(57)【要約】【課題】表示画質の劣化を抑えつつ、赤外光に起因した光検出精度の低下を低減することが可能な表示装置を提供する。【解決手段】ＴＦＴ基板１０とＣＦ基板２０との間に、赤外光ＬＩＲを遮光する赤外遮光スペーサ５０Ｇを設ける。フォトセンサ１２Ｂによる赤外光ＬＩＲの検出が、低減または回避される。これにより、外光Ｌ０または表示光に赤外光ＬＩＲが多量に含まれている場合であっても、赤外光ＬＩＲに起因した光検出精度の低下が低減される。また、このような赤外遮光スペーサ５０Ｇを、少なくとも１つのフォトセンサ１２Ｂに対応する領域に、選択的に設ける。仮に赤外遮光スペーサ５０Ｇが可視光の一部をも遮光するような場合であっても、表示光への悪影響が低減する。【選択図】図２
2011028058.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板面上に、表示素子を構成する複数の画素電極と、光検出素子とを有する第１基板と、
前記第１基板における前記基板面と対向して配置された第２基板と、
赤外光を遮光する材料により構成され、前記第１基板と前記第２基板との間において前記光検出素子のうちの少なくとも１つに対応する領域に選択的に配設されたスペーサと
を備えた表示装置。
【請求項２】
前記第２基板は、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の各色に対応するカラーフィルタを有する
請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記第２基板上において、前記光検出素子のうちの少なくとも１つに対向して前記Ｇに対応するカラーフィルタが配設されると共に、
この光検出素子と前記Ｇに対応するカラーフィルタとの間に、前記スペーサが選択的に配設されている
請求項２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記光検出素子の出力に基づいて、前記表示素子からの表示光の輝度を制御する輝度制御部を備えた
請求項３に記載の表示装置。
【請求項５】
前記光検出素子が、
前記Ｒに対応するカラーフィルタに対向して配置された第１の光検出素子と、
前記Ｇに対応するカラーフィルタに対向して配置された第２の光検出素子と、
前記Ｂに対応するカラーフィルタに対向して配置された第３の光検出素子と
を含んで構成され、
前記Ｒに対応するカラーフィルタと前記第１の光検出素子との間、前記Ｇに対応するカラーフィルタと前記第２の光検出素子との間、および前記Ｂに対応するカラーフィルタと前記第３の光検出素子との間、のうちの少なくとも１つに、前記スペーサが配設されている
請求項２ないし請求項４のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項６】
外光または前記表示素子からの表示光の反射光を検出することにより得られた前記第１ないし第３の光検出素子の各出力に基づいて、カラー画像を生成する画像生成部を備えた
請求項５に記載の表示装置。
【請求項７】
前記第２基板は、前記カラーフィルタの前記第１基板とは反対側における少なくとも前記スペーサに対応する領域に設けられると共に前記表示素子からの光を反射することが可能に構成された光反射層を有する
請求項５に記載の表示装置。
【請求項８】
前記表示素子からの光のうちの前記カラーフィルタを介した前記光反射層での反射光を検出することにより得られた前記第１ないし第３の光検出素子の各出力に基づいて、前記表示素子からの光の色バランスを制御する表示制御部を備えた
請求項７に記載の表示装置。
【請求項９】
前記スペーサが、表示画面のうちの有効表示領域内に配置され、
前記光反射層が、前記有効表示領域内の前記光検出素子に対応する領域に選択的に設けられている
請求項８に記載の表示装置。
【請求項１０】
前記第２基板の表示面側から、可視光からなる表示光と共に、赤外光からなる物体検出用の検出光が出射されるように構成され、
前記光検出素子が、主検出素子と補助検出素子とにより構成され、
前記補助検出素子に対応する領域に前記スペーサが選択的に配設されると共に、前記主検出素子に対応する領域に、赤外光を透過して可視光を遮断する赤外透過層が選択的に配設され、
前記主検出素子の出力により得られる物体の撮像画像と前記補助検出素子の出力により得られる物体の撮像画像とに基づく合成画像を用いて、その物体の位置、形状または大きさの少なくとも１つを含む物体情報を取得する物体情報演算部を備えた
請求項１に記載の表示装置。
【請求項１１】
前記検出光が射出されるオン期間において得られる物体の撮像画像であるオン画像と、前記検出光が射出されないオフ期間において得られる物体の撮像画像であるオフ画像との差分画像を、前記主検出素子および補助検出素子のそれぞれに対応して生成する画像処理部を備え、
前記物体情報演算部は、前記主検出素子の出力により得られる前記オン画像と前記オフ画像との差分画像に対応する第１の差分画像と、前記補助検出素子の出力により得られる前記オン画像と前記オフ画像との差分画像に対応する第２の差分画像とに基づく合成画像を用いて、前記物体情報を取得する
請求項１０に記載の表示装置。
【請求項１２】
前記画像処理部は、前記第２の差分画像に対して２値化処理および画像反転処理を施すことによりマスク画像を生成し、
前記物体情報演算部は、前記第１の差分画像と前記マスク画像との合成画像を用いて、前記物体情報を取得する
請求項１１に記載の表示装置。
【請求項１３】
前記物体情報演算部は、前記検出光が射出されるオン期間において前記主検出素子の出力により得られる物体の撮像画像である第１のオン画像と、前記オン期間において前記補助検出素子により得られる物体の撮像画像である第２のオン画像との差分画像に基づいて、前記物体情報を取得する
請求項１０に記載の表示装置。
【請求項１４】
前記第１基板の基板面上において、前記主検出素子と前記補助検出素子とが、１対１の割合で交互に配置されている
請求項１０に記載の表示装置。
【請求項１５】
前記スペーサが、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に記載の表示装置。
【請求項１６】
前記表示素子が、
前記画素電極と、
前記第１基板または前記第２基板上に設けられた共通電極と、
前記第１基板と前記第２基板との間に設けられた液晶層と
を有する液晶素子を用いて構成されている
請求項１に記載の表示装置。
【請求項１７】
前記表示素子が、
前記画素電極と、
前記第１基板上に設けられた共通電極および発光層と
を有する有機ＥＬ素子を用いて構成されている
請求項１に記載の表示装置。
【請求項１８】
表示装置を備え、
前記表示装置は、
基板面上に、表示素子を構成する複数の画素電極と、光検出素子とを有する第１基板と、
前記第１基板における前記基板面と対向して配置された第２基板と、
赤外光を遮光する材料により構成され、前記第１基板と前記第２基板との間において前記光検出素子のうちの少なくとも１つに対応する領域に選択的に配設されたスペーサと
を有する電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光検出素子（フォトセンサ）を有する表示装置、およびそのような表示装置を備えた電子機器に関する。
【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、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。このような表示素子を含む表示画素は、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、フォトセンサを利用した様々な表示装置が開発されている。このようなフォトセンサの用途としては、外光照度センサ（例えば、特許文献１）、バックライト色センサ（例えば、特許文献２，３）、タッチパネル(例えば、特許文献４，５)、カラー画像センサおよびスキャナ機能（例えば、非特許文献１）などが挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−６４８２８号公報
【特許文献２】特開２００７−３０４５２０号公報
【特許文献３】特開２００６−２５１８０６号公報
【特許文献４】特開２００６−３０１８６４号公報
【特許文献５】特開２００６−２７６２２３号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】シャープ技報、第９６号、２００７年１１月、ｐ．４０−４１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記ＴＦＴおよびフォトセンサは、いずれも、シリコン技術をベースとして形成されている。ここで、例えば結晶性シリコンを用いてフォトセンサを形成した場合、可視光のみならず、近赤外領域の光（７８０ｎｍ〜１１００ｎｍ）にも受光感度を有することが知られている。したがって、表示装置において光センシングデバイス機能を併せ持つようになるのに伴い、可視光の情報を抽出する目的で使用するときに、赤外光による誤反応（赤外光に起因した検出精度の低下）が問題となる。
【０００７】
例えば、シリコンベースの外光照度センサに、赤外光成分の多い白熱灯や夕日の光が入射すると、実際の照度より高い値を示す。また、そのような外光照度センサでは、赤外線リモコン等の非可視光にも反応してしまうことになる。
【０００８】
そこで、赤外線を遮光する遮光部材を、表示画面上に設けることが考えられる。ところが、赤外光の遮光部材は可視光の一部をも遮光する特性を有するため、そのような遮光部材を設けた場合、輝度低下や色シフト等の表示画質の劣化が生じてしまうことになる。
【０００９】
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、表示画質の劣化を抑えつつ、赤外光に起因した光検出精度の低下を低減することが可能な表示装置、およびそのような表示装置を備えた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】
【００１０】
本発明の表示装置は、基板面上に、表示素子を構成する複数の画素電極と、光検出素子とを有する第１基板と、この第１基板における上記基板面と対向して配置された第２基板と、赤外光を遮光する材料により構成され、第１基板と第２基板との間において光検出素子のうちの少なくとも１つに対応する領域に選択的に配設されたスペーサとを備えたものである。
【００１１】
本発明の電気機器は、上記表示装置を備えたものである。
【００１２】
本発明の表示装置および電子機器では、赤外光を遮光するスペーサが第１基板と第２基板との間に配設されていることにより、光検出素子による赤外光の検出が低減または回避される。また、このスペーサは、光検出素子のうちの少なくとも１つに対応する領域に選択的に配設されているため、仮にそのスペーサが可視光の一部をも遮光するような場合であっても、表示画面の全体に遮光層が設けられている場合と比べ、表示光への悪影響が低減する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の表示装置および電子機器によれば、第１基板と第２基板との間に、赤外光を遮光するスペーサを設けるようにしたので、光検出素子による赤外光の検出を低減または回避することができ、外光または表示素子からの表示光に赤外光が多量に含まれている場合であっても、そのような赤外光に起因した光検出精度の低下を低減することができる。また、このようなスペーサを、光検出素子のうちの少なくとも１つに対応する領域に選択的に設けるようにしたので、仮にこのスペーサが可視光の一部をも遮光するような場合であっても、表示光への悪影響を抑えることができる。よって、輝度低下や色シフト等の表示画質の劣化を抑えつつ、赤外光に起因した光検出精度の低下を低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明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本発明の第１の実施の形態に係る額縁領域と有効表示領域との境界付近の概略構成を表す断面図およびブロック図である。
【図３】図２に示した赤外遮光スペーサに用いられる赤外遮光材料の吸光度の一例を表す特性図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る画素駆動用の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】図２に示した表示装置における可視光による画像表示動作および外光検出動作について説明するための断面模式図である。
【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】比較例に係る表示装置の表示パネルにおける額縁領域と有効表示領域との境界付近の概略構成を表す断面図である。
【図１０】緑色のカラーフィルタの透過率の一例と視感度曲線とを表す特性図である。
【図１１】変形例１に係る表示装置の表示パネルにおける額縁領域と有効表示領域との境界付近の概略構成を表す断面図である。
【図１２】第２の実施の形態に係る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概略構成を表す断面図およびブロック図である。
【図１３】赤色，緑色，青色に対応する各カラーフィルタの透過率の一例を表す特性図である。
【図１４】第３の実施の形態に係る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概略構成を表す断面図およびブロック図である。
【図１５】変形例２に係る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概略構成を表す断面図およびブロック図である。
【図１６】変形例３に係る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概略構成を表す断面図およびブロック図である。
【図１７】第４の実施の形態に係る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概略構成を表す断面図およびブロック図である。
【図１８】図１７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１９】図１７に示した有効表示領域内の画素配置例を表す平面模式図である。
【図２０】図１７に示した有効表示領域内のメインセンサおよび補助センサの配置例を表す平面模式図である。
【図２１】図１７に示した赤外光透過ブラックの透過率の一例を表す特性図である。
【図２２】検出用光源の発光波長領域とメインセンサおよび補助センサの検出波長領域との関係の一例を表す特性図である。
【図２３】検出用光源の発光波長領域とメインセンサおよび補助センサの検出波長領域との関係の他の例を表す特性図である。
【図２４】差分画像位置判定処理の概要を表す流れ図である。
【図２５】図２４に示した差分画像位置判定処理について説明するためのタイミング図である。
【図２６】物体情報演算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２７】外光が明るい場合の差分画像位置判定処理について説明するための図である。
【図２８】外光が暗い場合の差分画像位置判定処理について説明するための図である。
【図２９】比較例に係る差分画像位置判定処理について説明するための特性図である。
【図３０】比較例に係る差分画像位置判定処理について説明するための模式図である。
【図３１】図１７に示したメインセンサにより得られる差分画像について説明するための特性図である。
【図３２】図１７に示したメインセンサにより得られる差分画像について説明するための模式図である。
【図３３】図１７に示した補助センサにより得られる差分画像について説明するための特性図である。
【図３４】図１７に示した補助センサにより得られる差分画像について説明するための模式図である。
【図３５】メインセンサにより得られる差分画像と補助センサにより得られる差分画像との合成処理の一例について説明するための模式図である。
【図３６】メインセンサにより得られるオン画像と補助センサにより得られるオン画像との差分画像について説明するための特性図である。
【図３７】メインセンサにより得られるオン画像と補助センサにより得られるオン画像との差分画像について説明するための模式図である。
【図３８】第５の実施の形態に係る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概略構成を表す断面図およびブロック図である。
【図３９】変形例４に係る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概略構成を表す断面図およびブロック図である。
【図４０】上記各実施の形態の表示装置の適用例１における（Ａ）表側から見た外観、（Ｂ）裏側から見た外観を表す斜視図である。
【図４１】適用例２の外観を表す斜視図である。
【図４２】適用例３の外観を表す斜視図である。
【図４３】（Ａ）は適用例４の開いた状態の正面図、（Ｂ）はその側面図、（Ｃ）は閉じた状態の正面図、（Ｄ）は左側面図、（Ｅ）は右側面図、（Ｆ）は上面図、（Ｇ）は下面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．第１の実施の形態（外光照度センサとしての構成例）
変形例１（横電界モード以外の駆動モードの液晶を用いた構成例）
２．第２の実施の形態（カラー画像センサまたはカラースキャナとしての構成例）
３．第３の実施の形態（表示色バランスセンサとしての構成例；額縁領域）
変形例２（表示色バランスセンサとしての構成例；有効表示領域）
変形例３（表示色バランスセンサおよび外光照度センサとしての構成例）
４．第４の実施の形態（赤外光を利用した光学式タッチパネルとしての構成例）
５．第５の実施の形態（有機ＥＬ素子の場合の表示色バランスセンサの例；額縁領域）
変形例４（有機ＥＬ素子の場合の表示色バランスセンサの例；有効表示領域）
６．電子機器への適用例
【００１６】
＜１．第１の実施の形態＞
［表示装置の全体構成例］
図１は、本発明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線に沿った概略断面構成を表しており、額縁領域Ａと有効表示領域Ｂとの境界付近の領域について示したものである。なお、図２および後述する同様の図面では、後述するバックライト駆動部７１等のブロック構成も併せて示している。また、図２および後述する図６，図９，図１２，図１５，図１７では、図示の簡略化のため、後述する画素電極１６Ａが各画素に１つずつ設けられているように図示しているが、この画素電極１６Ａの詳細構成については後述する（図４，図７，図８）。
【００１７】
この表示装置１は、外光の照度を測定して表示輝度を制御することが可能な表示装置であり、表示パネル１Ａと、バックライト４０と、バックライト駆動部７１（輝度制御部）とを含んで構成されている。
【００１８】
表示パネル１Ａでは、図１に示したように、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基板１０上の配線が延長されて露出した外部接続領域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、バックライト駆動部７１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。
【００１９】
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。
【００２０】
有効表示領域Ｂには、例えばＲ，Ｇ，Ｂの３原色の表示画素がマトリクス状に配設されている。本実施の形態では、この表示画素内に、表示素子としての液晶表示素子が設けられている。
【００２１】
これらの額縁領域Ａおよび有効表示領域Ｂは、ＴＦＴ基板１０（第１基板）とＣＦ（Color Filter）基板２０（第２基板）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。また、ＴＦＴ基板１０の光入射側には偏光板１７が、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。さらに、本実施の形態では、ＴＦＴ基板１０とＣＦ基板２０との間の所定の領域に、後述する赤外光を遮光する材料からなる赤外遮光スペーサ５０が、選択的に配設されている。以下、ＴＦＴ基板１０、ＣＦ基板２０、液晶層３０、赤外遮光スペーサ５０Ｇおよびバックライト４０の具体的な構成について、領域（有効表示領域Ｂおよび額縁領域Ａ）ごとに説明する。
【００２２】
（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。この有効表示領域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が所定のピッチで配設されると共に、少なくとも１つ以上のフォトセンサ１２Ｂ（光検出素子）が配設されている。
【００２３】
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、後述するカラーフィルタ２２のうちの緑色のカラーフィルタ２２Ｇの下方に設けられている。
【００２４】
これらの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、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。
【００２５】
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。この平坦化層１３上には、共通電極１４と複数の画素電極１６Ａとが、絶縁層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。
【００２６】
一方、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２２が形成されている。このカラーフィルタ２２は、例えば、赤色のカラーフィルタ２２Ｒ、緑色のカラーフィルタ２２Ｇおよび青色のカラーフィルタ２２Ｂから構成され、これら３色のカラーフィルタ２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂは、各表示画素（画素電極１６Ａ）に対応して設けられている。
【００２７】
２枚の偏光板１７，２５は、互いに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。一方、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。
【００２８】
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との間において、有効表示領域Ｂに対応する領域に形成されている。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。
【００２９】
赤外遮光スペーサ５０Ｇは、ＴＦＴ基板１０とＣＦ基板２０との間において、少なくとも１つのフォトセンサ１２Ｂに対応する領域に、選択的に配設されている。具体的には、ＣＦ基板２０上において、少なくとも１つのフォトセンサ１２Ｂに対向して緑色のカラーフィルタ２２Ｇが配設されると共に、これらのフォトセンサ１２Ｂと緑色のカラーフィルタ２２Ｇとの間に、赤外遮光スペーサ５０が選択的に配設されている。
【００３０】
この赤外遮光スペーサ５０は、例えば図３に示したような、赤外光を選択的に遮光（吸収）する機能を有しつつ、スペーサとしての本来の機能も併せ持つようになっている。このような本来の機能とは、２つの基板１０，２０の間のギャップを保つための部材としての機能である。すなわち、液晶表示装置では液晶層の厚さを制御するため、有機ＥＬ表示装置では封止樹脂の厚みを制御するため、そして電気泳動ディスプレイでは着色液を閉じ込める箱の形成のために用いられるというものである。このようなスペーサの形成方法としては、ギャップに相当する直径の樹脂球を散布する方法や、レジストを最終的にギャップの厚さになるような厚みに塗布してパターニングする方法などが挙げられるが、ここでは、後者の方法を用いることができる。
【００３１】
赤外遮光スペーサ５０Ｇ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、吸収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、塗料等に使用される顔料で、赤外光を吸収する性質を有するものから選択することができる。赤外光吸収材料の具体例としては、固体撮像素子の赤外光遮断用材料として用いられている、日本感光色素のビス（ジチオベンジル）ニッケル錯体、ビス（（4-ジメチルアミノ）ジチオベンジルニッケル錯体等が挙げられる。スペーサ柱材料としてのプロセス（露光、現像、ベーク）に耐え、デバイス信頼性に耐えるためには、固体撮像素子に比べ、耐熱性や耐光性が必要となるが、それらの特性を満たす、クアテレリン色素やシアニン色素顔料を微粒子化したものも挙げられる。また、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。
【００３２】
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、光源として例えば発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）などを用いており、少なくとも可視光を出射させるようになっている。
【００３３】
（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。
【００３４】
この額縁領域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から延在する平坦化層１３および絶縁層１５が配設されている。
【００３５】
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、遮光ブラック２４が形成されている。この遮光ブラック２４は可視光を遮断するものであり、例えばカーボン微粒子をアクリル系レジストに分散させたレジストなどにより構成されている。
【００３６】
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。
【００３７】
［ＴＦＴ基板の構成例］
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）上に形成された画素駆動用の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。
【００３８】
（ＴＦＴ１２Ａ）
図４に示したように、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、ソース電極１２５と電気的に接続された表示信号線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。
【００３９】
平坦化層１３上には、絶縁層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。画素電極１６Ａの平面形状は、繰り返し形成されているサブ画素電極１６０およびスリット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。
【００４０】
（フォトセンサ１２Ｂ）
図４に示したように、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ようになっている。
【００４１】
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。なお、図５に示したＣ−Ｓｉは、クリスタルシリコンを示す。
【００４２】
［バックライト駆動部の構成例］
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、上述したバックライト駆動部７１（図２参照）が設けられている。このバックライト駆動部７１は、フォトセンサ１２Ｂからの出力に基づいて、バックライトの輝度（表示光の輝度）を制御するものである。
【００４３】
［表示装置の作用・効果］
続いて、上記表示装置１の作用および効果について説明する。
【００４４】
（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。なお、図７および図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。
【００４５】
この表示装置１では、図６に示したように、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、表示画素ごとに変調されたのち、対応するカラーフィルタ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。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。
【００４６】
ここで、図７および図８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。
【００４７】
まず、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。
【００４８】
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Ｅ１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が最適化される。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て９０度回転した直線偏光となり、この直線偏光が出射側の偏光板２５を通過するため、白表示となる。
【００４９】
（外光の検出動作・表示輝度の制御動作）
続いて、図２，図６に加えて図９および図１０を参照して、表示装置１における外光の検出動作、およびその外光照度に応じた表示輝度の制御動作について、比較例と比較しつつ詳細に説明する。図９は、比較例に係る表示装置における表示パネル１００Ａの断面構成を模式的に表すものである。図１０は、緑色のカラーフィルタ２２Ｇの透過率の一例（図中に示した「Ｇｒｅｅｎ ＣＦ」）と、人間の視感度曲線ｙ（λ）とを表すものである。
【００５０】
まず、本実施の形態の表示パネル１Ａでは、図６に示したように、有効表示領域Ｂ内の緑色のカラーフィルタ２２Ｇへ外光Ｌ０が入射すると、この緑色のカラーフィルタ２２Ｇからの透過光は、（緑色光ＬＧ＋赤外光ＬＩＲ）となる。
【００５１】
また、比較例の表示パネル１００Ａにおいても同様に、図９に示したように、有効表示領域Ｂ内の緑色のカラーフィルタ２２Ｇへ外光Ｌ０が入射すると、この緑色のカラーフィルタ２２Ｇからの透過光は、（緑色光ＬＧ＋赤外光ＬＩＲ）となる。ただし、本実施の形態とは異なり、この緑色のカラーフィルタ２２Ｇとフォトセンサ１２Ｂとの間に赤外遮光スペーサ５０が設けられていないため、緑色のカラーフィルタ２２Ｇからの透過光が、そのままフォトセンサ１２Ｂへ入射する。
【００５２】
ここで、図１０に示したように、緑色のカラーフィルタ２２Ｇの透過率は、可視光領域では視感度曲線ｙ（λ）に近い形状を示しているが、近赤外領域では、視感度曲線ｙ（λ）よりも透過率が高くなっている。したがって、この比較例の表示パネル１００Ａでは、近赤外光成分の多い夕日や白熱灯、赤外線リモコン等の光がフォトセンサ１２Ｂへ入射すると、実際より高い照度値を示してしまう。すると、外光の照度を測定して表示輝度を制御する際に、必要以上に表示輝度を上げてしまうという問題が生じる。
【００５３】
これに対し、本実施の形態の表示パネル１Ａでは、図６に示したように、赤外光ＬＩＲを遮光する赤外遮光スペーサ５０がＴＦＴ基板１０とＣＦ基板２０との間に配設されている。これにより、図１０中の矢印および曲線Ｐ２で示したように、赤外領域における透過率が低下し、フォトセンサ１２Ｂによる赤外光ＬＩＲの検出が低減または回避される。
【００５４】
また、この表示パネル１Ａでは、このような赤外遮光スペーサ５０が、少なくとも１つのフォトセンサ１２Ｂに対応する領域に選択的に配設されている。これにより、仮に赤外遮光スペーサ５０が可視光の一部をも遮光するような場合であっても、この赤外遮光スペーサ５０の配置領域が非開口部であるため、表示画面の全体に遮光層が設けられている場合と比べ、表示光への悪影響が低減する。
【００５５】
以上のように本実施の形態では、ＴＦＴ基板１０とＣＦ基板２０との間に、赤外光ＬＩＲを遮光する赤外遮光スペーサ５０を設けるようにしたので、フォトセンサ１２Ｂによる赤外光ＬＩＲの検出を低減または回避することができる。したがって、外光Ｌ０に赤外光ＬＩＲが多量に含まれている場合であっても、そのような赤外光ＬＩＲに起因した照度測定精度の低下（光検出精度の低下）を低減することができる。また、このような赤外遮光スペーサ５０を、少なくとも１つのフォトセンサ１２Ｂに対応する領域に選択的に設けるようにしたので、仮に赤外遮光スペーサ５０が可視光の一部をも遮光するような場合であっても、表示光への悪影響を抑えることができる。よって、輝度低下や色シフト等の表示画質の劣化を抑えつつ、赤外光に起因した照度測定精度の低下（光検出精度の低下）を低減することが可能となる。
【００５６】
また、バックライト駆動部７１において、フォトセンサ１２Ｂの出力に基づいてバックライト４０の輝度（表示光の輝度）を制御するようにしたので、赤外光に起因した照度測定精度の低下（光検出精度の低下）を抑えつつ、外光の照度に応じた適切な表示輝度を設定することが可能となる。
【００５７】
［変形例１］
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）について説明する。なお、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。
【００５８】
図１１は、変形例１に係る表示パネル１Ｂにおける額縁領域Ａと有効表示領域Ｂとの境界付近の概略断面構成を表すものである。本変形例では、共通電極３４が、ＣＦ基板２０Ｂにおけるカラーフィルタ２２上に配設され、これにより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。
【００５９】
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１６Ｂが配設され、この画素電極１６Ｂ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。なお、画素電極１６Ｂは、上記第１の実施の形態で説明した画素電極１６Ａとは異なり、各画素に１つずつ設けられた単一の電極となっている。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）またはＥＣＢ（電界制御複屈折）等の各種モードが用いられる。
【００６０】
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れず、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。
【００６１】
＜２．第２の実施の形態＞
図１２は、本発明の第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との境界付近の概略断面構成を表すものである。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。
【００６２】
本実施の形態の表示装置３における表示パネル３Ａでは、有効表示領域Ｂにおいて、各色のカラーフィルタ２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂに対向して、フォトセンサ１２Ｂ（第１〜第３の光検出素子）が配置されている。そして、これら各色のカラーフィルタ２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂと、それらに対向する各フォトセンサ１２Ｂとの間にそれぞれ、第１の実施の形態説明した赤外遮光スペーサ５０が選択的に配設されている。
【００６３】
また、本実施の形態では、第１の実施の形態で説明したバックライト駆動部７１の代わりに、画像生成部７２が設けられている。この画像生成部７２は、外光Ｌ０または表示光の反射光を検出することにより得られたフォトセンサ１２Ｂの各出力に基づいて、カラー画像を生成するものである。なお、その他の構成については、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。
【００６４】
このような構成により表示装置３は、カラー画像センサまたはカラースキャナとして機能するようになっている。
【００６５】
ところで、例えば図１３に示したように、カラーフィルタ２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂはそれぞれ、赤外光ＬＩＲを透過してしまっている。そこで、本実施の形態の表示装置３では、上記したように、各色のカラーフィルタ２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂと、それらに対向する各フォトセンサ１２Ｂとの間にそれぞれ、赤外遮光スペーサ５０が選択的に配設されている。したがって、第１の実施の形態と同様の作用により、表示光への悪影響が抑えられつつ、各フォトセンサ１２Ｂによる赤外光ＬＩＲの検出が低減または回避される。
【００６６】
以上のように本実施の形態では、このような赤外遮光スペーサ５０を選択的に配設するようにしたので、カラー画像センサの光源として外光Ｌ０を用いた場合であっても、赤外光ＬＩＲの影響による色劣化を防ぐことが可能となる。
【００６７】
また、カラースキャナとして利用する際には、バックライト４０の光源として強度の強いＸｅフラッシュランプ等を用いた場合であっても、バックライト光の赤外光成分に起因した色劣化を防ぐことが可能となる。
【００６８】
＜３．第３の実施の形態＞
図１４は、本発明の第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との境界付近の概略断面構成を表すものである。なお、上記第１・第２の実施の形態の表示装置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。
【００６９】
本実施の形態の表示装置４における表示パネル４Ａは、ＴＦＴ基板１０Ｃと、ＣＦ基板２０Ｃとを備えている。
【００７０】
ＴＦＴ基板１０Ｃでは、額縁領域Ａにおいて、各色のカラーフィルタ２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂに対向して、フォトセンサ１２Ｂ（第１〜第３の光検出素子）が配置されている。そして、これら各色のカラーフィルタ２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂと、それらに対向する各フォトセンサ１２Ｂとの間にそれぞれ、赤外遮光スペーサ５０が選択的に配設されている。
【００７１】
一方、ＣＦ基板２０Ｃでは、額縁領域Ａにおいて、外光Ｌ０および表示光をそれぞれ反射することが可能に構成されたメタルブラック２４Ｃが一様に設けられている。このメタルブラック２４Ｃは、例えば金属ブラックにより構成されており、観測側は（表示画面側）映りこみ防止のために低反射処理が施される一方、ＴＦＴ基板１０Ｃ側は金属をそのまま用いて高反射率を有するようになっている。
【００７２】
また、本実施の形態では、第１の実施の形態と同様に、バックライト駆動部７１が設けられている。ただし、本実施の形態のバックライト駆動部７１（表示制御部）では、図１４に示したように、表示光のうちのカラーフィルタ２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂを介したメタルブラック２４Ｃでの反射光を検出することにより得られたフォトセンサ１２Ｂの各出力を入力する。そして、このような各出力に基づいて、表示光の色バランスを制御するようになっている。すなわち、本実施の形態の表示装置３は、表示色バランスセンサを有する表示装置として機能するようになっている。
【００７３】
このような表示光の色バランス等を制御するのは、以下の理由によるものである。すなわち、液晶表示装置のバックライトとして、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色のＬＥＤを点灯するシステムを採用した場合、各色のＬＥＤの発光効率の温度依存や寿命等により、経時的にホワイトバランスがずれてしまうことが問題となる。したがって、本実施の形態のように、Ｒ，Ｇ，Ｂの表示光の各色の輝度を測定し、その結果をバックライトのＬＥＤの供給電流にフィードバックすることにより、そのような問題を低減または回避することができる。
【００７４】
ここで、前述したように、カラーフィルタ２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂはそれぞれ、赤外光ＬＩＲを透過してしまう。そこで、本実施の形態の表示装置４では、上記したように、各色のカラーフィルタ２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂと、それらに対向する各フォトセンサ１２Ｂとの間にそれぞれ、赤外遮光スペーサ５０が選択的に配設されている。
【００７５】
以上のように本実施の形態では、このような赤外遮光スペーサ５０を選択的に配設するようにしたので、バックライト４０が赤外領域の発光成分を持つ場合であっても、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色の輝度を正しく測定することが可能となる。よって、表示光の色バランス等を正確に制御することが可能となる。
【００７６】
次に、上記第３の実施の形態の表示装置４の変形例（変形例２，３）について説明する。なお、上記第１〜第３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。
【００７７】
［変形例２］
図１５は、変形例２に係る表示装置４Ｄにおける額縁領域Ａと有効表示領域Ｂとの境界付近の概略断面構成を表すものである。本変形例の表示装置４Ｄにおける表示パネル４Ｂは、ＴＦＴ基板１０Ｄと、ＣＦ基板２０Ｄと、バックライト駆動部７１とを備えており、表示色バランスセンサを有する表示装置として機能するようになっている。上記第３の実施の形態と異なるのは、色バランスセンサとしての各フォトセンサ１２Ｂおよびそれらに対応する赤外遮光スペーサ５０がそれぞれ、額縁領域Ａの代わりに有効表示領域Ｂ内に配置されている点である。また、これに伴い、メタルブラック２４Ｃが、額縁領域Ａに加え、有効表示領域Ｂ内のフォトセンサ１２Ｂに対応する領域にも、選択的に設けられている。なお、その他の構成については、第３の実施の形態の表示装置４と同様の構成となっている。
【００７８】
このような構成により本変形例では、色バランスセンサとしての各フォトセンサ１２Ｂおよびそれらに対応する赤外遮光スペーサ５０をそれぞれ、有効表示領域Ｂ内に配置するようにしたので、以下のような効果が得られる。すなわち、上記第３の実施の形態における効果に加え、モバイル用液晶表示装置のように、額縁領域が限られており、額縁下ではバックライト光の分布が問題となる場合においても、額縁を拡大することなく、各色の輝度を測定することが可能になる。
【００７９】
［変形例３］
図１６は、変形例３に係る表示装置４Ｅにおける額縁領域Ａと有効表示領域Ｂとの境界付近の概略断面構成を表すものである。本変形例の表示装置４Ｅにおける表示パネル４Ｃは、ＴＦＴ基板１０Ｅと、ＣＦ基板２０Ｅとを備えている。また、この表示装置４Ｅは、バックライト駆動部７１を備えている。本実施の形態の表示装置４Ｅは、外光の照度を測定して表示輝度を制御すると共に、表示色バランスセンサを有する表示装置として機能するようになっている。具体的には、図１４に示した第３の実施の形態の表示装置４において、額縁領域Ａ内で、照度センサとして機能するフォトセンサ１２Ｂに対向して、緑色のカラーフィルタ２２Ｇおよび赤外遮光スペーサ５０が設けられている。また、額縁領域Ａ内のこの領域では、メタルブラック２４Ｃが選択的に除去されている。なお、その他の構成については、第３の実施の形態の表示装置４と同様の構成となっている。
【００８０】
このような構成により本変形例では、そのような赤外遮光スペーサ５０を額縁領域Ａ内に配置するようにしたので、外光の照度を測定して表示光の色バランスを制御する際に、照度測定精度を向上させることができる。
【００８１】
なお、液晶表示装置に使用する３色ＬＥＤについては、赤外光成分を含まないことが多いため、外光照度センサ部分にのみ、赤外遮光スペーサを設置するようにしてもよい。
【００８２】
＜４．第４の実施の形態＞
図１７は、本発明の第４の実施の形態に係る表示装置５における額縁領域Ａと有効表示領域Ｂとの境界付近の概略断面構成を表すものである。なお、上記第１〜第３の実施の形態の表示装置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。
【００８３】
［表示装置の全体構成例］
本実施の形態の表示装置５は、ＴＦＴ基板１０Ｆと、ＣＦ基板２０Ｆとを有する表示パネル５Ａを備えている。また、この表示装置５では、これまで説明したバックライト４０の代わりに、バックライト４０Ｆが設けられている。さらに、表示装置５は、後述する受光駆動部７３、画像処理部７４および物体情報演算部７５を備えている。このような構成により表示装置５は、表示パネル５Ａに近接する物体の位置、形状または大きさの少なくとも１つを含む物体情報を取得する光学式のタッチパネルとして機能するようになっている。
【００８４】
バックライト４Ｆは、表示パネル５Ａ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。バックライト４０Ｆは、可視光Ｌ２に加えて非可視光（赤外光ＬＩＲ）を出射させるようになっている。すなわち、ＣＦ基板２０Ｆの表示面側から、可視光Ｌ２からなる表示光と共に、赤外光ＬＩＲからなる物体検出用の検出光が出射されるように構成されている。
【００８５】
なお、このような非可視光（赤外光ＬＩＲ）は、可視光以外の光、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り、ここでは可視光より長波長側の赤外光を用いている。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。表示パネル５Ａ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からである。すなわち、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。
【００８６】
図１８は、バックライト４０Ｆの断面構成を模式的に表したものである。このように、バックライト４０Ｆは、例えば、平板状の導光板４１の両端位置に、赤外光ＬＩＲを発する赤外光源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。赤外光源４２Ａおよび可視光源４２Ｂとしては、それぞれ例えばＬＥＤなどを用いることができる。このような構成により、赤外光源４２Ａから発せられた赤外光ＬＩＲ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ようになっている。
【００８７】
ＴＦＴ基板１０Ｆでは、有効表示領域Ｂにおいて、２種類のフォトセンサ１２Ｂ１，１２Ｂ２が設けられている。これらのフォトセンサのうち、フォトセンサ（メインセンサ；主検出素子）１２Ｂ１は、後述する赤外透過ブラック２３に対応する領域に配置されている。一方、フォトセンサ（補助センサ；補助検出素子）１２Ｂ２は、青色のカラーフィルタ２２Ｂに対応する領域の一部（ここでは、１つおき）、すなわち、後述する赤外遮光スペーサ５０Ｂに対応する領域に配置されている。なお、本実施の形態では、フォトセンサ１２Ｂ１，１２Ｂ２としては、図５に示した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。
【００８８】
（メインセンサ１２Ｂ１，補助センサ１２Ｂ２の配置構成例）
ここで、図１９および図２０を参照して、表示パネル５Ａの有効表示領域Ｂにおける各画素の詳細構成例について説明する。図１９は、表示パネル５Ａの有効表示領域Ｂ内の画素配置例を平面図で模式的に表したものである。図２０は、表示パネル５Ａの有効表示領域Ｂ内のメインセンサ１２Ｂ１および補助センサ１２Ｂ２の配置例を平面図で模式的に表したものである。
【００８９】
図１９に示したように、有効表示領域Ｂ内の画素５１は、表示画素５１ＲＧＢと、２種類のフォトセンサ１２Ｂ１，１２Ｂ２が配置された撮像画素（受光部）とから構成されている。表示画素５１ＲＧＢは、赤（Ｒ）用の表示画素５１Ｒと、緑（Ｇ）用の表示画素５１Ｇと、青（Ｂ）用の表示画素５１Ｂとから構成されている。また、撮像画素は、メインセンサ配置領域５２１と、補助センサ配置領域５２２とから構成されている。なお、図１９では、１つの表示画素５１ＲＧＢに対して１つのセンサ配置領域が設けられているが、複数の表示画素５１ＲＧＢに対して１つのセンサ配置領域が設けられているようにしてもよい。
【００９０】
このようなメインセンサ１２Ｂ１（メインセンサ配置領域５２１）および補助センサ１２Ｂ２（補助センサ配置領域５２２）はそれぞれ、図２０（Ａ），（Ｂ）に示したように、有効表示領域Ｂ内において、１対１の割合で交互に配置されているのが好ましい。ただし、メインセンサ１２Ｂ１の数よりも補助センサ１２Ｂ２の数が少なくなるように配置してもよい。この場合、補助センサ１２Ｂ２からの出力信号に対して補間処理を行う必要があるため、処理が複雑化すると共に、信号やアプリケーションの種類によっては検出漏れが問題にならないかを配慮する必要がある。なお、図２０では、説明上の便宜のため、表示画素３１ＲＧＢについては図示を省略している。
【００９１】
ＣＦ基板２０Ｆでは、有効表示領域Ｂにおいて、カラーフィルタ２２と同層において、メインセンサ１２Ｂ１に対応する領域に、赤外透過ブラック２３が設けられている。この赤外透過ブラック２３（赤外透過層）は、図１７に示したように、可視光Ｌ２を遮断する一方、赤外光ＬＩＲを透過させるものである。但し、可視光Ｌ２を完全に遮断していなくとも、赤外光ＬＩＲを選択的に透過させるように構成されていればよい。
【００９２】
（赤外光透過ブラック２３）
この赤外光透過ブラック２３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、カラーフィルタとして用いられているＲ，Ｇ，Ｂのカラーフィルタを２層以上重ねることにより実現することも可能である。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。
【００９３】
図２１は、赤外光透過ブラック２３の透過特性の一例を表すものである。ここでは、赤外光ＬＩＲを発する光源として、発光中心波長８５０ｎｍの近赤外ＬＥＤを用いている。また、この赤外光透過ブラック２３では、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ている。このようにして作製した赤外光透過ブラック２３では、図２１に示したように、わずかながらに可視光Ｌ２が透過しているものの、赤外光ＬＩＲが選択的に透過していることがわかる。
【００９４】
（光源および受光センサにおける波長領域の構成例）
次に、図２２および図２３を参照して、光源およびフォトセンサにおける波長領域の構成例について説明する。図２２は、検出用光源（バックライト４０Ｆにおける赤外光源４２Ａ）の発光波長領域（図２２（Ａ））と、メインセンサ１２Ｂ１および補助センサ１２Ｂ２の検出波長領域（図２２（Ｂ），（Ｃ））との関係の一例を表したものである。
【００９５】
まず、図２２（Ｂ）中の符号Ｇ２１で示したように、メインセンサ１２Ｂ１では、受光波長領域が、波長λ１以上の長波長側の波長領域となっている。これは、図１７に示したように、メインセンサ１２Ｂ１に対応する領域に、赤外光ＬＩＲを透過して可視光Ｌ２を遮断する赤外透過ブラック２３が選択的に配設されているためである。したがって、このメインセンサ１２Ｂ１は、図２２（Ａ）中の符号Ｇ１で示した、検出用の赤外光ＬＩＲの波長領域Δλ２３（波長λ２〜波長λ３の波長領域）を受光波長領域として含んでおり、物体検出用のフォトセンサとして機能するようになっている。
【００９６】
一方、図２２（Ｃ）中に符号Ｇ３１で示したように、補助センサ１２Ｂ２では、受光波長領域が、波長λ２以下の短波長側の波長領域となっている。これは、図１７に示したように、補助センサ１２Ｂ２に対応する領域に、赤外遮光スペーサ５０Ｂが選択的に配設されているためである。したがって、この補助センサ１２Ｂ２では、検出用の赤外光ＬＩＲの波長領域Δλ２３における受光感度が、メインセンサ１２Ｂ１よりも低くなっている（ここでは、検出用の赤外光ＬＩＲの波長領域Δλ２３における受光感度が０（ゼロ）となっている）。これにより、補助センサ１２Ｂ２は、後述する偽信号の検出用のフォトセンサとして機能するようになっている。なお、ここでは、波長領域Δλ１２（波長λ１〜波長λ２の波長領域）は、メインセンサ１２Ｂ１および補助センサ１２Ｂ２の両方による受光波長領域となっている。
【００９７】
ここで、メインセンサ１２Ｂ１は、検出用の赤外光ＬＩＲの波長領域を受光波長領域として含むようにすると共に、補助センサ１２Ｂ２は、例えば可視光Ｌ２の波長領域を受光波長領域として含むようにすればよい。ただし、検出用の赤外光ＬＩＲの波長領域と、メインセンサ１２Ｂ１および補助センサ１２Ｂ２の受光波長領域との関係は、これには限られない。ただし、注意しなければならないのは、補助センサ１２Ｂ２の受光波長領域としては、検出用の赤外光ＬＩＲの波長領域を含まないようにするのが好ましいが、メインセンサ１２Ｂ１が受光可能な外光の波長に関しては、受光できるようにする。これは、後述するように、メインセンサ１２Ｂ１に入射する外光Ｌ０に起因する偽信号を検出するのが、補助センサ１２Ｂ２の役割だからである。
【００９８】
なお、メインセンサ１２Ｂ１の受光波長領域は、図２２（Ｂ）中の符号Ｇ２２で示したものであってもよく、同様に補助センサ１２Ｂ２の受光波長領域は、図２２（Ｃ）中の符号Ｇ３２で示したものであってもよい。この場合、波長領域Δλ１２（波長λ１〜波長λ２の波長領域）および波長領域Δλ３４（波長λ３〜波長λ４の波長領域）が、メインセンサ１２Ｂ１および補助センサ１２Ｂ２の両方による受光波長領域となる。
【００９９】
また、図２２では、図２３（Ａ）に示したように、波長領域Δλ１２（波長λ１〜波長λ２の波長領域）や波長領域Δλ３４（波長λ３〜波長λ４の波長領域）が、メインセンサ１２Ｂ１および補助センサ１２Ｂ２の両方による受光波長領域となっている。しかしながら、例えば図２３（Ｂ）に示したように、メインセンサ１２Ｂ１の受光波長領域と、補助センサ１２Ｂ２の受光波長領域とが、互いに分離しているようにしてもよく、このようにするのが好ましいといえる。
【０１００】
（受光駆動部７３，画像処理部７４，物体情報演算部７５）
図１７に示した受光駆動部７３は、表示パネル５Ａの各フォトセンサ１２Ｂ１，１２Ｂ２から受光信号が得られるように（物体を撮像するように）、この表示パネル５Ａの受光駆動を行うものである。
【０１０１】
画像処理部７４は、受光駆動部７３からの出力（受光信号）に対して所定の画像処理（画像生成処理）を行うことにより、後述する合成画像を生成するようになっている。また、生成された合成画像は、例えばフレーム単位でフレームメモリ（図示せず）に蓄積され、撮像画像として物体情報演算部７５へ出力されるようになっている。なお、そのような画像生成処理の詳細については、後述する。
【０１０２】
物体情報演算部７５は、画像処理部７４から出力される撮像画像（合成画像）に基づいて所定の画像処理（演算処理）を行い、近接物体に関する物体情報（位置座標データ、物体の形状や大きさに関するデータなど）を検出し、取得するものである。なお、この検知する処理の詳細については後述する。
【０１０３】
［表示装置の作用・効果］
続いて、上記表示装置５の作用および効果について説明する。
【０１０４】
（物体情報取得の際の基本動作）
まず、図１７を参照して、表示装置５における物体情報取得の際の基本動作について説明する。なお、表示装置５における表示動作については、これまで説明した表示装置と同様であるため、説明を省略する。
【０１０５】
この表示装置５では、バックライト４０Ｆ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４０Ｆからの赤外光ＬＩＲは、偏光板１７、ＴＦＴ基板１０Ｆ、液晶層３０、ＣＦ基板２０Ｆおよび偏光板２５を順に透過する。なお、このとき、赤外光ＬＩＲは、液晶層３０、カラーフィルタ２２および赤外光透過ブラック２３によって遮断されることなく、通過する。
【０１０６】
ここで、例えば指などの物体（図１７中に図示せず）が、表示パネル５Ａ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赤外光ＬＩＲは、この物体の表面において拡散反射される。この反射光（外光を含む）Ｌ３が、ＴＦＴ基板１０Ｆに配設されたフォトセンサ（メインセンサ，補助センサ）１２Ｂ１，１２Ｂ２によって受光されることにより、受光駆動部７３は、この物体の光強度分布についての情報を取得する。具体的には、受光駆動部７３は、１フレーム分の画素の受光信号を蓄積し、撮像画像として画像処理部７４へ出力する。そして、画像処理部７４において後述する所定の画像処理が行われたのち、物体情報演算部７５では、そのような画像処理後の撮像画像に基づいて物体の重心座標を算出することにより、その物体の位置を判定する。これにより、画像処理後の撮像画像に基づいて、近接物体に関する情報（位置座標データ、物体の形状や大きさに関するデータなど）が取得される。
【０１０７】
（差分画像位置判定処理の際の基本動作）
次に、図２４〜図２８を参照して、受光駆動部７３、画像処理部７４および物体情報演算部７５による、差分画像を利用した位置判定処理（差分画像位置判定処理）の際の基本動作について説明する。図２４は、この差分画像位置判定処理を流れ図で表したものであり、図２５は、この差分画像位置判定処理の一部をタイミング図で表したものである。図２５において、（Ａ）はバックライト４０Ｆのオン・オフ状態を、（Ｂ）はセンサ出力信号の読み取り（スキャン）タイミングを、（Ｃ）はセンサ出力信号の波形を、（Ｄ）は画像処理の状態を、それぞれ示している。また、タイミングｔ０は、ＯＮスキャン完了時かつＯＦＦ積算開始時を、タイミングｔ１は、ＯＦＦ積算完了時かつＯＦＦスキャン開始時を、タイミングｔ２は、ＯＦＦスキャン完了時かつＯＮ積算開始時を、それぞれ示している。また、タイミングｔ３は、ＯＮ積算完了時かつＯＮスキャン開始時を、タイミングｔ４は、オンスキャン完了時かつ差分画像位置判定処理開始時を、タイミングｔ５は、差分画像位置判定処理完了時を、それぞれ示している。
【０１０８】
まず、差分画像位置判定処理の際には、図２５に示したように、各表示１フレーム期間の前半期間において、バックライト４０Ｆの赤外光源４２Ａが消灯（オフ）状態となり、検出用の赤外光ＬＩＲが出射されない。一方、各表示１フレーム期間の後半期間では、赤外光源４２Ｂが点灯（オン）状態となり、検出用の赤外光ＬＩＲが出射される。すなわち、各表示１フレーム期間の前半期間は、表示装置５から検出用の赤外光ＬＩＲが出射されない無光期間（オフ期間）である一方、各表示１フレーム期間の後半期間は、表示装置５から検出用の赤外光ＬＩＲが出射される有光期間（オン期間）となっている。これらのタイミングは、受光駆動部７３から出力される表示と同期した信号が、表示パネル５ＡにおけるＴＦＴ基板１０Ｆ上に存在する、センサゲート１３１のゲート線およびセンサ信号線１３６（図４参照）へ供給されることにより、制御される。
【０１０９】
まず、表示１フレーム期間の前半期間であるオフ期間において、表示パネル５Ａ内のフォトセンサ１２Ｂ１，１２Ｂ２に、物体の反射光Ｌ３（＝可視光Ｌ２）および外光Ｌ０に基づく光が入射し、Ｐ+ドープ層１３２Ａに接続された補助容量の電位変化として蓄積される（図２５のタイミングｔ０〜ｔ１の期間）。次に、この補助容量電位が、読み出し回路（図示せず）を介してセンサゲートラインごとに順次読み出され（図２５のタイミングｔ１〜ｔ２の期間）、オフ期間での物体の撮像画像であるオフ画像Ａoff（影画像）が取得される（図２４のステップＳ１１）。
【０１１０】
次に、同様に、表示１フレーム期間の後半期間であるオン期間において、表示パネル５Ａ内のフォトセンサ１２Ｂ１，１２Ｂ２に、物体の反射光Ｌ３（＝可視光Ｌ２＋赤外光ＬＩＲ）および外光Ｌ０に基づく光が入射し、Ｐ+ドープ層１３２Ａに接続された補助容量の電位変化として蓄積される（図２５のタイミングｔ２〜ｔ３の期間）。次に、この補助容量電位が、読み出し回路（図示せず）を介してセンサゲートラインごとに順次読み出され（図２５のタイミングｔ３〜ｔ４の期間）、オン期間での物体の撮像画像であるオン画像Ｂon（反射光利用画像）が取得される（図２４のステップＳ１２）。
【０１１１】
次に、画像処理部７４は、このオン画像Ｂonとオフ画像Ａoffとの差分画像Ｃを生成する（図２４のステップＳ１３）。
【０１１２】
次に、物体情報演算部７５は、生成された差分画像Ｃに基づいて、重心を判定する演算処理を行い（ステップＳ１４）、接触（近接）中心の特定を行う（ステップＳ１５、図２５タイミングｔ４〜ｔ５の期間）。この際、物体情報演算部７５では、差分画像Ｃに基づいて、物体の重心座標Ｇを算出する。
【０１１３】
具体的には、差分画像Ｃの画像信号（デジタル）において、図２６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値化後の差分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、物体の重心座標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、物体の位置が判定される。
【０１１４】
また、物体情報演算部７５において、差分画像Ｃに基づいて、物体の接触面積を算出するようにしてもよい。例えば、差分画像Ｃにおける強度分布から、所定のスレッショルド以上の値を示すフォトセンサ１２Ｂ１，１２Ｂ２を特定することで、特定したフォトセンサ１２Ｂ１，１２Ｂ２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５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。
【０１１５】
このようにして、差分画像位置判定処理では、検出用の赤外光ＬＩＲを利用したオン画像Ｂonと、検出用の赤外光ＬＩＲを利用しないで外光Ｌ０を利用したオフ画像Ａoffとの差分画像Ｃに基づいて、物体情報の取得処理（位置判定処理）がなされる。これにより、外光Ｌ０の影響が除去されたうえで、物体の検出がなされる。また、このような外光除去と同時に、フォトセンサ１２Ｂ１，１２Ｂ２の特性ばらつき等に起因した固定ノイズの除去も可能となる。
【０１１６】
具体的には、例えば図２７（Ａ）に断面図で示したように、入射する外光Ｌ０が強い場合には、オン期間での受光出力電圧Ｖon１は、図２７（Ｂ）に示したようになる。すなわち、物体（指）ｆで触れた個所以外では、外光Ｌ０の明るさに対応した電圧値Ｖａとなる一方、指ｆで触れた個所では、そのときに触れた指ｆの表面で、バックライト４０Ｆからの光を反射させる反射率に対応した電圧値Ｖｂに低下する。これに対して、オフ期間での受光出力電圧Ｖoff１は、指ｆで触れた個所以外では、外光Ｌ０の明るさに対応した電圧値Ｖａとなる点は同じであるが、指ｆで触れた個所では、外光Ｌ０が遮断された状態であり、非常にレベルの低い電圧値Ｖｃとなる。
【０１１７】
また、図２８（Ａ）に断面図で示したように、入射する外光Ｌ０が弱い（ほとんどない）状態では、オン期間での受光出力電圧Ｖon２は、図２８（Ｂ）に示したようになる。すなわち、指ｆで触れた個所以外では、外光Ｌ０がないために非常にレベルの低い電圧値Ｖｃとなる一方、指ｆで触れた個所では、そのときに触れた指ｆの表面で、バックライト４０Ｆからの光を反射させる反射率に対応した電圧値Ｖｂに上昇する。これに対して、オフ期間での受光出力電圧Ｖoff２は、指ｆで触れた個所とそれ以外の個所のいずれでも、非常にレベルの低い電圧値Ｖｃのままで変化がない。
【０１１８】
このように、図２７および図２８を比較すると分かるように、指ｆが接触していない個所では、外光Ｌ０がある場合とない場合とで、受光出力電圧が大きく異なる。ところが、指ｆが接触している個所では、外光Ｌ０の有無に関係なく、オン期間での電圧値Ｖｂとオフ期間での電圧値Ｖｃとが、ほぼ同じような状態となる。
【０１１９】
（物体が移動している場合等における差分画像位置判定処理）
次に、図２９〜図３５を参照して、本発明の特徴的部分の１つである、物体が移動している場合等における差分画像位置判定処理について、比較例と比較しつつ説明する。
【０１２０】
まず、図２９および図３０に示した比較例では、図２９中の矢印で示したように、表示パネル５Ａの有効表示領域Ｂ上で物体が移動している状態のとき、ハロゲン光や太陽光のように、外光Ｌ０が赤外光成分を有する場合、以下の問題が生じる。すなわち、オフ画像Ａoff１０１における受光出力信号Ｖoff（Ａ１０１）とオン画像Ｂon１０１における受光出力信号Ｖon（Ｂ１０１）との間で、物体に対応する部分に位置ずれが生じている。これにより、２つの画像Ａoff１０１，Ｂon１０１の差分画像Ｃ１０１（＝Ｂon１０１−Ａoff１０１）およびその受光出力信号Ｖ（Ｃ１０１）（＝Ｖon（Ｂ１０１）−Ｖoff（Ａ１０１））において、物体の位置に対応する本来の信号の他に、別の位置に偽信号Ｆ１０１が生じる。よって、このような偽信号Ｆ１０１の存在により、物体を安定して検出するのが困難となってしまう。
【０１２１】
これに対して本実施の形態では、物体情報演算部７５は、メインセンサ１２Ｂ１により得られる撮像画像と、補助センサ１２Ｂ２により得られる撮像画像とに基づく合成画像を用いて、物体情報を取得する。具体的には、画像処理部７４は、オン画像Ｂonとオフ画像Ａoffとの差分画像Ｃ（＝Ｂon−Ａoff）を、メインセンサ１２Ｂ１および補助センサ１２Ｂ２のそれぞれに対応して生成する。すなわち、メインセンサ１２Ｂ１でのオン画像ＭＢonとオフ画像ＭＡoffとの差分画像ＭＣ（＝ＭＢon−ＭＡoff；第１の差分画像）と、補助センサ１２Ｂ２でのオン画像ＨＢonとオフ画像ＨＡoffとの差分画像ＨＣ（＝ＨＢon−ＨＡoff；第２の差分画像）とを、それぞれ生成する。そして、物体情報演算部７５は、このメインセンサ１２Ｂ１における差分画像ＭＣと、補助センサ１２Ｂ２における差分画像ＨＣとに基づく合成画像Ｆを用いて、物体情報を取得する。
【０１２２】
より具体的には、メインセンサ１２Ｂ１による撮像画像では、例えば図３１および図３２に示したようにして、差分画像ＭＣが生成される。すなわち、外光Ｌ０が、メインセンサ１２Ｂ１に感度がある波長領域の光を含んでいるとき（例えば、波長領域Δλ２３を含む光、ハロゲンランプ、太陽光等が入射したとき）、物体が表示パネル５Ａ上で動いている場合、差分画像ＭＣでは、比較例と同様に、物体の検出信号の他に、影画像が動くことに由来する偽信号Ｆ１０１が発生する。言い換えると、画像ＭＡoff，ＭＢonの差分画像ＭＣおよびその受光出力信号Ｖ（ＭＣ）（＝Ｖon（ＭＢ）−Ｖoff（ＭＡ））において、物体の位置に対応する本来の信号の他に、別の位置に偽信号Ｆ１０１が生じる。
【０１２３】
一方、補助センサ１２Ｂ２による撮像画像では、例えば図３３および図３４に示したようにして、差分画像ＨＣが生成される。まず、補助センサ１２Ｂ２では、検出用の赤外光ＬＩＲの波長領域における受光感度がメインセンサ１２Ｂ１よりも低くなっている（ここでは、０となっている）。そのため、差分画像ＨＣでは、メインセンサ１２Ｂ１の場合と同様に偽信号Ｆ１０１が発生する一方、物体の検出信号の発生が抑えられる（ここでは、回避される）。言い換えると、画像ＨＡoff，ＨＢonの差分画像ＨＣおよびその受光出力信号Ｖ（ＨＣ）（＝Ｖon（ＨＢ）−Ｖoff（ＨＡ））において、偽信号Ｆ１０１が発生する一方、物体の位置に対応する本来の信号の発生が抑えられる（ここでは、回避される）。
【０１２４】
次に、画像処理部７４は、例えば図３５に示したように、補助センサ１２Ｂ２により得られる差分画像ＨＣに基づいて、所定のマスク画像Ｅを生成する。また、画像処理部７４は、メインセンサ１２Ｂ１により得られる差分画像ＭＣと、生成されたマスク画像Ｅとの論理積を取ることにより、これらの合成画像Ｆを生成する。そして、物体情報演算部７５は、この合成画像Ｆを用いて物体情報を取得する。この際、画像処理部７４は、差分画像ＨＣに対し、例えば２値化処理および画像反転処理を施すことにより、マスク画像Ｅを生成することができる。具体的には、２値化処理としては、差分画像ＨＣの中で、ある値（閾値）以上の受光信号を偽信号とみなし、偽信号の部分をマスクする画像に変換するようにすればよい。
【０１２５】
ここで、閾値以上の信号を偽信号とするのは、パネルに乗ったノイズの影響を排除することと、補助センサ１２Ｂ２の性能によっては、完全に分光特性が分離できず、わずかに検出信号が補助センサ１２Ｂ２側の差分画像ＨＣにも現れることがあるからである。この補助センサ１２Ｂ２への検出信号の漏れこみを最小限にするのが、本方式の性能を向上することとなる。具体的には、検出用の赤外光ＬＩＲの波長領域Δλ２３を限定すると共に、補助センサ１２Ｂ２では、検出用の赤外光ＬＩＲの波長領域Δλ２３に対する感度をできる限り低く設計する。また、補助センサ１２Ｂ２は外光Ｌ０により発生する偽信号を検出するものであるため、外光Ｌ０に対する感度を、検出用の赤外光ＬＩＲの波長感度より相対的に高めることで、性能を上げることにつながる。このような性能を実現するうえで、本発明の赤外遮光スペーサは、有効な役割を果たす。
【０１２６】
なお、このようなマスク画像Ｅを用いて合成画像Ｆを生成する方法の他に、例えば、差分画像ＭＣと差分画像ＨＣとの差分画像（＝ＭＣ−ＨＣ）を、合成画像Ｆとして用いるようにしてもよい。
【０１２７】
このようにして、メインセンサ１２Ｂ１により得られる差分画像ＭＣと、補助センサ１２Ｂ２により得られる差分画像ＨＣとに基づく合成画像Ｆを用いて、物体情報が取得される。これにより、例えば物体が表示パネル５Ａの有効表示領域Ｂ上で動いているような場合であっても、合成画像Ｆにおける偽信号の発生が抑えられる（または回避される）。
【０１２８】
以上のように本実施の形態では、表示パネル５Ａの有効表示領域Ｂ内に、近接物体を検出するための赤外光ＬＩＲの波長領域Δλ２３を受光波長領域として含む複数のメインセンサ１２Ｂ１を設けている。また、この検出用の赤外光ＬＩＲの波長領域における受光感度がメインセンサ１２Ｂ１よりも低くなっている複数の補助センサ１２Ｂ２を設けている。具体的には、本実施の形態では、このように、補助センサ１２Ｂ２における赤外光ＬＩＲの波長領域Δλ２３での受光感度を低くする手段として、補助センサ１２Ｂ２上に、赤外遮光スペーサ５０を選択的に配置している。このような構造により、赤外遮光材料の表示光への影響が回避されるため、赤外遮光顔料の選択肢が広がり、補助センサ１２Ｂ２における波長領域Δλ２３での感度をほぼゼロとすることができる。そして、本実施の形態では、メインセンサ１２Ｂ１により得られる差分画像ＭＣと、補助センサ１２Ｂ２により得られる差分画像ＨＣとに基づく合成画像Ｆを用いて、近接物体の物体情報を取得するようにしている。よって、例えば近接物体が表示パネル５Ａの有効表示領域Ｂ上で動いているような場合であっても、合成画像Ｆにおける偽信号の発生を抑えることができ、使用状況によらずに物体を安定して検出することが可能となる。また、あらゆる偽信号発生パターンに対して原理的に対応することが可能であるため、全ての外光条件で良好に作動させることが可能である。
【０１２９】
また、本実施の形態において説明した光学式の位置検出では、物体の表面で反射した光を検出することによって行うため、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。
【０１３０】
なお、本実施の形態では、メインセンサ１２Ｂ１により得られる差分画像ＭＣと、補助センサ１２Ｂ２により得られる差分画像ＨＣとに基づく合成画像Ｆを用いて、物体情報を取得する場合で説明したが、他の手法を用いて物体情報を取得するようにしてもよい。例えば、図３６，図３７に示したように、メインセンサ１２Ｂ１におけるオン画像ＭＢon（第１のオン画像）と、補助センサ１２Ｂ２におけるオン画像ＨＢon（第２のオン画像）との差分画像ＭＨＣ（＝ＭＢon−ＨＢon）に基づいて、物体情報を取得するようにしてもよい。
【０１３１】
＜５．第５の実施の形態＞
図３８は、本発明の第５の実施の形態に係る表示装置６における額縁領域Ａと有効表示領域Ｂとの境界付近の概略断面構成を表すものである。なお、上記第１〜第４の実施の形態の表示装置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。
【０１３２】
［表示装置の全体構成例］
本実施の形態の表示装置６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６は、ＴＦＴ基板１０Ｇ上に形成された各色の有機ＥＬ素子を、ＣＦ基板２０Ｇにより封止層３９を介して封止した構成となっている。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。また、表示装置６は、第３の実施の形態で説明したバックライト駆動部７１に対応する発光駆動部７６を備えている。このような構成により表示装置６は、第３の実施の形態の表示装置４等と同様に、表示色バランスセンサを有する表示装置として機能するようになっている。これは、有機ＥＬ素子においては、ＲＧＢの発光効率の温度依存や寿命等により、経時的にホワイトバランスがずれることが問題になるためである。したがって、本実施の形態のように、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色の輝度を測定し、その結果を供給電流にフィードバックすることにより、そのような問題を低減または回避することができる。
【０１３３】
ＴＦＴ基板１０Ｇでは、基板１１上の額縁領域Ａにおいて、ＴＦＴ１２Ａおよびフォトセンサ１２Ｂが配設されている。これらＴＦＴ１２Ａおよびフォトセンサ１２Ｂは平坦化層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３６Ｒと、緑色の光を発生する発光層３６Ｇと、青色の光を発生する発光層３６Ｂ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。
【０１３４】
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。
【０１３５】
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。
【０１３６】
一方、有効表示領域Ｂにおいては、上記第３の実施の形態と同様に、基板１１上に所定のピッチでＴＦＴ１２Ａが配設されている。
【０１３７】
ＣＦ基板２０Ｇは、基板２１の一面において、上記第３の実施の形態と同様に、額縁領域Ａにメタルブラック２４およびカラーフィルタ２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂを有している。また、有効表示領域Ｂでは、上記第３の実施の形態と同様に、カラーフィルタ２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂ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２２を形成しているが、各色の有機ＥＬ素子に対応させて、カラーフィルタ２２を設けないようにしてもよい。
【０１３８】
発光駆動部７６は、上記第３の実施の形態のバックライト駆動部７１と同様に、表示光のうちのカラーフィルタ２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂを介したメタルブラック２４Ｃでの反射光を検出することにより得られたフォトセンサ１２Ｂの各出力を入力する。そして、このような各出力に基づいて、表示光の色バランスを制御するようになっている。
【０１３９】
［表示装置の作用・効果］
本実施の形態の表示装置６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、額縁領域Ａにおいても、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、各色の発光が生じる。
【０１４０】
この際、本実施の形態では、上記第３の実施の形態と同様に、各色のカラーフィルタ２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂと、それらに対向する各フォトセンサ１２Ｂとの間にそれぞれ、赤外遮光スペーサ５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂが選択的に配設されている。したがって、第１〜３の実施の形態と同様の作用により、各フォトセンサ１２Ｂによる赤外光ＬＩＲの検出が低減または回避される。したがって、発光層３６が赤外領域の発光成分を持つ場合であっても、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色の輝度を正しく測定することが可能となる。よって、表示光の色バランス等を正確に制御することが可能となる。
【０１４１】
［変形例４］
なお、例えば図３９に示した表示装置６Ａ（ＴＦＴ基板１０Ｈ，ＣＦ基板２０Ｈを有する）のように、図１５に示した変形例２に係る表示装置４Ｄと同様の構成としてもよい。すなわち、フォトセンサ１２Ｂ、赤外遮光スペーサ５０Ｇ，５０Ｂ，５０Ｒをそれぞれ、額縁領域Ａの代わりに有効表示領域Ｂ内に設けると共に、メタルブラック２４Ｃを、有効表示領域Ｂ内におけるフォトセンサ１２Ｂに対応する領域に選択的に設けるようにしてもよい。
【０１４２】
＜６．電子機器への適用例＞
次に、図４０〜図４３を参照して、上記実施の形態および変形例で説明した表示装置の適用例について説明する。上記実施の形態等の表示装置は、テレビジョン装置，デジタルカメラ，ノート型パーソナルコンピュータ、携帯電話等の携帯端末装置あるいはビデオカメラなどのあらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。言い換えると、上記実施の形態等の表示装置は、外部から入力された映像信号あるいは内部で生成した映像信号を、画像あるいは映像として表示するあらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。なお、以下に示した電子機器の他にも、例えば、検出光による反射成分のみを取り出すという本発明の特徴を活かして、監視カメラのような応用も考えられる。
【０１４３】
（適用例１）
図４０は、上記実施の形態等の表示装置が適用されるデジタルカメラの外観を表したものである。このデジタルカメラは、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、その表示部４２０は、上記実施の形態等に係る表示装置により構成されている。
【０１４４】
（適用例２）
図４１は、上記実施の形態等の表示装置が適用されるノート型パーソナルコンピュータの外観を表したものである。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、その表示部５３０は、上記実施の形態等に係る表示装置により構成されている。
【０１４５】
（適用例３）
図４２は、上記実施の形態等の表示装置が適用されるビデオカメラの外観を表したものである。このビデオカメラは、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を有している。そして、その表示部６４０は、上記実施の形態等に係る表示装置により構成されている。
【０１４６】
（適用例４）
図４３は、上記実施の形態等の表示装置が適用される携帯電話機の外観を表したものである。この携帯電話機は、例えば、上側筐体７１０と下側筐体７２０とを連結部（ヒンジ部）７３０で連結したものであり、ディスプレイ７４０，サブディスプレイ７５０，ピクチャーライト７６０およびカメラ７７０を有している。そのディスプレイ７４０またはサブディスプレイ７５０は、上記実施の形態等に係る表示装置により構成されている。
【０１４７】
以上、いくつかの実施の形態、変形例および適用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。
【０１４８】
例えば、上記実施の形態等では、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。
【０１４９】
また、上記実施の形態等では、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、本発明は、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。
【符号の説明】
【０１５０】
１，３，４，４Ｄ，４Ｅ，５，６，６Ａ…表示装置、１Ａ，１Ｂ，３Ａ，４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，５Ａ…表示パネル、１０，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆ，１０Ｇ，１０Ｈ…ＴＦＴ基板、１１，２１…基板、１２Ａ…ＴＦＴ、１２Ｂ…フォトセンサ、１２Ｂ１…フォトセンサ（メインセンサ）、１２Ｂ２…フォトセンサ（補助センサ）、１３，３８…平坦化層、１４，３４，３７…共通電極、１５…絶縁層、１６Ａ，３５…画素電極、１６０…サブ画素電極、１７，２５…偏光板、１８…ゲート絶縁膜、１９…層間膜、２０，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ，２０Ｅ，２０Ｆ，２０Ｇ，２０Ｈ…ＣＦ基板、２１０…外部接続領域、２２，２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂ…カラーフィルタ、２３…赤外光透過ブラック、２４…遮光ブラック、２４Ｃ…メタルブラック、３０，３０−１…液晶層、３０Ａ…画像表示エリア、３１…液晶分子、３２，３３…配向膜、３６，３６Ｒ，３６Ｇ，３６Ｂ…発光層、３９…封止層、４０，４０Ｆ…バックライト、４１…導光板、４２Ａ…赤外光源、４２Ｂ…可視光源、５０…赤外遮光スペーサ、５１…画素、５１ＲＧＢ…表示画素、７１…バックライト駆動部、７２…画像生成部、７３…受光駆動部、７４…画像処理部、７５…物体情報演算部、７６…発光駆動部、Ａ…額縁領域、Ｂ…有効表示領域、Ｌ０…外光、Ｌ２…（バックライト）可視光、Ｌ３…反射光、ＬＲ…赤色光、ＬＧ…緑色光、ＬＢ…青色光、ＬＩＲ…赤外光、Ｖon１，Ｖon２，Ｖoff１，Ｖoff２…受光出力電圧、Ａoff，ＭＡoff，ＨＡoff…オフ画像、Ｂon，ＭＢon，ＨＢon…オン画像、ＭＣ，ＨＣ，ＭＨＣ…差分画像、Ｅ…マスク画像、Ｆ…合成画像、Ｖoff（ＭＡ），Ｖon（ＭＢ），Ｖ（ＭＣ）…受光出力信号（メインセンサ出力電圧，メインセンサ差分電圧）、Ｖoff（ＨＡ），Ｖon（ＨＢ），Ｖ（ＨＣ）…受光出力信号（補助センサ出力電圧，補助センサ差分電圧）、Ｖon（ＭＨＣ）…受光出力信号（差分電圧）、λ１〜λ４…波長、Δλ１２，Δλ２３，Δλ３４…波長領域、ｆ…物体（指）、ｔ０〜ｔ５…タイミング。
【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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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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