(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１透明基板を有し、前記第１透明基板上に、少なくとも、複数の画素開口部を有するブラックマトリクスと透明樹脂層とをこの順で積層してなる対向基板と、
第２透明基板を有し、前記第２透明基板上に、少なくとも、光センサと、酸化物半導体をチャネル層として備える複数のアクティブ素子と、金属配線と、ダミーパターンとを配設してなるアレイ基板と、
を有し、前記対向基板と前記アレイ基板とを、液晶層を介して向かい合うように貼り合わせてなる液晶セルを備え、
前記ブラックマトリクスは、光の波長６８０ｎｍ以上８００ｎｍ以下の検出波長域において透過率が５０％以上となり、前記透過率が５０％以上となる波長より長波長側でさらに高い透過率となる透過特性を有し、
前記センサは、
前記検出波長域を含む感度域を有し、
前記アクティブ素子より前記液晶層に近い位置であって、前記対向基板から平面視した時に前記ブラックマトリクスと重なるように形成され、
少なくとも前記金属配線及び前記ダミーパターンの表層は、銅あるいは銅合金で構成され、
前記対向基板から平面視した時に、前記光センサと重なる領域を埋めるように前記金属配線及び前記ダミーパターンが形成されている液晶表示装置。
【請求項２】
第１透明基板を有し、前記第１透明基板上に、少なくとも、複数の画素開口部を有し、可視光域と赤外域の光を遮光する遮光層と、前記複数の画素開口部に赤層、緑層、青層の着色画素をそれぞれ具備してなるカラーフィルタと、ブラックマトリクスと、透明樹脂層とをこの順で積層してなる対向基板と、
第２透明基板を有し、前記第２透明基板上に、少なくとも、光センサと、酸化物半導体をチャネル層として備える複数のアクティブ素子と、金属配線と、ダミーパターンを配設してなるアレイ基板と、
を有し、前記対向基板と前記アレイ基板とを、液晶層を介して向かい合うように貼り合わせてなる液晶セルを備え、
前記ブラックマトリクスは、光の波長６８０ｎｍ以上８００ｎｍ以下の検出波長域において透過率が５０％以上となり、前記透過率が５０％以上となる波長より長波長側でさらに高い透過率となる透過特性を有するとともに、前記赤層、前記緑層、前記青層のいずれかと重畳する重畳部を持ち、
前記センサは、
前記検出波長域を含む感度域を有し、
前記アクティブ素子より前記液晶層に近い位置であって、前記対向基板から平面視した時に前記ブラックマトリクスと重なるように形成され、
少なくとも前記金属配線及び前記ダミーパターンの表層は、銅あるいは銅合金で構成され、
前記対向基板から平面視した時に、前記光センサと重なる領域を埋めるように前記金属配線及び前記ダミーパターンが形成されている液晶表示装置。
【請求項３】
第１透明基板を有し、前記第１透明基板上に、少なくとも、複数の画素開口部を有するブラックマトリクスと、前記複数の画素開口部に赤層、緑層、青層の着色画素をそれぞれ具備してなるカラーフィルタと、透明樹脂層とをこの順で積層してなる対向基板と、
第２透明基板を有し、前記第２透明基板上に、少なくとも、光センサと、酸化物半導体をチャネル層として備える複数のアクティブ素子と、金属配線と、ダミーパターンとを配設してなるアレイ基板と、
を有し、前記対向基板と前記アレイ基板とを、液晶層を介して向かい合うように貼り合わせてなる液晶セルを備え、
前記ブラックマトリクスは、光の波長６８０ｎｍ以上８００ｎｍ以下の検出波長域において透過率が５０％以上となり、前記透過率が５０％以上となる波長より長波長側でさらに高い透過率となる透過特性を有するとともに、前記赤層、前記緑層、前記青層のいずれかと重畳する重畳部を持ち、
前記センサは、
前記検出波長域を含む感度域を有し、
前記アクティブ素子より前記液晶層に近い位置であって、前記対向基板から平面視した時に前記ブラックマトリクスと重なるように形成され、
少なくとも前記金属配線及び前記ダミーパターンの表層は、銅あるいは銅合金で構成され、
前記対向基板から平面視した時に、前記光センサと重なる領域を埋めるように前記金属配線及び前記ダミーパターンが形成されている液晶表示装置。
【請求項４】
前記ブラックマトリクスは、主たる色材として複数の有機顔料を含む請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記酸化物半導体は、ガリウム、インジウム、亜鉛、ハフニウム、錫、イットリウム、チタン、ゲルマニウム、シリコンから２種以上選ばれる複合金属酸化物である請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記カラーフィルタは、前記赤層と前記ブラックマトリクスとが重畳する位置、前記緑層と前記ブラックマトリクスとが重畳する位置、前記青層と前記ブラックマトリクスとが重畳する位置のそれぞれに、前記重畳部を持ち、
前記光センサが、平面視において、前記赤層、前記緑層、前記青層のそれぞれの着色画素の下部と、前記重畳部の下部に具備される請求項２又は請求項３に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
前記液晶セルの前記対向基板とは反対側に設けられ、少なくとも６８０ｎｍよりも長い波長域の光を発光するバックライトユニットを更に備える請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
【請求項８】
前記対向基板から平面視した時に前記画素開口部と重なるように形成され、少なくとも可視光域に感度域を有する光センサを更に備える請求項１から請求項５、請求項７のいずれか一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、光センサを具備する液晶表示装置に関し、特に光センサの赤外域の感度を向上できる液晶表示装置に関する。  本願は、２０１３年７月５日に日本に出願された特願２０１３−１４２０４３号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】  液晶表示装置の表示画面から選択情報などを直接入力する手段として、近時、タッチパネルを用いた静電容量方式が広く普及している。タッチパネルは、液晶表示装置等の表示画面に貼付して用いる構成が一般的である。  しかしながら、タッチパネルは、表示画面から離れた観察者では操作しにくいという課題があった。また、タッチパネルの厚みと重みが表示装置に加わるため、携帯電話やタブレットなど小型の機器では、タッチパネルは、薄型化、軽量化を妨げていた。【０００３】  このため、表示画面から離れた位置にいる観察者からも操作が可能なように、液晶表示装置の内部に光センサを設け、光センサによるセンシングが検討されている。また、光センサを設けた液晶表示装置では、撮像、カラー複写、光通信などの分野において、正確な色分離を実現することが望まれている。【０００４】  例えば、特許文献１には、検出用フィルタを有するカラーフィルタ基板と光電センサを用い、かつ、第１の波長である可視光および第２の波長である非可視光を用いて画面から入力を行う入力技術が開示されている。具体的には、非可視光である赤外光を透過させる赤外線フィルタを別途設けることによって工程が増えるといった課題を解決するために、カラーフィルタの色を重ねることでこのような課題を解決する技術が記載されている。【０００５】  しかしながら、特許文献１に記載されたカラーフィルタの色を重ねた構造においては、液晶配向に不適切な段差が生じてしまう虞があった。また、カラーフィルタの色を重ねた構造では、検出用フィルタ（赤外線フィルタ）の透過域が８００ｎｍ以降となり、この構造は、赤色、緑色、青色の色分離には適していない。具体的には、６８０ｎｍ付近から８００ｎｍ付近の波長域の光をうまく分離できないといった課題がある。【０００６】  また、例えば、特許文献２には、トランジスタをフォトダイオードに重なる位置に設ける技術が開示されている。しかしながら、特許文献２に記載された技術は、表示装置を安価に作製、あるいは、小型軽量化するための技術であって、光センサであるフォトダイオードの感度向上技術に関しては全く開示されておらず、トランジスタやフォトダイオードに関わる配線技術や酸化物半導体技術も開示されていない。【０００７】  また、例えば、特許文献３には、薄膜トランジスタを備えるアクティブマトリクス型表示基板に関わる技術が開示されている。しかしながら、特許文献３では、光センサの感度向上技術や酸化物半導体技術は、いずれも開示されていない。また、特許文献３では、銅または銅を含む合金を、酸化剤を含むアルカリ水溶液を用いたウエットエッチングを行うことが記載されている。【０００８】  しかしながら、特許文献３に開示されているように、電界効果トランジスタ（ＴＦＴ、Ｔｈｉｎ−Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を構成するアモルファスシリコンにダメージを与えないようにウエットエッチングを行うことは困難である。また、銅または銅を含む合金に対してドライエッチングを行う場合、銅イオンによる汚染が著しく、アモルファスシリコンにダメージを与えないようにドライエッチングを行うことは一層困難である。さらに、アモルファスシリコンのチャネル層形成時のドライエッチングにおいても、チャネル部が汚染される虞があり、アモルファスリコン半導体のＴＦＴプロセスにおける銅配線技術には実用化されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】日本国特開２００９−１２９３９７号公報
【特許文献２】日本国特開２０１３−００８９９１号公報
【特許文献３】日本国特開平１０−３０７３０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】  本発明は、このような従来の実情に鑑みてなされたものであり、光センシングを用いつつ、感度に優れた液晶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】
【００１１】  上記課題を解決するために、本発明のいくつかの態様は、次のような液晶表示装置を提供した。  本発明の第一態様の液晶表示装置は、第１透明基板を有し、前記第１透明基板上に、少なくとも、複数の画素開口部を有するブラックマトリクスと透明樹脂層とをこの順で積層してなる対向基板と、第２透明基板を有し、前記第２透明基板上に、少なくとも、光センサと、酸化物半導体をチャネル層として備える複数のアクティブ素子と、金属配線と、ダミーパターンとを配設してなるアレイ基板と、を有し、前記対向基板と前記アレイ基板とを、液晶層を介して向かい合うように貼り合わせてなる液晶セルを備え、前記ブラックマトリクスは、光の波長６８０ｎｍ以上８００ｎｍ以下の検出波長域において透過率が５０％以上となり、前記透過率が５０％以上となる波長より長波長側でさらに高い透過率となる透過特性を有する。前記センサは、前記検出波長域を含む感度域を有し、前記アクティブ素子より前記液晶層に近い位置であって、前記対向基板から平面視した時に前記ブラックマトリクスと重なるように形成されている。少なくとも前記金属配線及び前記ダミーパターンの表層は、銅あるいは銅合金で構成され、前記対向基板から平面視した時に、前記光センサと重なる領域を埋めるように前記金属配線及び前記ダミーパターンが形成されている。【００１２】  本発明の第二態様の液晶表示装置は、第１透明基板を有し、前記第１透明基板上に、少なくとも、複数の画素開口部を有し、可視光域と赤外域の光を遮光する遮光層と、前記複数の画素開口部に赤層、緑層、青層の着色画素をそれぞれ具備してなるカラーフィルタと、ブラックマトリクスと、透明樹脂層とをこの順で積層してなる対向基板と、第２透明基板を有し、前記第２透明基板上に、少なくとも、光センサと、酸化物半導体をチャネル層として備える複数のアクティブ素子と、金属配線と、ダミーパターンとを配設してなるアレイ基板と、を有し、前記対向基板と前記アレイ基板とを、液晶層を介して向かい合うように貼り合わせてなる液晶セルを備え、前記ブラックマトリクスは、光の波長６８０ｎｍ以上８００ｎｍ以下の検出波長域において透過率が５０％以上となり、前記透過率が５０％以上となる波長より長波長側でさらに高い透過率となる透過特性を有するとともに、前記赤層、前記緑層、前記青層のいずれかと重畳する重畳部を持つ。前記センサは、前記検出波長域を含む感度域を有し、前記アクティブ素子より前記液晶層に近い位置であって、前記対向基板から平面視した時に前記ブラックマトリクスと重なるように形成されている。少なくとも前記金属配線及び前記ダミーパターンの表層は、銅あるいは銅合金で構成され、前記対向基板から平面視した時に、前記光センサと重なる領域を埋めるように前記金属配線及び前記ダミーパターンが形成されている。【００１３】  本発明の第三態様の液晶表示装置は、第１透明基板を有し、前記第１透明基板上に、少なくとも、複数の画素開口部を有するブラックマトリクスと、前記複数の画素開口部に赤層、緑層、青層の着色画素をそれぞれ具備してなるカラーフィルタと、透明樹脂層とをこの順で積層してなる対向基板と、第２透明基板を有し、前記第２透明基板上に、少な���とも、光センサと、酸化物半導体をチャネル層として備える複数のアクティブ素子と、金属配線と、ダミーパターンとを配設してなるアレイ基板と、を有し、前記対向基板と前記アレイ基板とを、液晶層を介して向かい合うように貼り合わせてなる液晶セルを備え、前記ブラックマトリクスは、光の波長６８０ｎｍ以上８００ｎｍ以下の検出波長域において透過率が５０％以上となり、前記透過率が５０％以上となる波長より長波長側でさらに高い透過率となる透過特性を有するとともに、前記赤層、前記緑層、前記青層のいずれかと重畳する重畳部を持つ。前記センサは、前記検出波長域を含む感度域を有し、前記アクティブ素子より前記液晶層に近い位置であって、前記対向基板から平面視した時に前記ブラックマトリクスと重なるように形成されている。少なくとも前記金属配線及び前記ダミーパターンの表層は、銅あるいは銅合金で構成され、前記対向基板から平面視した時に、前記光センサと重なる領域を埋めるように前記金属配線及び前記ダミーパターンが形成されている。【００１４】  本発明の上記態様の液晶表示装置においては、前記ブラックマトリクスは、主たる色材として複数の有機顔料を含むことが好ましい。【００１５】  本発明の上記態様の液晶表示装置においては、前記酸化物半導体は、ガリウム、インジウム、亜鉛、ハフニウム、錫、イットリウム、チタン、ゲルマニウム、シリコンから２種以上選ばれる複合金属酸化物であることが好ましい。【００１６】  本発明の上記態様の液晶表示装置においては、前記カラーフィルタは、前記赤層と前記ブラックマトリクスとが重畳する位置、前記緑層と前記ブラックマトリクスとが重畳する位置、前記青層と前記ブラックマトリクスとが重畳する位置のそれぞれに、前記重畳部を持つことが好ましい。更に、前記光センサが、平面視において、前記赤層、前記緑層、前記青層のそれぞれの着色画素の下部と、前記重畳部の下部に具備されることが好ましい。【００１７】  本発明の上記態様の液晶表示装置は、前記液晶セルの前記対向基板とは反対側に設けられ、少なくとも６８０ｎｍよりも長い波長域の光を発光するバックライトユニットを更に備えることが好ましい。【００１８】  本発明の上記態様の液晶表示装置は、前記対向基板から平面視した時に前記画素開口部と重なるように形成され、少なくとも可視光域に感度域を有する光センサを更に備えることが好ましい。
【発明の効果】
【００１９】  本発明の液晶表示装置によれば、光センシングを用いつつ、感度に優れた液晶表示装置を提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】波長に応じた金属の反射特性を示すグラフである。
【図２】本発明の第１実施形態に係る液晶表示装置を示す要部拡大断面図である
【図３】本発明の第１実施形態に係る液晶表示装置の複数の画素開口部を示す部分平面図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る液晶表示装置を示す模式断面図である。
【図５】ブラックマトリクスの波長選択透過特性を示すグラフである。
【図６】図１のＡ−Ａ’線に沿った断面図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る液晶表示装置の複数の画素開口部を示す部分平面図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係る液晶表示装置を示す模式断面図である。
【図９】本発明の第２実施形態に係る液晶表示装置を示す要部拡大断面図である。
【図１０】緑層の透過特性と、緑層とブラックマトリクスの透過特性とを重ねた透過特性を示すグラフである。
【図１１】赤層の透過特性と、赤層とブラックマトリクスの透過特性とを重ねた透過特性を示すグラフである。
【図１２】青層の透過特性と、青層とブラックマトリクスの透過特性とを重ねた透過特性を示すグラフである。
【図１３】第３実施形態の液晶表示装置を示す部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】  以下、図面を参照して、本発明に係る液晶表示装置の実施形態について説明する。なお、以下に示す実施形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。また、以下の説明で用いる図面は、本発明の特徴をわかりやすくするために、便宜上、要部となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。  各実施形態においては、同一又は実質的に同一の機能及び構成要素については、同一符号を付し、説明を省略するか又は必要な場合のみ説明を行う。また、各実施形態においては、特徴的な部分についてのみ説明し、公知の液晶表示装置の構成要素と差異のない部分については説明を省略する。
【００２２】  各実施形態においては、液晶表示装置の表示単位を、画素として説明する。画素は、ブラックマトリクスによって区画された、少なくとも２つの平行な辺を持つ多角形の最小表示単位である。各実施形態においては、画素は、ブラックマトリクスの開口部または遮光層の開口部とほぼ同義である。各実施形態においては、様々な液晶駆動方式を適用することができる。
【００２３】  例えば、ＩＰＳ方式（Ｉｎ  Ｐｌａｎｅ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ、水平配向の液晶分子を用いた横電界方式）、ＶＡ方式（Ｖｅｒｔｉｃａｌｌｙ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ：垂直配向の液晶分子を用いた縦電界方式）、ＨＡＮ（Ｈｙｂｒｉｄ−ａｌｉｇｎｅｄ  Ｎｅｍａｔｉｃ）、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ  Ｎｅｍａｔｉｃ）、ＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ  Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ  Ｂｅｎｄ）、ＣＰＡ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  Ｐｉｎｗｈｅｅｌ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）、ＥＣＢ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）、ＴＢＡ（Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ  Ｂｅｎｔ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）のような、液晶配向方式又は液晶駆動方式を用いることができる。液晶層は、正の誘電率異方性を持つ液晶分子を含むか、または、負の誘電率異方性を持つ液晶分子を含んでいればよい。
【００２４】  液晶駆動電圧印加時の液晶分子の回転方向（動作方向）は、基板の表面に平行になる方向でもよく、基板の平面に垂直に立ち上がる方向でもよい。液晶分子に印加される液晶駆動電圧の方向は、水平方向でもよく、２次元又は３次元的に斜め方向でもよく、垂直方向でもよい。
【００２５】  各実施形態の光センサに適用できる半導体として、可視域（例えば、光の波長４００ｎｍ〜７００ｎｍ）から赤外域に感度を持つアモルファスシリコン半導体、近視外域や青色の波長域に主な感度をもつ多結晶シリコン半導体、微結晶シリコン半導体、シリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）半導体、ＩＧＺＯ（登録商標）やＩＴＺＯ（登録商標）に代表される酸化物半導体などが挙げられる。
【００２６】  これら半導体を用いる場合、そのバンドギャップを調整して、目的とする波長域に光センサの感度域を付与させることが望ましい。ＳｉＧｅ半導体では、Ｇｅの添加比率でバンドギャップを連続的に変えられ、その受光素子の受光波長を調整でき、赤外域での感度を付与できる。Ｇｅの濃度勾配を持たせたＳｉＧｅ半導体とすることもできる。例えば、ＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓ、ＰｂＳ、ＰｂＳｅ、ＳｉＧｅ、ＳｉＧｅＣ等の半導体化合物を用いることによって、赤外光の検出に適した光センサを形成することができる。
【００２７】  光センサを内蔵する液晶表示装置は、温度の影響及びバックライトユニットの影響を受けやすい。バックライトユニットや外光に起因するノイズによる、指やレーザーなどの入力誤動作の発生を防止するために、光センサの補償を必要とする場合がある。光センサとして、ポリシリコン又はアモルファスシリコンによって形成されたチャネル層を備えるシリコンフォトダイオードを用いた場合、環境温度などの変化により暗電流が発生し、観測データに観測光以外のノイズが加わる場合がある。
【００２８】  液晶層や光センサを駆動するスイッチング素子としては、酸化物半導体をチャネル層として備える電界効果トランジスタ（アクティブ素子、ＴＦＴ）を採用することができる。ここで酸化物半導体とは、インジウム、ガリウム、錫、亜鉛、ハフニウム、イットリウム、チタン、ゲルマニウム、ケイ素のうち、少なくとも２種以上の酸化物を含む酸化物半導体である。この酸化物半導体としては、ＩＧＺＯと称されるインジウム、ガリウム、亜鉛の複合金属酸化物を例示することができる。酸化物半導体で形成されたチャネル層は、非晶質でも結晶化した材料でも良いが、トランジスタの電気特性（例えば、Ｖｔｈ）の安定性の観点から、結晶化した材料を用いることが好ましい。酸化物半導体のチャネル層の厚みは、例えば、２ｎｍ〜８０ｎｍ程度に形成することが好ましい。
【００２９】  このようなＴＦＴを具備するアレイ基板の金属配線は、銅あるいは銅合金を表層に用いた、少なくとも２層の金属配線とすることができる。金属配線は、例えば、銅に対して、マグネシウム、チタン、ニッケル、モリブデン、インジウム、錫、亜鉛、アルミニウム、カルシウムなどから１以上選択される元素を添加した銅合金を採用することができる。銅に添加する元素は、上記元素に限定されず、銅に対する添加量は、銅の原子パーセントに対して３原子パーセント以下であることが好ましい。１原子パーセント以下であれば、金属配線の光の反射率を大きく低下させることがなく、高い光反射率を確保できる。１原子パーセント以下の添加量であれば更に好ましい。
【００３０】  なお、ここでいう金属配線の表層とは、アレイ基板を厚み方向に沿った断面として見た時に、液晶層側（液晶層に近い位置、光センサ側、光センサに近い位置）にある金属層（第１金属層）を指す。表層の銅あるいは銅合金に対して、下部にある金属層（第２金属層）はアレイ基板側（アレイ基板に近い位置）に位置する。
【００３１】  第２金属層には、チタン、モリブデン、タンタル、タングステンなどの高融点金属あるいはこれら材料を含む合金が好ましく採用できる。第１金属層の銅あるいは銅合金と、エッチングレートが近いチタン合金を第２金属層として選択できる。銅あるいは銅合金の膜厚及び第２金属層の膜厚は、例えば、それぞれ５０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲となるように形成することが好ましい。
【００３２】  酸化物半導体層、銅あるいは銅合金を表層に用いた第１金属層、第２金属層の成膜方法は限定されないが、スパッタリングによる真空成膜が生産効率の面で好ましい。スパッタリング成膜装置により、高いスループットで、大面積の透明基板に対して効率よく第１金属層、第２金属層からなる金属配線を成膜することができる。酸化物半導体上の銅あるいは銅合金からなる第１金属層は、例えば、酸化性アルカリエッチャントで選択的にエッチングされ、酸化物半導体にダメージを与えることなく金属配線としてのパターン形成ができる。シリコン系半導体のトランジスタでは困難であった銅あるいは銅合金を表層に用いた金属配線及び金属層を容易に加工でき、トランジスタ素子を形成することができる。
【００３３】  銅あるいは銅合金からなる第１金属層は、例えば、図１に示すように、光の長波長側、特に６００ｎｍ以上で高い反射率を示す。図２に示したように、第１光センサＳ１、および第２光センサＳ２と重なる（下部を埋める）ように金属配線を形成することによって、直接入射する光と、金属配線で反射した反射光とを受光することが可能になり、第１光センサＳ１、および第２光センサＳ２の受光感度を向上させることできる。なお、図２に示した実施形態では、酸化物半導体のチャネル層２６を具備するトランジスタを、ボトムゲート構造で示したが、ボトムゲート構造に限定されない。例えば、トップゲート構造、ダブルゲート構造、デユアルゲート構造などのトランジスタを採用することもできる。
【００３４】＜第１実施形態＞  第１実施形態の液晶表示装置は、カラー表示を行う場合、例えば、赤色発光ＬＥＤ、緑色発光ＬＥＤ、青色発光ＬＥＤを具備するバックライトユニットを備える液晶表示装置を想定している。カラー表示を行わない場合は、白色発光のＬＥＤや蛍光灯をバックライトユニットとして用いても良い。
【００３５】  図３は、本発明の実施形態に関わる液晶表示装置の複数の画素開口部を示す部分平面図である。なお、この図３では、８画素分だけを図示しているが、実際には多数の画素、例えば、Ｘ方向に１２８０画素、Ｙ方向に７６８画素を配設した液晶表示装置の表示面の一部である。  複数の画素Ｐ，Ｐ…は、ブラックマトリクス２に形成された画素開口部２０よって区画されている。光センサは、第１光センサ（光センサ）Ｓ１と第２光センサＳ２とからなり、それぞれ画素Ｐに配置されている。なお、第１光センサＳ１や第２光センサＳ２が配置される構造としては、複数画素に１組の光センサを設ける構造、即ち、全ての画素に１組の光センサを設けるのではなく複数画素のうち（所定間隔で）選択された一つの画素に１組の光センサを配置してもよい（間引き配置）。
【００３６】  第１光センサＳ１は、ブラックマトリクス２で覆われる位置（ブラックマトリクス２と重なる位置）に配置される。一方、第２光センサＳ２は、表示面の外部から内部に入射光が入るように、画素開口部２０に配置される。第１光センサＳ１や第２光センサＳ２は、必ずしも同一画素Ｐ内に配置する必要はないが、受光データの演算のため、第１光センサＳ１及び第２光センサＳ２を互いに近い位置に設けることが好ましい。
【００３７】  本実施形態では、第２光センサＳ２の受光データから第１光センサＳ１の受光データを減算すると、赤外領域を除いた可視域の受光データを抽出することができる。この減算の際に、例えば、第１光センサＳ１や第２光センサＳ２はがそれぞれ持つ暗電流を差し引くことができるので、高い精度の受光データを得ることができる。
【００３８】  図４は、バックライトユニット１３をアレイ基板３００の裏面側（裏面に近い位置）に備えた液晶表示装置４００を示す模式断面図である。液晶セル２００の表面及び裏面には、光学制御素子として偏光板１５を備え、液晶層６下部に第１光センサＳ１や第２光センサＳ２が配置される。例えば、観察者の指１６などのポインタは、バックライトユニット１３から出射される光１８を反射し、入射光１９として第１光センサＳ１や第２光センサＳ２に受光される。入射光１９は、指１６などのポインタからの反射光に限らず、例えば、レーザーポインタなどからの入射光であっても良い。また、入射光１９の一部は、第１光センサＳ１の下部を埋めるように配設された金属配線２４によって反射され、第１光センサＳ１に受光される。これによって、入射光１９の検出感度が高められる。バックライトユニット１３は、例えば、光源１４として赤色発光ＬＥＤ、緑色発光ＬＥＤ、青色発光ＬＥＤ、赤外線発光ＬＥＤを具備する。
【００３９】  図２は、図３のＢ−Ｂ’線に沿った断面を示す断面図である。  第１光センサＳ１の下部には、ソース線やドレイン線などを構成する金属配線２４、あるいは金属配線２４が形成されない部位には金属層によるダミーパターン２５が配設されている。例えば、ダミーパターン２５は、その製造工程では、ゲート線と同じレイヤーに同時に形成することができる。図２には図示しないが、第２光センサＳ２の下部にも、ソース線やドレイン線などの金属配線２４、あるいは金属配線２４が形成されない部位には金属層によるダミーパターン２５が配設されている。
【００４０】  第１光センサＳ１及び図示しない第２光センサＳ２は、液晶層６に近い位置から遠い位置に向けた方向において、順に、Ｐ型半導体のアモルファスシリコン３５、真性半導体（Ｉ型）のアモルファスシリコン３６、Ｎ型半導体のアモルファスシリコン３７が積層された構成を有する。例えば、Ｐ型半導体のアモルファスシリコン３５は５ｎｍ〜５０ｎｍの膜厚で、Ｉ型半導体のアモルファスシリコン３６は膜厚１００ｎｍ〜１０００ｎｍで、Ｎ型半導体のアモルファスシリコン３７は２０ｎｍ〜２００ｎｍの膜厚で形成できる。
【００４１】  Ｐ型半導体のアモルファスシリコン３５の上面、Ｎ型半導体のアモルファスシリコン３７の下面の各々には、光透過性の導電膜（透明導電膜）として機能する上部電極２１及び下部電極２２が配設されている。透明導電膜は、例えば、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）と呼称される導電性金属酸化物などから形成される。上部電極２１は、例えば、ジグザク形状の細線パターン、あるいは櫛歯状の細線パターンなどとすることができる。上部電極２１のパターン形状を工夫することによって、下部電極２２による集電効果を上げることができる
【００４２】  第１光センサＳ１や第２光センサＳ２上に感度向上のため、例えば、透明樹脂などで柱状構造物、凹凸構造物、量子ドットなどを積層してもよい。これら構造物には、波長変換機能を有する粒子や染料などを添加することも好ましい。Ｐ型半導体とＮ型半導体の形成位置は入れ替えてもよく、あるいは、水平方向に並べて形成することもできる。アモルファスシリコンは、微結晶シリコンとすることもできる。
【００４３】  これら第１光センサＳ１や第２光センサＳ２は、図示されるように、予め酸化物半導体によるトランジスタを形成した基板上に、例えば、周知のアモルファスシリコン半導体工程を用いて形成される。
【００４４】  第１光センサＳ１は、下部電極２２からコンタクトホール２３及び金属配線２４を介して、トランジスタの電極と電気的につながっている。第１光センサＳ１の上部電極２１は、図示しないコンタクトホールを介して共通電極配線につながっている。これによって、リセット信号が付与されたときに、第１光センサＳ１の電位を共通電位とすることができる。絶縁層３３は、例えば、酸化珪素、酸窒化珪素、酸化アルミニウム、これら材料を含む混合酸化物、あるいは、感光性でアルカリ現像可能なアクリル樹脂などから形成される。図２には図示しない第２光センサＳ２も、第１光センサＳ１と同様に形成することができる。
【００４５】  第１光センサＳ１や第２光センサＳ２の下部に複数のトランジスタを配設して、第１光センサＳ１や第２光センサＳ２の駆動を行うことができる。酸化物半導体による複数のトランジスタは、例えば、第１光センサＳ１や第２光センサＳ２の選択トランジスタや増幅用トランジスタ、リセット用トランジスタ、あるいは液晶駆動用トランジスタなどに用いることができる。第１光センサＳ１や第２光センサＳ２の容量が小さい場合は、それぞれキャパシタを補助的に配設できる。
【００４６】  金属配線２４を構成する銅あるいは銅合金の光の反射率は、図１に示すように、光の長波長側、特に６００ｎｍ以上で高い反射率を示す。図２に示すように、第１光センサＳ１や第２光センサＳ２の下部を埋める、即ち、第１光センサＳ１や第２光センサＳ２と重なる領域に、金属配線２４のパターンを配設することで、この金属配線２４によって反射された反射光を第１光センサＳ１や第２光センサＳ２が受光することができる。これによって第１光センサＳ１や第２光センサＳ２受光効率を向上することが可能になる。
【００４７】  本実施形態におけるブラックマトリクス２は、図５の波長選択透過特性を示す線ＢＬＫ１に示すように、６８０ｎｍ以上８００ｎｍ以下の検出波長域において透過率が５０％以上となり、透過率が５０％以上となる波長より長波長側でさらに高い透過率となる透過特性を有し、可視光をおよそ透過せず赤外域の光を透過する。ブラックマトリクス２の半値波長は、有機顔料種の選択や組み合わせで、およそ６８０ｎｍから８００ｎｍの範囲で調整できる。半値波長とは、ここでは、透過率が５０％となる光の波長と定義される。なお、ブラックマトリクス２の材料構成は後ほど詳述する。
【００４８】  図６は、図３のＡ−Ａ’線に沿った断面図であり、液晶表示装置としての構成を説明する。なお、液晶層の駆動用トランジスタや偏光板、配向膜などの図示は省略した。  図６の液晶層６の液晶分子は、アレイ基板３００の一面に水平な初期配向を持ち、画素電極３１と共通電極３２との間に印加される電圧にて面上で回転する動作を行い、バックライトユニットから出射される光の透過率を制御することによって表示を行う。液晶分子の誘電率異方性は正であっても負であっても良い。対向基板１００の透明樹脂層１２（第１透明樹脂層）上にはＩＴＯなどの透明電極を形成しない。なお、透明樹脂層１２上の配向膜は図示を省略した。
【００４９】＜第２実施形態＞  第２の実施形態は、図７、図８に示すように、液晶表示装置のブラックマトリクス２に形成された画素開口部２０に対応する位置に、赤層Ｒ、緑層Ｇ、青層Ｂが配設されたカラーフィルタを具備する構成である（図７、８では緑層Ｇ部分を拡大して示している）。第１光センサＳ１や第２光センサＳ２は、第１実施形態と同様、複数の画素の各々に形成されている。液晶層６の液晶分子は、初期配向が垂直配向の液晶であり、対向電極（共通電極）５２と画素電極５１間に印加される電圧で駆動され、電圧印加時に水平方向に倒れ、光を透過する。偏光板は、クロスニコルでノーマリーオフとしている。
【００５０】  図８は、図７のＣ−Ｃ’線に沿った断面図である。ブラックマトリクス２とほぼ同じ形状で遮光層３が所定パターンで配設され、さらにカラーフィルタ上に第２透明樹脂層４が形成されている。この第２透明樹脂層はその形成を省くこともできる。  例えば、遮光層３は、遮光性のカーボンを色材として用いて形成されており、実質的に、可視光と赤外域をともに透過させない。ブラックマトリクス２は、第１の実施形態と同じ複数の有機顔料を混ぜ合わせた可視域を実質透過せず、赤外域を透過する特性を持っている。
【００５１】  本発明の実施形態に関わるブラックマトリクス２は、図５の波長選択透過特性を示す線ＢＬＫ１お及びＢＬＫ２に代表されるように、５０％透過率の波長（半値波長）をおよそ６８０ｎｍから８００ｎｍの範囲に設定できる。この半値波長の調整は、有機顔料の組み合わせや顔料比率、あるいはブラックマトリクス２の膜厚の調整で可能である。
【００５２】  本実施形態のブラックマトリクス２は、図９に示すように遮光層３および金属配線２４のパターンのない領域に、カラーフィルタ（図９では緑層Ｇ）に重畳する重畳部を持つ。なお、図９は、図７のＤ−Ｄ’線に沿った断面図である。
【００５３】  図１０は、緑層Ｇのパターンの透過特性ＧＬと、緑層Ｇのパターンとブラックマトリクス２の透過特性ＢＬＫ１（図５及び図９参照）とを重ねた透過特性ＧＬＢＬＫの一例を示すグラフである。透過特性ＧＬは、図９で示す第２光センサＳ２の受光データに相当する。透過特性ＧＬＢＬＫは、図９で示す第１光センサＳ１の受光データに相当する。
【００５４】  可視光域の高精度の緑の検出データは、緑層Ｇのパターン経由で検出された光の検出データから、緑層Ｇのパターンとブラックマトリクス２とを光学的に重ねて検出された光の検出データを減算して得られる。これらデータの演算処理は処理部３４で行われ、可視光域の緑の検出データのみを抽出することができる。
【００５５】  図１１は、赤層Ｒのパターンの透過特性ＲＬと、赤層Ｒのパターンとブラックマトリクス２の透過特性ＢＬＫ１（図５及び図９参照）とを重ねた透過特性ＲＬＢＬＫの一例を示すグラフである。透過特性ＲＬは、図９で示す第２光センサＳ２の受光データに相当する。透過特性ＲＬＢＬＫは、図９で示す第１光センサＳ１の受光データに相当する。
【００５６】  可視光域の高精度の赤の検出データは、赤層Ｒのパターン経由で検出された光の検出データから、赤層Ｒのパターンとブラックマトリクス２とを光学的に重ねて検出された光の検出データを減算して得られる。これらデータの演算処理は処理部３４で行われ、可視光域の赤の検出データのみを抽出することができる。
【００５７】  図１２は、青層Ｂのパターンの透過特性ＢＬと、青層Ｂのパターンとブラックマトリクス２の透過特性ＢＬＫ１とを重ねた透過特性ＢＬＢＬＫの一例を示すグラフである。透過特性ＢＬは、図９で示す第２光センサＳ２の受光データに相当する。透過特性ＢＬＢＬＫは、図９で示す第１光センサＳ１の受光データに相当する。
【００５８】  可視光域の高精度の青の検出データは、青層Ｂのパターン経由で検出された光の検出データから、青層Ｂのパターンとブラックマトリクス２とを光学的に重ねて検出された光の検出データを減算して得られる。これらデータの演算処理は処理部３４で行われ、可視光域の青の検出データのみを抽出することができる。
【００５９】  第１光センサＳ１と第２光センサＳ２第１の受光データの減算は、その演算時に、前述した環境温度の変化などによる暗電流を補償することができるため、より高精度の受光データを抽出できる。入射光が太陽光のような外光あるいは暗い室内などの外光であれば、これら受光データをそれぞれの受光条件に合わせて液晶表示装置の輝度調整にフィードバックすることも可能である。
【００６０】  近赤外域の、例えば、６８０ｎｍから８００ｎｍのみにおける受光データの取得を目的とする場合は、例えば、赤層Ｒのパターンとブラックマトリクス２が重畳する重畳部の下部に位置する第１光センサＳ１の受光データから、青層Ｂのパターンとブラックマトリクス２とが重畳する重畳部の下部に位置する第１光センサＳ１の受光データを引き算する。これによって、６８０ｎｍから８００ｎｍの間の受光データを抽出できる。このとき、前記した暗電流の補償も同時に行うことができる。
【００６１】  また、図９において、図示を省略したバックライトユニットには、赤色・緑色・青色発光のそれぞれ固体発光素子（ＬＥＤ）を具備することができる。例えば、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤを時分割（フィールドシーケンシャル）発光と、画素部の液晶との同期制御を行う。これにより、フルカラーの表示を行うことができる。さらに、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤのほかに赤外線発光ＬＥＤを加えることで、赤外線発光ＬＥＤから出射される赤外線を、指などポインタに照射することが可能となり、このような構造をタッチセンシング用途に用いることができる。
【００６２】  第１光センサＳ１を、赤外線受光のセンシングに適用できる。赤色・緑色・青色発光も併用し、受光データに反映すればカラーコピーや個人認証などに適用できる。例えば、３００ｐｐｉ以上の高精細化により、本発明の実施形態に関わる液晶表示装置用基板を具備する液晶表示装置にて、指の認識など個人認証システムに応用することもできる。
【００６３】  なお、本発明の実施形態に関わる液晶表示装置の光センサにシリコン系のフォトダイオードを用いる場合、ＰＩＮダイオードを用いても良いし、ＰＮダイオードを用いても良い。ＰＩＮダイオードの場合は、Ｐ型領域／真性領域／Ｎ型領域の並びを透明基板の面の水平方向に並べて配設しても良いし、あるいは、透明基板の面の垂直方向に積層する構成でも良い。
【００６４】  以上のように、本発明に関わる液晶表示装置に具備されるブラックマトリクス２と赤層Ｒのパターンとが重畳する位置、ブラックマトリクス２と緑層Ｇのパターンとが重畳する位置、ブラックマトリクス２と青層Ｂのパターンとが重畳する位置のそれぞれに設けられた重畳部を活用することで、高い精度の色分離が可能となる。  本発明の実施形態に関わる表示装置用基板を具備する液晶表示装置にて、例えば、カラーコピーや、カラーでの撮像やモーションセンサとしての活用、赤外域を利用したタッチセンシング、光通信などが可能となる。
【００６５】  なお、遮光層３とブラックマトリクス２のそれぞれの近赤外域の透過率が異なるので、製造工程でのアライメント（位置合わせ）は、例えば、８００ｎｍの波長の光でアライメントできる。本実施形態の遮光層３の形成パターンは、複数の開口部を含む周囲の４辺を囲う、高い遮光性を有する額縁部として用いることができる。遮光層３にて位置合わせ用のマークを透明基板上に、予め形成しておくこともできる。
【００６６】＜第３実施形態＞  第３の実施形態は、ブラックマトリクス２を、赤層Ｒのパターン、緑層Ｇのパターン、青層Ｂのパターンの形成に先立って形成する本発明の一実施形態である。  図１３に、第３実施形態の液晶表示装置の部分断面図を示した。  第３実施形態の液晶層６の液晶分子は、初期配向が垂直配向の液晶であり、対向電極（共通電極）５２と画素電極５１間に印加される電圧で駆動され、電圧印加時に水平方向に倒れ、光を透過する。偏光板は、クロスニコルでノーマリーオフとしている。
【００６７】  色分離を目的とせず、赤外域を利用するタッチセンシングを目的とする場合は、第２光センサＳ２の配設を省くことができる。近赤外域を利用するタッチセンシングを目的とする場合は、赤層Ｒのパターン、緑層Ｇのパターン、青層Ｂのパターンのいずれかとブラックマトリクス２とが重畳する重畳部のみを第１光センサＳ１に配設すれば良い。この第１光センサＳ１は、例えば、１画素に一個、あるいは、３画素、６画素に一個といった形で、種々の密度で形成できる。
【００６８】＜構成材料の例示＞  以下に、上述した各実施形態に示された液晶装置の各部材における構成材料の一例を列記する。（透明樹脂）  ブラックマトリクス２、遮光層３および赤層Ｒ、緑層Ｇ、青層Ｂの画素パターンで構成されるカラーフィルタの形成に用いられる感光性着色組成物は、顔料分散体（以下ペーストと称する）に加え、多官能モノマー、感光性樹脂又は非感光性樹脂、重合開始剤、溶剤などを含有する。例えば、本実施形態で用いられる感光性樹脂及び非感光性樹脂などのような透明性の高い有機樹脂は、総称して透明樹脂と称される。
【００６９】  透明樹脂としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、又は感光性樹脂を用いることができる。熱可塑性樹脂としては、例えば、ブチラール樹脂、スチレンーマレイン酸共重合体、塩素化ポリエチレン、塩素化ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリ酢酸ビニル、ポリウレタン系樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル系樹脂、アルキッド樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアミド樹脂、ゴム系樹脂、環化ゴム系樹脂、セルロース類、ポリブタジエン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイミド樹脂などを用いることができる。熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ロジン変性マレイン酸樹脂、ロジン変性フマル酸樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、フェノール樹脂などを用いることができる。熱硬化性樹脂は、メラミン樹脂とイソシアネート基を含有する化合物とを反応させて生成されるとしてもよい。
【００７０】（アルカリ可溶性樹脂）  本実施形態に係る遮光層３及びブラックマトリクス２、第１透明樹脂層１２、第２透明樹脂層１１，カラーフィルタの形成には、フォトリソグラフィによるパターン形成が可能な感光性樹脂組成物を用いることが好ましい。これら透明樹脂は、アルカリ可溶性を付与された樹脂であることが望ましい。アルカリ可溶性樹脂として、カルボキシル基又は水酸基を含む樹脂を用いてもよく、他の樹脂を用いてもよい。アルカリ可溶性樹脂としては、例えば、エポキシアクリレート系樹脂、ノボラック系樹脂、ポリビニルフェノール系樹脂、アクリル系樹脂、カルボキシル基含有エポキシ樹脂、カルボキシル基含有ウレタン樹脂などを用いることができる。これら樹脂のうち、アルカリ可溶性樹脂としては、エポキシアクリレート系樹脂、ノボラック系樹脂、アクリル系樹脂を用いることが好ましく、特に、エポキシアクリレート系樹脂又はノボラック系樹脂が好ましい。
【００７１】（アクリル樹脂）  本実施形態に用いることの可能な透明樹脂の代表として、以下のアクリル系樹脂が例示される。  アクリル系樹脂としては、単量体として、例えば、（メタ）アクリル酸；メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、プロピル（メタ）アクリレート、ブチル（メタ）アクリレート、ｔ−ブチル（メタ）アクリレートペンジル（メタ）アクリレート、ラウリル（メタ）アクリレート等のアルキル（メタ）アクリレート；ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレートなどの水酸基含有（メタ）アクリレート；エトキシエチル（メタ）アクリレート、グリシジル（メタ）アクリレートなどのエーテル基含有（メタ）アクリレート；及びシクロヘキシル（メタ）アクリレート、イソボルニル（メタ）アクリレート、ジシクロペンテニル（メタ）アクリレートなどの脂環式（メタ）アクリレートなどを用いて得る重合体を用いることができる。
【００７２】  なお、例示されたこれら単量体は、単独で使用、又は、２種以上を併用することができる。
【００７３】  さらに、アクリル樹脂は、これら材料の単量体と共重合可能なスチレン、シクロヘキシルマレイミド、又はフェニルマレイミドなどの化合物を含む共重合体を用いて生成されてもよい。また、例えば、（メタ）アクリル酸などのエチレン性不飽和基を有するカルボン酸を共重合して得られた共重合体と、グリシジルメタクリレートなどのエポキシ基及び不飽和二重結合を含有する化合物とを反応させることによって、感光性を有する樹脂を生成し、アクリル樹脂を得てもよい。例えば、グリシジルメタクリレートなどのエポキシ基含有（メタ）アクリレートの重合体、又は、この重合体とその他の（メタ）アクリレートとの共重合体に、（メタ）アクリル酸などのカルボン酸含有化合物を付加させることによって、感光性を有する樹脂を生成し、アクリル樹脂としてもよい。
【００７４】（有機顔料）  赤色顔料としては、例えば、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｒｅｄ  ７、９、１４、４１、４８：１、４８：２、４８：３、４８：４、８１：１、８１：２、８１：３、９７、１２２、１２３、１４６、１４９、１６８、１７７、１７８、１７９、１８０、１８４、１８５、１８７、１９２、２００、２０２、２０８、２１０、２１５、２１６、２１７、２２０、２２３、２２４、２２６、２２７、２２８、２４０、２４２、２４６、２５４、２５５、２６４、２７２、２７９などを用いることができる。
【００７５】  黄色顔料としては、例えば、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｙｅｌｌｏｗ  １、２、３、４、５、６、１０、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、２０、２４、３１、３２、３４、３５、３５：１、３６、３６：１、３７、３７：１、４０、４２、４３、５３、５５、６０、６１、６２、６３、６５、７３、７４、７７、８１、８３、８６、９３、９４、９５、９７、９８、１００、１０１、１０４、１０６、１０８、１０９、１１０、１１３、１１４、１１５、１１６、１１７、１１８、１１９、１２０、１２３、１２５、１２６、１２７、１２８、１２９、１３７、１３８、１３９、１４４、１４６、１４７、１４８、１５０、１５１、１５２、１５３、１５４、１５５、１５６、１６１、１６２、１６４、１６６、１６７、１６８、１６９、１７０、１７１、１７２、１７３、１７４、１７５、１７６、１７７、１７９、１８０、１８１、１８２、１８５、１８７、１８８、１９３、１９４、１９９、２１３、２１４などを用いることができる。
【００７６】  青色顔料としては、例えば、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｂｌｕｅ  １５、１５：１、１５：２、１５：３、１５：４、１５：６、１６、２２、６０、６４、８０などを用いることができる。また、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｂｌｕｅ  １５：３は、赤外域での半値波長が７６０ｎｍ付近である。例えば、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｂｌｕｅ  １５：３の顔料のような半値波長が７００ｎｍから８００ｎｍの波長域にある顔料を少量添加することで、ブラックマトリクス２の半値波長を、例えば、６８０ｎｍより長波長側に調整できる。
【００７７】  紫色顔料としては、例えば、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｖｉｏｌｅｔ  １、１９、２３、２７、２９、３０、３２、３７、４０、４２、５０などを用いることができ、これら顔料の中では、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｖｉｏｌｅｔ  ２３が好ましい。
【００７８】  緑色顔料としては、例えば、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｇｒｅｅｎ  １、２、４、７、８、１０、１３、１４、１５、１７、１８、１９、２６、３６、４５、４８、５０、５１、５４、５５、５８などを用いることができ、これら顔料の中では、ハロゲン化亜鉛フタロシアニン緑色顔料であるＣ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｇｒｅｅｎ  ５８が好ましい。緑色顔料としては、ハロゲン化アルミニウムフタロシアニン顔料を用いるとしてもよい。
【００７９】（遮光層及びブラックマトリクスの色材）  遮光層３及びブラックマトリクス２に含まれる遮光性の色材は、可視光波長領域に吸収性を持ち、遮光機能を備えた色材である。本実施形態において遮光性の色材には、例えば、有機顔料、無機顔料、染料などを用いることができる。光の赤外域透過性を重視するブラックマトリクス２の色材は、有機顔料を主体とすることが望ましい。遮光層３の色材として、例えば、カーボンブラック、酸化チタンなどを用いることができる。遮光層３及びブラックマトリクス２に含めることの可能な染料としては、例えば、アゾ系染料、アントラキノン系染料、フタロシアニン系染料、キノンイミン系染料、キノリン系染料、ニトロ系染料、カルボニル系染料、メチン系染料などを用いることができる。有機顔料については、例えば、上記の有機顔料を適用してもよい。なお、これら遮光性の色材は、１種を用いてもよく、適当な比率で２種以上を組み合わせてもよい。
【００８０】  例えば、可視光波長域は、およそ光波長４００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲である。
【００８１】  本実施形態に係るブラックマトリクス２の透過率が立ち上がる波長は、およそ光波長６８０ｎｍ〜およそ光波長８００ｎｍの領域にある。ここで、およそ光波長６８０ｎｍでは、赤層の透過率が高く維持される。光波長８００ｎｍは、青層の透過率が高くなる立ち上がり部分である。
【００８２】（遮光層に適用される黒色レジストの例）  遮光層に用いられる黒色ペースト（分散体）の調製例について説明する。  下記の組成の混合物が均一に攪拌混合され、ビーズミル分散機にて攪拌され、黒色ペーストが作製される。それぞれの組成は、質量部で表す。  カーボン顔料  ２０部  分散剤  ８．３部  銅フタロシアニン誘導体  １．０部  プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート  ７１部
【００８３】  上記黒色ペーストを用いて、下記の組成の混合物が均一になるように攪拌混合され、５μｍのフィルタで濾過され、額縁部１に適用される黒色レジストが調製される。本実施形態において、レジストとは、カーボン又は顔料を含む感光性着色組成物を指す。  黒色ペースト  ２５．２部  アクリル樹脂溶液  １８部  ジペンタエリスリトールペンタおよびヘキサアクリレート  ５．２部  光重合開始剤  １．２部  増感剤  ０．３部  レベリング剤  ０．１部  シクロヘキサノン  ２５部  プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート  ２５部
【００８４】  本実施形態及び上記各実施形態において、黒色レジスト又はカラーレジストにおける主たる色材は、そのレジストに含まれる色材の全質量比（％）に対して５０％以上を占める色材を意味する。例えば、黒色レジストは、カーボンが色材の１００％を占め、カーボンが主たる色材となる。また、カーボンを主たる色材とする黒色レジストでは、その色調又は反射色を調整するため、全質量比にて１０％以下を目安に、赤色、黄色、青色などの有機顔料を添加してもよい。
【００８５】（ブラックマトリクスに用いられる黒色レジストの例）  ブラックマトリクス２に用いられる有機顔料の混合例を以下に示す。  Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド２５４（以下、Ｒ２５４と略記する）  Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１８５（以下、Ｙ１８５と略記する）  Ｃ．Ｉ．ピグメントバイオレット２３（以下、Ｖ２３と略記する）  これら３種類の顔料のうち、Ｙ１３９あるいはＲ２５４のいずれかの顔料は除かれてもよい。さらに、この３種類の顔料の他に、色（透過波長）調整用に微量の他の種類の顔料、例えば、上記の有機顔料、が３０質量％以下の少量で添加されてもよい。例えば、ハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料、ハロゲン化銅フタロシアニン顔料、ハロゲン化アルミニウムフタロシアニン顔料、あるいはＣ．Ｉピグメントブルー１５：３を、光波長７００ｎｍ付近の分光特性の立ち上がりの調整（分光カーブ形状の調整）のために、３０％質量以下の量で用いることができる。
【００８６】  ブラックマトリクス２は、可視域での透過率が５％以下であることが望ましい。可視域は、通常、およそ光波長４００ｎｍ〜７００ｎｍである。ブラックマトリクス２の半値の波長を光波長６７０ｎｍ〜７５０ｎｍの範囲に設定するためには、およそ光波長６６０ｎｍ付近から赤外線透過率特性が立ち上がり、長波長側で透過率特性が高くなる必要がある。ブラックマトリクス２の低透過率の波長範囲は、およそ光波長４００ｎｍ〜６５０ｎｍの範囲としてもよい。なお、ブラックマトリクス２の透過率をおよそ光波長４００ｎｍ〜６５０ｎｍの範囲で５％以下の低い値とすることは、有機顔料遮光層に含まれる顔料の量を増やす、又は、ブラックマトリクス２の膜厚を厚くすることで極めて容易に実現可能である。
【００８７】  半値波長の波長位置も、同様に、顔料の量、後述する紫色顔料、緑色顔料、黄色顔料、赤色顔料、青色顔料の組成比、ブラックマトリクス２の膜厚などに基づいて、容易に調整することができる。ブラックマトリクス２に適用される緑色顔料としては、後述する種々の緑色顔料を適用することができる。ブラックマトリクス２の半値波長を光波長６８０ｎｍ〜８００ｎｍの範囲に設定するために、緑色顔料や青色顔料としては、赤外線透過率の立ち上がり（例えば、半値波長）が、光波長６８０ｎｍ〜８００ｎｍの範囲にある顔料が好ましい。半値波長を光波長６８０ｎｍ〜８００ｎｍの範囲に設定するための調整は、主に紫色顔料と緑色顔料とに基づいて実現される。ブラックマトリクス２の分光特性を調節するために、青色顔料が添加されるとしてもよい。上記、有機顔料の混合例の紫色顔料に代えて、前記青色顔料を用いれば半値波長を、およそ８００ｎｍに調整できる。
【００８８】  Ｒ２５４の質量比率（％）は、例えば、１５〜４０％の範囲に属するとしてもよい。
【００８９】  Ｙ１８５の質量比率（％）は、例えば、１０〜３０％の範囲に属するとしてもよい。
【００９０】  Ｖ２３の質量比率（％）は、例えば、７５〜３０％の範囲に属するとしてもよい。  前記した緑色顔料や青色顔料をさらに加えることにより、Ｖ２３の全体顔料での質量比率を下げることができる。
【００９１】  ブラックマトリクス２の膜厚、例えば、１μｍ前後の膜厚では、Ｖ２３の紫色顔料を７５〜３０％の範囲のいずれかの値でブラックマトリクス２に添加する。これにより、ブラックマトリクス２は、光波長６７０ｎｍより長波長側で半値波長を持つ。黄色の有機顔料を１０〜３０％のいずれかの添加量とし、さらに、赤色の有機顔料を１５〜４０％添加し、混合することにより、ブラックマトリクス２の光波長４００ｎｍ〜６６０ｎｍの透過率を十分に下げることができる。光波長４００ｎｍ〜６６０ｎｍの範囲において有機顔料遮光層の透過率が僅かに高くなることを防止する（分光特性における透過率０％のベースラインからブラックマトリクスＢＭの透過率が僅かに高くなることを防止する）ことにより、第１光センサＳ１の受光データから第２光センサＳ２の受光データの減算により、正確な色分離を行うことができる。また、半値波長やブラックマトリクス２の透過率は、ブラックマトリクス２の膜厚で調整できる。
【００９２】  通常、これら顔料に基づいてカラーレジスト（着色組成物）が生成される前に、顔料は、樹脂又は溶液に分散され、顔料ペースト（分散液）が生成される。例えば、顔料Ｙ１８５単体を樹脂又は溶液に分散させるためには、顔料Ｙ１８５の７部（質量部）に対して以下の材料が混合される。
【００９３】  アクリル樹脂溶液（固形分２０％）４０部  分散剤  ０．５部  シクロヘキサノン  ２３．０部  なお、Ｖ２３、Ｒ２５４などのような他の顔料についても、同じ樹脂又は溶液に分散され、黒色の顔料分散ペーストが生成されてもよい。
【００９４】  以下に、上記の顔料分散ペーストに基づいて黒色レジストを生成するための組成比を例示する。
【００９５】  Ｙ１３９ペースト  １４．７０部  Ｖ２３ペースト  ２０．６０部  アクリル樹脂溶液  １４．００部  アクリルモノマー  ４．１５部  開始剤  ０．７部  増感剤  ０．４部  シクロヘキサノン  ２７．００部  ＰＧＭＡＣ  １０．８９部  上記の組成比によりブラックマトリクス２に用いられる黒色レジストが形成される。
【００９６】  ブラックマトリクス２の形成に用いられる顔料の主色材である黒色レジストは、全質量比に対し約５８％を占める紫色顔料Ｖ２３である。有機顔料の多くは、およそ光波長８００ｎｍより長波長領域で高い透過率を持つ。黄色顔料Ｙ１３９も、光波長８００ｎｍよりも長波長領域で高い透過率を持つ有機顔料である。
【００９７】  例えば、黒色レジストの主たる色材は、１００％の有機顔料としてもよい。あるいは、有機顔料を主色材とする黒色レジストでは、遮光性を調整するため、全質量の４０％以下を目安にカーボンを添加してもよい。  上記した黒色レジストを含む着色レジストは、透明基板上に塗布し、周知のフォトリスグラフィのプロセスでパターン形成できる。あるいは、例えば、ノボラック系の感光性レジストを用いてドライエッチングの手法でパターン形成できる。
【００９８】  カーボンを主たる顔料とする黒色レジストでは、額縁部のほかにアライメントマークを合わせて形成し、このアライメントマークを用いて黒色レジストの塗布後のアライメントは可能である。アライメントマークは、図５に示すように、例えば、光の波長８５０ｎｍでの透過率の差を利用し、赤外線カメラなどを用いて認識できる。
【００９９】  本発明の実施形態に関わる液晶表示装置は、種々の応用が可能である。本発明の液晶表示装置が対象とできる電子機器として、例えば、携帯電話、携帯型ゲーム機器、携帯情報端末、パーソナルコンピュータ、電子書籍、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、ヘッドマウントディスプレイ、ナビゲーションシステム、音響再生装置（カーオーディオ、デジタルオーディオプレイヤー等）、複写機、ファクシミリ、プリンター、プリンター複合機、自動販売機、現金自動預け入れ払い機（ＡＴＭ）、個人認証機器、光通信機器などが挙げられる。
【符号の説明】
【０１００】２…ブラックマトリクス、３…遮光層、４、１１…第２透明樹脂層、６…液晶層、１０…第１透明基板、１２…第１透明樹脂層（透明樹脂層）、１３…バックライトユニット、１４…光源、１５…偏光板、１６…ポインタ、２０…開口部（画素開口部）、２１…上部電極、２２…下部電極、２４…金属配線、２５…ダミーパターン（金属層）、３０…第２透明基板、３３…絶縁層、３４…処理部、３５、３６、３７…アモルファスシリコン、３１、５１…画素電極、３２…共通電極、５２…対向電極（共通電極）、１００…表示装置用基板（対向基板）、２００…液晶セル、３００…アレイ基板、４００…液晶表示装置、Ｒ…赤層、Ｇ…緑層、Ｂ…青層、Ｓ１…第１光センサ、Ｓ２…第２光センサ 
【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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