していることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
上記エリアセンサ部には、上記光センサ素子と隣接する位置に、当該液晶表示装置が置かれている環境下の赤外線の強度を検出する赤外光強度センサが設けられており、
上記赤外光強度センサは、
光強度検知用の上記光センサ素子と、
上記光センサ素子を覆うように設けられ、紫外線および可視光線を吸収する上層光遮断膜とを備えていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
上記温度補償センサにおいて、上記下層光遮断膜と上記上層光遮断膜とは、同一材料で形成されていることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の液晶表示装置。
【国際調査報告】
2010084639.tif 000017
2010084639.tif 000018
2010084639.tif 000019
2010084639.tif 000020
2010084639.tif 000021
2010084639.tif 000022