(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像を表示する表示領域に画素が複数配置されている液晶パネル
を具備し、
前記液晶パネルは、
第１基板と、
前記第１基板に対して間隔を隔てるように対面している第２基板と、
前記第１基板と前記第２基板との間にて挟持されており、垂直配向用の液晶材料を用いた液晶層と、
前記液晶パネルの両面側において前記表示領域を介して対面するように設置されている一対の第１および第２の偏光板と、
前記第２基板の前記表示領域において前記画素を区画すると共に光を遮光するように形成されているブラックマトリクス層と、
前記ブラックマトリクス層に形成された開口と、
前記第１基板に前記第２基板の側から前記第１基板の側へ前記第２の偏光板、前記開口および前記液晶層を介して向かう光を受光する受光素子が形成されている受光領域と、
前記第１基板の側の面に対面するように配置されて前記第１基板の側から前記第２基板の側へ向かう光を照明する照明部と、
を備え、
前記表示領域における前記液晶層において、前記開口および前記受光領域に対応する領域では前記液晶層の配向状態が変化しない構成を有し、
前記第２基板の側から前記第１基板の側へ向かう光については、前記第２の偏光板による偏光状態のまま前記開口および前記液晶層を透過して前記受光素子に受光され、
前記照明部により照明されて前記第１基板の側から前記第２基板の側へ向かう光については、前記第１の偏光板による偏光状態のまま前記液晶層および前記開口を透過した後、前記第２の偏光板により遮光される
液晶表示装置。
【請求項２】
前記液晶パネルは、
ノーマリブラック方式によって前記表示領域において画像を表示するように構成されており、
さらに、前記表示領域において画像を表示する際に、前記受光領域において前記液晶層に電圧が印加されないように構成されている、
請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記受光領域に対応するように形成され、前記液晶層に接続されている導電層
を有し、
前記導電層が接地状態になるように構成されている、
請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記受光領域に対応するように、前記第１基板において前記第２基板と対面する面に形成され、前記液晶層に接続されている第１電極と、
前記液晶層を介して前記第１電極に対向するように、前記第２基板において前記第１基板に対面する面に形成され、前記液晶層に接続されている第２電極と
を有し、
前記表示領域において画像を表示する際に、前記第１電極と前記第２電極とにおいて互いに同じ電位が入力され、前記液晶層に電圧が印加されないように構成されている、
請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記第１電極と前記第２電極とにおいて一方を接地状態とし、他方をフローティング状態とするように構成されている、
請求項４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、液晶表示装置に関する。特に、画像を表示する画素が複数配置された表示領域に、光を検出する受光素子が複数形成されている液晶パネルを有し、被検知体が液晶パネルの面に接触した位置を、その受光素子によって検出された光に基づいて検知する液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、薄型、軽量、低消費電力といった利点を有する。このため、液晶表示装置は、携帯電話、デジタルカメラなどのモバイル用途の電子機器において多く使用されている。
【０００３】
液晶表示装置は、一対の基板の間に液晶層が封入された液晶パネルを有しており、その液晶パネルの背面に設けられたバックライトなどの平面光源が照射した光を、その液晶パネルが変調して透過させる。そして、その変調した光によって画像の表示が、液晶パネルの正面にて実施される。
【０００４】
この液晶パネルは、たとえば、アクティブマトリクス方式であり、画像を表示する表示領域に、画素スイッチング素子として機能する薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）が形成されている。そして、液晶パネルにおいては、その画素スイッチング素子が画素電極に電位を入力することによって、液晶層に印加する電圧を可変し、その画素を透過する光の透過率を制御して、その光を変調させる。
【０００５】
このような液晶パネルにおいては、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ  Ｎｅｍａｔｉｃ）モード，ＥＣＢ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）モード，垂直配向モードなどの表示モードが知られている。また、この他に、横電界を液晶層に印加するモードとして、ＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ−Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）方式、ＦＦＳ（Ｆｒｉｎｇｅ  Ｆｉｅｌｄ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）方式など、さまざまな表示モードが知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００６】
また、液晶パネルにおいては、上記の画素スイッチング素子として機能するＴＦＴの他に、受光素子が内蔵されたものが提案されている。たとえば、画素スイッチング素子として機能するＴＦＴをアレイ状に複数形成したＴＦＴアレイ基板に、受光素子として機能するＴＦＴを形成することが提案されている（たとえば、特許文献２参照）。
【０００７】
上記のように液晶パネルに受光素子を内蔵する場合においては、ユーザーインターフェイスとしての機能が実現できるため、液晶パネルの前面に、別途、タッチパネルを設置する必要がなくなる。このため、ユーザーインターフェイスとして小型化が容易になっている。このため、この液晶パネルは、Ｉ／Ｏタッチパネル（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅ−Ｏｐｔｉｃａｌ  ｔｏｕｃｈ  ｐａｎｅｌ）と呼ばれている。
【０００８】
この液晶パネルにおいては、たとえば、液晶パネルの前面に触れられたユーザーの指やタッチペンなどの被検知体の像による光を、その内蔵された受光素子が検出する。たとえば、ＴＦＴアレイ基板に対向するように、正面側に位置している対向基板の側から、背面側に位置するＴＦＴアレイ基板の側へ向かう光が透過する開口が、受光領域に対応するように設けられ、その開口に対応するように受光素子が形成されている。そして、その受光領域を透過した光を受光素子が受光する。その後、その受光素子によって検出された光に基づいて、その被検知体が接触した位置を特定し、その特定された位置に対応する操作が、液晶表示装置自身や、その液晶表示装置に接続された他の電子機器において実施される（たとえば、特許文献３参照）。
【０００９】
【特許文献１】特開２００７−２２６２００号公報
【特許文献２】特開２００７−１８４５８号公報
【特許文献３】特開２００６−３３０５７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記の液晶パネルにおいては、光が透過するように受光領域が開口されているために、背面から照射された背面光が、その受光領域において正面の側へ透過し、画像品質が低下する場合がある。
【００１１】
特に、表示領域において形成したブラックマトリクス層に、受光素子へ入射する光の強度を保持するために、正面側から入射する光が透過する開口を、受光領域に対応するように形成した場合においては、上記の不具合が顕在化する場合がある。すなわち、受光領域の周辺は、ブラックマトリクス層によってマスキングされ、光が遮光されるが、その受光領域においては、バックライトによって照射された背面光がマスキングされずに透過するために、表示領域において、「光漏れ」が生ずる。このため、画素以外の部分が光り、表示領域において表示する画像の品質が低下する場合がある。
【００１２】
この不具合を解消するために、バックライトからの光が正面側へ透過しないように、遮光層を受光領域に対応するように形成することが考えられる。しかし、受光素子を形成したＴＦＴアレイ基板に遮光層を形成することは、レイアウトの制約上、困難な場合がある。また、ＴＦＴアレイ基板に対向する対向基板に遮光層を設けた場合には、その受光素子を形成した基板と重ね合わせる際の誤差を考慮する必要があり、その遮光層の面積を大きくする必要が生ずる。このため、表示領域における開口率が低下し、画像品質が低下する場合がある。
【００１３】
このように、受光素子が内蔵された液晶表示装置においては、受光領域に起因して、画像品質が低下する場合がある。
【００１４】
したがって、本発明は、受光領域における「光漏れ」を防止し、画像品質を向上可能な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】
【００１５】
本発明は、画像を表示する表示領域に画素が複数配置されている液晶パネルを具備し、前記液晶パネルは、第１基板と、前記第１基板に対して間隔を隔てるように対面している第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間にて挟持されており、垂直配向用の液晶材料を用いた液晶層と、前記液晶パネルの両面側において前記表示領域を介して対面するように設置されている一対の第１および第２の偏光板と、前記第２基板の前記表示領域において前記画素を区画すると共に光を遮光するように形成されているブラックマトリクス層と、前記ブラックマトリクス層に形成された開口と、前記第１基板に前記第２基板の側から前記第１基板の側へ前記第２の偏光板、前記開口および前記液晶層を介して向かう光を受光する受光素子が形成されている受光領域と、前記第１基板の側の面に対面するように配置されて前記第１基板の側から前記第２基板の側へ向かう光を照明する照明部と、を備え、前記表示領域における前記液晶層において、前記開口および前記受光領域に対応する領域では前記液晶層の配向状態が変化しない構成を有し、前記第２基板の側から前記第１基板の側へ向かう光については、前記第２の偏光板による偏光状態のまま前記開口および前記液晶層を透過して前記受光素子に受光され、前記照明部により照明されて前記第１基板の側から前記第２基板の側へ向かう光については、前記第１の偏光板による偏光状態のまま前記液晶層および前記開口を透過した後、前記第２の偏光板により遮光される液晶表示装置である。
【００１９】
好適には、前記液晶パネルは、ノーマリブラック方式によって前記表示領域において画像を表示するように構成されており、さらに、前記表示領域において画像を表示する際に、前記受光領域において前記液晶層に電圧が印加されないように構成されている。
【００２０】
好適には、前記受光領域に対応するように形成され、前記液晶層に接続されている導電層を有し、前記導電層が接地状態になるように構成されている。
【００２１】
好適には、前記受光領域に対応するように、前記第１基板において前記第２基板と対面する面に形成され、前記液晶層に接続されている第１電極と、前記液晶層を介して前記第１電極に対向するように、前記第２基板において前記第１基板に対面する面に形成され、前記液晶層に接続されている第２電極とを有し、前記表示領域において画像を表示する際に、前記第１電極と前記第２電極とにおいて互いに同じ電位が入力され、前記液晶層に電圧が印加されないように構成されている。
【００２２】
好適には、前記第１電極と前記第２電極とにおいて一方を接地状態とし、他方をフローティング状態とするように構成されている。
【００３１】
本発明においては、受光領域において第２基板の側から第１基板の側へ向かう光は、透過して受光素子に受光されるのに対して、受光領域において第１基板の側から第２基板の側へ向かう光は、遮光される。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、受光領域における「光漏れ」を防止し、画像品質を向上可能な液晶表示装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
本発明にかかる実施形態の一例について説明する。
【００３４】
＜実施形態１＞
（液晶表示装置の全体構成）
図１は、本発明の実施形態１において、液晶表示装置１００の構成を示す断面図である。
【００３５】
本実施形態の液晶表示装置１００は、図１に示すように、液晶パネル２００と、バックライト３００と、制御部４００とを有する。各部について順次説明する。
【００３６】
液晶パネル２００は、図１に示すように、ＴＦＴアレイ基板２０１と対向基板２０２と液晶層２０３とを有する。
【００３７】
この液晶パネル２００においては、ＴＦＴアレイ基板２０１と対向基板２０２とが間隔を隔てるよう対面している。そして、そのＴＦＴアレイ基板２０１と対向基板２０２との間に挟まれるように、液晶層２０３が設けられている。
【００３８】
また、図１に示すように、液晶パネル２００においては、第１の偏光板２０６と第２の偏光板２０７とのそれぞれが、液晶パネル２００の両面側において対面するように設置されている。ここでは、第１の偏光板２０６がＴＦＴアレイ基板２０１の側に配置され、第２の偏光板２０７が対向基板２０２の側に配置されている。
【００３９】
そして、液晶パネル２００は、ＴＦＴアレイ基板２０１の側に位置するようにバックライト３００が配置されており、ＴＦＴアレイ基板２０１において対向基板２０２に対面していない側の面に、バックライト３００から出射された光が照射される。そして、図１に示すように、液晶パネル２００は、画像を表示する表示領域ＰＡを含み、液晶パネル２００の背面側に設置されたバックライト３００が照明した光を、第１の偏光板２０６を介して背面から受け、その背面から受けた光を表示領域ＰＡにて変調する。そして、その変調された光が、第２の偏光板２０７を介して、正面側に出射し、表示領域ＰＡにおいて画像が表示される。
【００４０】
また、本実施形態においては、液晶パネル２００は、いわゆるＩ／Ｏタッチパネルであり、詳細については後述するが、対向基板２０２の側からＴＦＴアレイ基板２０１の側へ向かう光を受光するように、受光素子（図示無し）が形成されている。具体的には、液晶パネル２００においてバックライトが設置された背面に対して反対側となる正面に、ユーザーの指やタッチペンなどの被検知体が接触した際に、その被検知体の像を、この受光素子が受光し、受光信号を出力する。
【００４１】
バックライト３００は、図１に示すように、液晶パネル２００の背面に対面しており、その液晶パネル２００の表示領域ＰＡに光を照明する。バックライト３００は、たとえば、ＬＥＤなどの光源（図示無し）と、その光源からの光を面状の光に変換する導光板（図示無し）とを有しており、液晶パネル２００の表示領域ＰＡの全面に白色光を平面光として照射する。
【００４２】
本実施形態においては、バックライト３００は、液晶パネル２００を構成するＴＦＴアレイ基板２０１と対向基板２０２とにおいて、ＴＦＴアレイ基板２０１の側に位置するように配置されている。そして、ＴＦＴアレイ基板２０１において対向基板２０２に対面していない側の面に、その平面光を照射する。つまり、バックライト３００は、ＴＦＴアレイ基板２０１の側から対向基板２０２の側へ向うように光を照明する。
【００４３】
制御部４００は、図１に示すように、アプリケーションプログラム実行部４１１と、表示ドライブ回路４１２と、受光ドライブ回路４１３と、画像処理部４１４とを含む。
【００４４】
制御部４００においてアプリケーションプログラム実行部４１１は、コンピュータを含み、そのコンピュータがアプリケーションプログラムを実行し、各部に制御信号を出力することによって、各部を制御する。また、表示ドライブ回路４１２は、アプリケーションプログラム実行部４１１から出力された制御信号に基づいて、液晶パネル２００が画像表示の動作を実施するように液晶パネル２００を駆動させる。たとえば、線順次駆動を実行させる。また、受光ドライブ回路４１３は、アプリケーションプログラム実行部４１１から出力された制御信号に基づいて、液晶パネル２００に設けられた受光素子が生成した受光信号を読み出すように、受光素子を駆動させる。たとえば、線順次駆動を実行させる。また、画像処理部４１４は、アプリケーションプログラム実行部４１１から出力された制御信号に基づいて、画像処理を実施する。ここでは、受光ドライブ回路４１３が読み出した受光信号に基づいて、ユーザーの指やタッチペンなどの被検知体が接触した位置を解析し、解析データを生成する。
【００４５】
（液晶パネルの全体構成）
液晶パネル２００について詳細に説明する。
【００４６】
図２は、本発明の実施形態１において、液晶パネル２００を示す平面図である。また、図３は、本発明の実施形態１において、表示領域ＰＡにて形成される回路の一部を示す回路図である。
【００４７】
図２に示すように、液晶パネル２００は、表示用垂直駆動回路１１と、表示用水平駆動回路１２と、センサ用垂直駆動回路１３と、センサ読出し用水平駆動回路１４とを有している。そして、表示用垂直駆動回路１１と、表示用水平駆動回路１２と、センサ用垂直駆動回路１３と、センサ読出し用水平駆動回路１４とのそれぞれが、表示領域ＰＡの周囲に位置する周辺領域ＣＡに形成されている。
【００４８】
そして、液晶パネル２００において表示領域ＰＡに対応する領域には、図２に示すように、複数の画素Ｐが水平方向ｘと垂直方向ｙとのそれぞれにマトリクス状に並ぶように配置されている。ここでは、図３に示すように、画素Ｐは、画素回路３０ａとセンサ回路３０ｂとを含むように形成されている。
【００４９】
各部について、順次説明する。
【００５０】
表示用垂直駆動回路１１は、図３に示すように、水平方向ｘに延在するように形成され、垂直方向ｙに並んだ複数のゲート線Ｇ１のそれぞれに接続されている。そして、表示ドライブ回路４１２から供給される駆動信号に基づいて、その垂直方向ｙに並んだゲート線Ｇ１のそれぞれに、順次、選択パルスを供給する。
【００５１】
表示用水平駆動回路１２は、図３に示すように、垂直方向ｙに延在するように形成され、水平方向ｘに並んだ複数の第１データ線Ｓ１のそれぞれに接続されている。そして、表示ドライブ回路４１２から供給される駆動信号に基づいて、その水平方向ｘに並んだ第１データ線Ｓ１のそれぞれに、順次、映像信号を供給する。
【００５２】
センサ用垂直駆動回路１３は、図３に示すように、水平方向ｘに延在するように形成され、垂直方向ｙに並んだ複数の読み出し線Ｒｅａｄのそれぞれに接続されている。そして、その垂直方向ｙに並んだ読み出し線Ｒｅａｄのそれぞれに、順次、選択パルスを供給する。
【００５３】
センサ読出し用水平駆動回路１４は、垂直方向ｙに延在するように形成され、水平方向ｘに並んだ複数の第２データ線Ｓ２のそれぞれに接続されている。そして、その水平方向ｘに並んだ第２データ線Ｓ２のそれぞれから、順次、受光信号を読み出す。
【００５４】
画素回路３０ａは、図３に示すように、画素スイッチング素子３１と、補助容量素子Ｃｓとを含み、画素Ｐとして駆動する。
【００５５】
この画素回路３０ａにおいて、画素スイッチング素子３１と補助容量素子Ｃｓとのそれぞれは、図３に示すように、垂直方向ｙに延在する表示用の第１データ線Ｓ１と、水平方向ｘに延在するゲート線Ｇ１との交点付近に設けられている。そして、画素スイッチング素子３１は、ゲート電極がゲート線Ｇ１に接続され、ソース電極が第１データ線Ｓ１に接続され、ドレイン電極が補助容量素子Ｃｓおよび液晶層２０３に接続されている。また、補助容量素子Ｃｓは、図３に示すように、一方の電極が補助容量線に接続され、他方の電極が、画素スイッチング素子３１のドレイン電極に接続されている。そして、図３に示すように、ゲート線Ｇ１が表示用垂直駆動回路１１に接続され、第１データ線Ｓ１が表示用水平駆動回路１２に接続されている。
【００５６】
このため、表示用垂直駆動回路１１によってゲート線Ｇ１に選択パルスが供給されて画素スイッチング素子３１がオン状態となった場合において、表示用水平駆動回路１２によって第１データ線Ｓ１に映像信号が供給された際合には、画素スイッチング素子３１は、その映像信号を補助容量素子Ｃｓおよび液晶層２０３に書き込む。
【００５７】
センサ回路３０ｂは、受光素子３２と、リセットトランジスタ３３と、キャパシタ３４と、増幅トランジスタ３５と、選択トランジスタ３６とを有する。
【００５８】
ここで、受光素子３２は、基準電位Ｖｓｓにソースが、フローティングディフュージョンＦＤにドレインが接続されている。受光素子３２のゲートには、しきい値電圧以下の電圧Ｖｇが印加される。
【００５９】
また、リセットトランジスタ３３は、電源電圧Ｖｄｄにドレインが、フローティングディフュージョンＦＤにソースが接続されている。リセットトランジスタ３３のゲートにリセット信号（Ｒｅｓｅｔ）が与えられることによって、フローティングディフュージョンＦＤの電位がリセットされる。
【００６０】
また、キャパシタ３４は、フローティングディフュージョンＦＤと基準電位Ｖｓｓとの間に接続されている。キャパシタ３４に蓄積される電荷量に応じてフローティングディフュージョンの電圧が変化する。
【００６１】
また、増幅トランジスタ３５は、フローティングディフュージョンＦＤにゲートが、電源電圧Ｖｄｄにドレインが、選択トランジスタ３６のドレインにソースが接続されたソースフォロア回路を構成している。
【００６２】
また、選択トランジスタ３６は、増幅トランジスタ３５のソースにドレインが、第２データ線Ｓ２にソースが接続されている。センサ用垂直駆動回路１３により選択トランジスタ３６のゲートに読み出し信号（Ｒｅａｄ）が供給されると、選択トランジスタ３６はオン状態となり、増幅トランジスタ３５によって増幅された信号が、第２データ線Ｓ２に出力される。
【００６３】
このセンサ回路３０ｂでは、まず、リセットトランジスタ３３のゲートにリセット信号が供給されることにより、リセットトランジスタ３３がオン状態となる。そして、キャパシタ３４に電荷が蓄積され、フローティングディフュージョンＦＤの電圧が電源電圧Ｖｄｄに応じた値となる。その後、リセットトランジスタ３３はオフ状態とされる。そして、受光素子３２が受光すると、光量に応じたリーク電流ないしオフ電流が生じる。これにより、キャパシタ３４に蓄積された電荷が放電し、フローティングディフュージョンＦＤの電圧が下がる。そして、このフローティングディフュージョンＦＤの電圧は、増幅トランジスタ３５によって増幅され、センサ用垂直駆動回路１３により読み出し信号が選択トランジスタ３６のゲートに供給されることにより、信号電圧として第２データ線Ｓ２に読み出される。そして、第２データ線Ｓ２に読み出された信号電圧は、受光素子３２の受光量に応じた値となる。その後、この信号電圧がセンサ読出し用水平駆動回路１４に送られる。
【００６４】
（液晶パネルの細部構成）
図４は、本発明の実施形態１において、液晶パネル２００における表示領域ＰＡの断面の概略を模式的に示す断面図である。図５は、本発明の実施形態１において、液晶パネル２００の表示領域ＰＡの概略を模式的に示す平面図である。図４は、図５においてＸ１−Ｘ２部分に対応する部分を示している。
【００６５】
図４に示すように、液晶パネル２００は、ＴＦＴアレイ基板２０１と、対向基板２０２と、液晶層２０３とを有している。液晶パネル２００は、ＴＦＴアレイ基板２０１と対向基板２０２とがスペーサ（図示無し）によって間隔を隔てられて貼り合わされており、そのＴＦＴアレイ基板２０１と対向基板２０２との間の間隔に液晶層２０３が設けられている。
【００６６】
また、図４と図５とに示すように、液晶パネル２００は、光透過領域ＴＡと遮光領域ＲＡとを含む。
【００６７】
光透過領域ＴＡにおいては、バックライト３００から照明された光を、ＴＦＴアレイ基板２０１の側から対向基板２０２の側へ透過させる。ここでは、光透過領域ＴＡには、図４と図５とに示すように、カラーフィルタ層２１が形成されており、バックライト３００から照明された光を着色させて、ＴＦＴアレイ基板２０１の側から対向基板２０２の側へ透過させる。
【００６８】
一方で、遮光領域ＲＡにおいては、図４に示すように、ブラックマトリクス層２１Ｋが形成されており、図５に示すように、バックライト３００から照明された光を、ブラックマトリクス層２１Ｋがカラーフィルタ層２１の周囲において遮光する。
【００６９】
そして、液晶パネル２００は、図４と図５とに示すように、受光領域ＳＡを含む。
【００７０】
この受光領域ＳＡにおいては、ＴＦＴアレイ基板２０１と対向基板２０２とが対面する面において、対向基板２０２の側からＴＦＴアレイ基板２０１の側へ向かう光を受光するように、受光素子３２が形成されている。この受光素子３２は、図４に示すように、ユーザーの指などの被検知体の像による光を、対向基板２０２の側から受光する。
【００７１】
また、詳細については後述するが、この受光領域ＳＡにおいては、ＴＦＴアレイ基板２０１の側から対向基板２０２の側へ向かう光が遮光されるように、液晶層２０３が形成されている。
【００７２】
ここでは、図４に示すように、液晶パネル２００は、対向基板２０２の側からＴＦＴアレイ基板２０１の側へ向かう光において、ブラックマトリクス層２１Ｋに形成された開口２１ａを透過する光を、受光素子３２が受光するように形成されている。そして、さらに、液晶パネル２００は、ＴＦＴアレイ基板２０１の側から対向基板２０２の側へ向かう光が、そのブラックマトリクス層２１Ｋに形成された開口２１ａから透過されずに遮光されるように、液晶層２０３が形成されている。具体的には、液晶パネル２００は、バックライト３００によって照明された光を画素Ｐが変調して表示領域ＰＡにおいて画像を表示すると共に、そのバックライト３００によって照明された光を受光領域ＳＡにて遮光するように、液晶層２０３が形成されている。
【００７３】
本実施形態においては、液晶パネル２００は、ノーマリブラック方式によって表示領域ＰＡにおいて画像を表示するように構成されている。また、詳細については後述するが、液晶パネル２００は、その表示領域ＰＡにおいて画像を表示する際に、受光領域ＳＡにおいて液晶層に電圧が印加されないように構成されている。
【００７４】
液晶パネル２００の各部について説明する。
【００７５】
ＴＦＴアレイ基板２０１について下記に示す。
【００７６】
ＴＦＴアレイ基板２０１は、光を透過する絶縁体の基板であり、たとえば、ガラスにより形成されている。このＴＦＴアレイ基板２０１においては、図４に示すように、対向基板２０２に対面する側の面に、画素スイッチング素子３１と、補助容量素子Ｃｓと、受光素子３２と、画素電極６２とが形成されている。
【００７７】
なお、前述のリセットトランジスタ３３とキャパシタ３４と増幅トランジスタ３５と選択トランジスタ３６とについても同様に、この遮光領域ＲＡにおいて集積形成されているが、図面の簡略化のため、これらの素子についての記載は省略している。また、図４においては、画素Ｐのカラーフィルタ層２１において赤フィルタ層２１Ｒに対応するドット領域について示している。しかし、その他に、緑フィルタ層２１Ｇと青フィルタ層２１Ｂとに対応するドット領域においては、受光素子３２などの光センサ回路を除いた他の部材が、赤フィルタ層２１Ｒに対応するドット領域の場合と同様に形成されている。
【００７８】
ＴＦＴアレイ基板２０１の各部について示す。
【００７９】
画素スイッチング素子３１は、図４に示すように、ＴＦＴアレイ基板２０１において対向基板２０２に対面する側の面に、絶縁層４２を介して形成されている。画素スイッチング素子３１は、ゲート電極４５と、ゲート絶縁膜４６ｇと、半導体層４８とを含み、たとえば、ボトムゲート型ＴＦＴとして形成されている。
【００８０】
具体的には、ゲート電極４５は、たとえば、モリブデンなどの金属材料を用いて形成されている。また、ゲート絶縁膜４６ｇは、シリコン酸化膜などの絶縁材料を用いて形成されている。また、半導体層４８は、たとえば、ポリシリコンなどの半導体材料を用いて形成されている。そして、半導体層４８においては、ゲート電極４５に対応するようにチャネル形成領域が形成されると共に、そのチャネル領域を挟むように一対のソース・ドレイン領域が形成されている。そして、ドレイン電極５３とソース電極５４とが、半導体層４８を被覆する絶縁層４９に設けられた開口に、アルミニウムなどの導電材料を埋め込み、パターン加工することによって形成されている。
【００８１】
補助容量素子Ｃｓは、図４に示すように、ＴＦＴアレイ基板２０１において対向基板２０２に対面する側の面に、絶縁層４２を介して形成されている。本実施形態においては、図４に示すように、上部電極４４ａと下部電極４４ｂとのそれぞれによって、誘電体膜４６ｃを挟むように形成されている。ここでは、画素スイッチング素子３１のゲート電極４５と同じ工程にて上部電極４４ａが形成される。そして、画素スイッチング素子３１のゲート絶縁膜４６ｇと同じ工程にて誘電体膜４６ｃが形成され、半導体層４８と同様な工程にて下部電極４４ｂが形成される。そして、補助容量素子Ｃｓは、液晶層２０３による静電容量と並列になるように形成され、液晶層２０３に印加されるデータ信号による電荷を保持する。
【００８２】
受光素子３２は、図４に示すように、ＴＦＴアレイ基板２０１において対向基板２０２に対面する側の面に、絶縁層４２を介して形成されている。ここでは、受光素子３２は、図４に示すように、対向基板２０２の側からＴＦＴアレイ基板２０１の側へ向う光を、液晶層２０３を介して受光するように、ＴＦＴアレイ基板２０１に設けられている。この受光素子３２は、いわゆるフォトトランジスタであって、ゲート電極４３と、ゲート絶縁膜４６ｓと、半導体層４７とを含み、たとえば、ボトムゲート型ＴＦＴとして形成されている。そして、受光素子３２は、受光領域ＳＡから入射する光を受光し、光電変換することによって、受光信号を生成する。
【００８３】
具体的には、受光素子３２において、ゲート電極４３は、たとえば、モリブデンなどの金属材料を用いて形成されている。また、ゲート絶縁膜４６ｓは、シリコン酸化膜などの絶縁材料を用いて形成されている。また、半導体層４７は、たとえば、ポリシリコンなどの半導体材料を用いて形成されている。そして、この半導体層４７においては、ゲート電極４３に対応するようにチャネル形成領域が形成されると共に、そのチャネル領域を挟むように一対のソース・ドレイン領域が形成されている。そして、ソース電極５１とドレイン電極５２とが、絶縁層４９に設けられた開口にアルミニウムを埋め込むことによって形成されている。ここでは、画素スイッチング素子３１と同じ工程にて各部が形成される。
【００８４】
画素電極６２は、図４に示すように、ＴＦＴアレイ基板２０１において対向基板２０２に対面する面を被覆するように形成された層間絶縁膜６０を覆うように形成されている。ここでは、図４に示すように、画素電極６２は、層間絶縁膜６０上において、光透過領域ＴＡに対応するように形成されており、液晶層２０３に接続されている。また、画素電極６２は、いわゆる透明電極であって、たとえば、ＩＴＯを用いて形成されている。そして、画素電極６２は、バックライト３００によって照明された光を変調するために、対向電極２３と共に、液晶層２０３に電圧を印加する。なお、この画素電極６２は、表示領域ＰＡにおいて、複数の画素Ｐのそれぞれに対応するように複数がマトリクス状になるように配置されている。
【００８５】
導電層６３は、図４に示すように、ＴＦＴアレイ基板２０１において対向基板２０２に対面する面を被覆するように形成された層間絶縁膜６０上に形成されている。ここでは、図４に示すように、導電層６３は、受光領域ＳＡに対応するように形成され、液晶層２０３に接続されている。ここでは、導電層６３は、層間絶縁膜６０において受光領域ＳＡに対面する部分を被覆するように形成され、液晶層２０３に接続されている。この導電層６３は、画素電極６２と同様に、たとえば、ＩＴＯを用いて形成されており、画素電極６２から間隔を隔てるようにパターン加工されている。
【００８６】
対向基板２０２について示す。
【００８７】
対向基板２０２は、ＴＦＴアレイ基板２０１の場合と同様に、光を透過する絶縁体の基板であり、ガラスにより形成されている。そして、対向基板２０２は、図１に示すように、ＴＦＴアレイ基板２０１に対して間隔を隔てるよう対面している。そして、対向基板２０２には、図４に示すように、カラーフィルタ層２１と、ブラックマトリクス層２１Ｋと、平坦化膜２２と、対向電極２３とが形成されている。
【００８８】
対向基板２０２の各部について示す。
【００８９】
カラーフィルタ層２１は、図４に示すように、対向基板２０２にてＴＦＴアレイ基板２０１に対面する側の面に形成されている。カラーフィルタ層２１は、図５に示すように、光透過領域ＴＡに対応するように、赤フィルタ層２１Ｒと緑フィルタ層２１Ｇと青フィルタ層２１Ｂとが形成されている。ここでは、赤フィルタ層２１Ｒと緑フィルタ層２１Ｇと青フィルタ層２１Ｂとのそれぞれは、矩形形状であり、水平方向ｘに並ぶように形成されている。カラーフィルタ層２１は、たとえば、顔料や染料などの着色剤を含有するポリイミド樹脂を用いて形成される。ここでは、赤と緑と青との３原色を１組として構成されている。そして、カラーフィルタ層２１は、バックライト３００から照射された光を着色する。
【００９０】
ブラックマトリクス層２１Ｋは、図４に示すように、表示領域ＰＡにおいて複数の画素Ｐを区画するように、遮光領域ＲＡに形成され、光を遮光する。ここでは、ブラックマトリクス層２１Ｋは、対向基板２０２にてＴＦＴアレイ基板２０１に対面する側の面に形成されている。また、ブラックマトリクス層２１Ｋは、光が透過する開口２１ａが、受光領域ＳＡに対応するように形成されている。つまり、ブラックマトリクス層２１Ｋは、図４と図５に示すように、遮光領域ＲＡにおいて受光領域ＳＡ以外の領域に対応するように形成されている。たとえば、ブラックマトリクス層２１Ｋは、黒色の金属酸化膜を用いて形成される。
【００９１】
平坦化膜２２は、図４に示すように、光透過領域ＴＡと、遮光領域ＲＡとのそれぞれに対応するように、対向基板２０２にてＴＦＴアレイ基板２０１に対面する側の面に形成されている。ここでは、平坦化膜２２は、光透過性の絶縁材料によって形成されている。そして、カラーフィルタ層２１とブラックマトリクス層２１Ｋとのそれぞれを被覆し、対向基板２０２にてＴＦＴアレイ基板２０１に対面する面側を平坦化している。
【００９２】
対向電極２３は、図４に示すように、対向基板２０２にてＴＦＴアレイ基板２０１に対面する側の面に形成されている。ここで、対向電極２３は、平坦化膜２２を被覆するように形成されている。対向電極２３は、いわゆる透明電極であって、たとえば、ＩＴＯを用いて形成されている。
【００９３】
図６は、本発明にかかる実施形態１において、液晶パネル２００においてＴＦＴアレイ基板２０１に形成された画素電極６２および導電層６３と、対向基板２０２に形成された対向電極２３とを示す斜視図である。
【００９４】
図６に示すように、対向電極２３は、表示領域ＰＡにおいて光を透過する光透過領域ＴＡにおいては、複数の画素Ｐに対応するように形成された複数の画素電極６２のそれぞれに対向するように設けられ、各画素Ｐにおいて共通な共通電極として機能する。
【００９５】
一方で、表示領域ＰＡにおいて光を遮光する遮光領域ＲＡにおいては、対向電極２３は、受光領域ＳＡ以外の領域については、光透過領域ＴＡから連続的に延在して、遮光領域ＲＡを被覆するように形成されている。しかし、受光領域ＳＡにおいては、対向電極２３が形成されていない。
【００９６】
すなわち、図６に示すように、光透過領域ＴＡと、受光領域ＳＡを除いた遮光領域ＲＡとにおいては、画素電極６２と対向電極２３とのように、複数の導電層が液晶層２０３を介して互いに対向するように設けられている。これに対して、受光領域ＳＡにおいては、一方の側のみに、導電層６３が形成され、液晶層２０３を介して、その導電層６３に対面する部分には、導電層が形成されていない。そして、導電層６３は、図６に示すように、接地状態（ＧＮＤ）になるように構成されている。
【００９７】
液晶層２０３について示す。
【００９８】
液晶層２０３は、図４に示すように、ＴＦＴアレイ基板２０１と対向基板２０２との間にて挟持されており、配向処理されている。たとえば、液晶層２０３は、ＴＦＴアレイ基板２０１と対向基板２０２との間において、スペーサ(図示なし）により所定の距離が保持された間隔に、封入されている。そして、液晶層２０３は、ＴＦＴアレイ基板２０１および対向基板２０２に形成された液晶配向膜（図示なし）によって配向されている。本実施形態においては、液晶パネル２００がノーマリブラック方式によって表示領域ＰＡにおいて画像を表示するように、液晶層２０３が配向処理されている。たとえば、液晶分子が垂直配向するように液晶層２０３を形成し、そして、この液晶層２０３に電圧が印加されていない状態にて、バックライト３００からの光が遮光され、表示領域ＰＡにて黒表示になるように、第１の偏光板２０６と、第２の偏光板２０７とを配置している。
【００９９】
具体的には、以下のような光学設計にて、各部を形成する。たとえば、下側に配置する第１の偏光板２０６と、上側に配置する第２の偏光板２０７として、円偏光板を用いる。ここでは、例えば、λ＝５５０ｎｍの光に対して、１４０ｎｍの位相差フィルムを、直線偏光板と貼合したものを用いる。このとき、そのフィルムの遅相軸と直線偏光板の吸収軸のなす角が４５°になるようにする。そして、ノーマリブラック表示を実現するために、液晶材料としては、垂直配向用の液晶を用いる。これにより、液晶材料へ電圧が印加されない状態では、黒表示を実現することができる。
【０１００】
また、このようにすることで、ＴＦＴアレイ基板２０１と対向基板２０２とが対面する面において、受光領域ＳＡにて対向基板２０２の側からＴＦＴアレイ基板２０１の側へ向かう光を受光素子が受光できる。また、この受光領域ＳＡにおいてＴＦＴアレイ基板２０１の側から対向基板２０２の側へ向かう光が遮光される。
【０１０１】
（動作）
以下より、上記の液晶表示装置１００において、ユーザーの指などの被検知体が液晶パネル２００の表示領域ＰＡに接触もしくは移動された位置を検出する際の動作について説明する。
【０１０２】
ユーザーの指などの被検知体が表示領域ＰＡに接触もしくは移動された場合には、図４に示すように、その被検知体の像による光を、液晶パネル２００において受光領域ＳＡに対応するように形成された受光素子３２が受光する。
【０１０３】
ここでは、被検知体の像による光が、第２の偏光板２０７によって偏光状態が円偏光になり、液晶層２０３によって偏光状態がそのまま変化されず透過した後に、受光素子３２によって受光される。
【０１０４】
そして、受光素子３２が、その光の強度に応じた信号強度の受光信号を生成する。その後、センサ用垂直駆動回路１３およびセンサ読出し用水平駆動回路１４によって、受光信号が読み出され、その受光素子３２の位置と、その受光素子３２から読み出された受光信号の強度とのそれぞれに基づいて、被検知体が表示領域ＰＡにおいて接触した位置が算出される。
【０１０５】
以下より、上記の液晶表示装置１００において、液晶パネル２００が駆動された際の動作について説明する。
【０１０６】
図７と図８は、本発明にかかる実施形態１において、液晶パネル２００が駆動された際の様子を示す図である。
【０１０７】
ここで、図７は、本発明にかかる実施形態１において、液晶パネル２００が駆動された際の様子を模式的に示す断面図である。一方、図８は、本発明にかかる実施形態１において、液晶パネル２００が駆動された際の様子を示す平面図である。図７と図８は、液晶パネル２００において、受光領域ＳＡと、その周辺に対応する部分の要部を拡大し、模式的に示している。そして、図７と図８において、（ａ）は、液晶パネル２００において液晶層２０３に電圧が印加されていない状態を示し、（ｂ）は、液晶パネル２００において液晶層２０３に電圧が印加された状態を示している。
【０１０８】
液晶パネル２００にて液晶層２０３に電圧が未印加の場合には、液晶表示装置１００は、表示方式がノーマリブラック方式であるため、図７（ａ）に示すように、液晶層２０３の配向状態が、光透過領域ＴＡと遮光領域ＲＡとのそれぞれにて同様に保持される。
【０１０９】
このため、画素電極６２と対向電極２３とが対向している光透過領域ＴＡにおいては、図８（ａ）に示すように、バックライト３００からの光が遮光され、黒表示が実施される。そして、遮光領域ＲＡでは、図８（ａ）に示すように、バックライト３００からの光がブラックマトリクス層２１Ｋで遮光されると共に、ブラックマトリクス層２１Ｋにて開口２１ａが形成されている受光領域ＳＡについても、その光が透過せずに、遮光される。
【０１１０】
具体的には、バックライト３００が照明した光は、第１の偏光板２０６によって偏光状態が円偏光になり、液晶層２０３によって偏光状態が変化されずに透過した後に、第２の偏光板２０７によって偏光状態が、円偏光から直線偏光になる。このとき、その光の振動軸は、第２の偏光板２０７の吸収軸と一致するので、正面側へ透過しない。よって、受光領域ＳＡにおいて背面側から照明された光は、正面側へ透過しない。
【０１１１】
つまり、図８（ａ）に示すように、光透過領域ＴＡと遮光領域ＲＡとのそれぞれにおいて、バックライト３００からの光が透過せずに遮光される。よって、遮光領域ＲＡの全面に渡って光が遮光されるために、受光領域ＳＡにおいて、「光漏れ」が生ずることが防止される。
【０１１２】
一方で、液晶パネル２００にて液晶層２０３に電圧が印加された状態の場合には、表示方式がノーマリブラック方式であるので、図７（ｂ）に示すように、光透過領域ＴＡでは、画素電極６２と対向電極２３との電位差に応じて液晶層２０３に電圧が印加される。このため、光透過領域ＴＡでは、液晶層２０３の配向状態が変化する。これに対し、遮光領域ＲＡでは、受光領域ＳＡに対応するようにＴＦＴアレイ基板２０１の側に導電層６３が形成されているが、対向基板２０２において導電層６３に対向する部分には、導電層が形成されていないので、液晶層２０３に電圧が印加されない。よって、遮光領域ＲＡでは、液晶層２０３の配向状態が保持される。
【０１１３】
このため、画素電極６２と対向電極２３とが対向している光透過領域ＴＡにおいては、図８（ｂ）に示すように、バックライト３００から照射された光が透過され、カラー表示が実施される。これに対して、遮光領域ＲＡでは、図８（ｂ）に示すように、バックライト３００から照射された光がブラックマトリクス層２１Ｋにより遮光されると共に、ブラックマトリクス層２１Ｋにて開口２１ａが形成された受光領域ＳＡでも、その光が透過せずに遮光される。つまり、遮光領域ＲＡにおいては、図８（ａ）に示した場合と同様に、光が遮光される。よって、遮光領域ＲＡの全面に渡って光が遮光されるために、受光領域ＳＡにおいて、「光漏れ」が生ずることが防止される。
【０１１４】
また、本実施形態においては、受光領域ＳＡに対応するようにＴＦＴアレイ基板２０１の側に導電層６３を形成し、その導電層６３を接地状態とするように構成しているため、受光素子３２への電界ノイズを遮蔽することができる。
【０１１５】
以上のように、本実施形態は、バックライト３００によってＴＦＴアレイ基板２０１の側から対向基板２０２の側へ向かうように照射された光が、受光領域ＳＡにおいて遮光され、対向基板２０２の側から透過しないように、液晶層２０３と第１の偏光板２０６と第２の偏光板２０７とが光学設計されて設けられている。ここでは、このバックライト３００によって照射された光が、ブラックマトリクス層２１Ｋにおいて受光領域ＳＡに対応するように形成された開口２１ａから透過されずに遮光されるように形成されている。具体的には、本実施形態は、ノーマリブラック方式によって表示領域ＰＡにおいて画像を表示するように構成されており、さらに、その表示領域ＰＡにおいて画像を表示する際に、受光領域ＳＡにおいて液晶層２０３に電圧が印加されないように構成されている。したがって、本実施形態は、上述したように、受光領域ＳＡにおいて、「光漏れ」が生ずることが防止される。
【０１１６】
また、上述したように、受光領域ＳＡに対応するようにＴＦＴアレイ基板２０１の側に導電層６３を形成し、その導電層６３を接地状態とするように構成することによって、受光素子３２への電界ノイズを遮蔽可能である。
【０１１７】
したがって、本実施形態は、表示画像の画像品質を向上させることができる。
【０１１８】
＜実施形態２＞
図９は、本発明にかかる実施形態２において、液晶パネル２１０を示す斜視図である。図９においては、本実施形態の要部について示している。
【０１１９】
図９に示すように、本実施形態は、図６と比較することによって理解されるように、実施形態１の対向電極２３に対して、形状が異なる対向電極２３ａが設けられていると共に、対向基板２０２に導電層６４が、別途、形成されている。この点を除き、本実施形態は、実施形態１と同様である。このため、重複する箇所については、説明を省略する。
【０１２０】
本実施形態においては、図９に示すように、対向電極２３ａは、表示領域ＰＡの光透過領域ＴＡにおいては、複数の画素Ｐに対応するように形成された複数の画素電極６２のそれぞれに対向するように設けられている。
【０１２１】
一方で、表示領域ＰＡにおいて光を遮光する遮光領域ＲＡにおいては、ＴＦＴアレイ基板２０１において受光領域ＳＡに対応するように形成された導電層６３に対向するように、対向基板２０２において受光領域ＳＡに対応する部分に導電層６４が形成されている。
【０１２２】
すなわち、図９に示すように、受光領域ＳＡにおいては、液晶層２０３を介在するように一対の導電層６３，６４が形成されている。
【０１２３】
そして、図９に示すように、ＴＦＴアレイ基板２０１に形成された導電層６３は、実施形態１と同様に、接地（ＧＮＤ）状態になるように構成されている。一方で、図９に示すように、対向基板２０２に形成された導電層６４は、フローティング（Ｆｌｏａｔｉｎｇ）状態になるように構成されている。つまり、液晶層２０３に電圧が印加されないように構成されている。
【０１２４】
このため、本実施形態は、実施形態１と同様に、ブラックマトリクス層２１Ｋにおいて開口２１ａが形成されている受光領域ＳＡにおいて、バックライト３００からの光が透過せずに、遮光される。
【０１２５】
したがって、本実施形態は、実施形態１と同様に、受光領域ＳＡにおいて、「光漏れ」が生ずることが防止されるために、表示画像の画像品質を向上させることができる。
【０１２６】
＜実施形態３＞
図１０は、本発明にかかる実施形態３において、液晶パネル２２０を示す斜視図である。図１０においては、本実施形態の要部について示している。
【０１２７】
図１０に示すように、本実施形態は、図９と比較することによって理解されるように、実施形態２の場合と同様に、対向基板２０２に対向電極２３ａと導電層６４とが形成されている。しかし、実施形態２と異なり、ＴＦＴアレイ基板２０１に形成された導電層６３は、接地（ＧＮＤ）状態ではない。また、実施形態２と異なり、対向基板２０２に形成された導電層６４は、フローティング（Ｆｌｏａｔｉｎｇ）状態ではない。この点を除き、本実施形態は、実施形態２と同様である。このため、重複する箇所については、説明を省略する。
【０１２８】
本実施形態においては、図１０に示すように、ＴＦＴアレイ基板２０１に形成された導電層６３は、接地（ＧＮＤ）状態ではなく、所定の電位になるように構成されている。一方、対向基板２０２に形成された導電層６４は、フローティング（Ｆｌｏａｔｉｎｇ）状態ではなく、ＴＦＴアレイ基板２０１に形成された導電層６３の電位と同じ電位になるように構成されている。つまり、液晶層２０３に電圧が印加されないように構成されている。
【０１２９】
このため、本実施形態は、実施形態２と同様に、ブラックマトリクス層２１Ｋにおいて開口２１ａが形成されている受光領域ＳＡにおいて、バックライト３００からの光が透過せずに、遮光される。
【０１３０】
したがって、本実施形態は、実施形態２と同様に、受光領域ＳＡにおいて、「光漏れ」が生ずることが防止されるために、表示画像の画像品質を向上させることができる。
【０１３１】
＜実施形態４＞
図１１は、本発明にかかる実施形態４において、液晶パネル２３０を示す斜視図である。また、図１２は、本発明にかかる実施形態４において、液晶パネル２３０を示す断面図である。図１１および図１２においては、本実施形態の要部について示している。また、図１２は、液晶パネル２３０において画像表示を実施する際における、受光領域ＳＡと、その周辺に対応する部分の要部を拡大して、模式的に示している。
【０１３２】
図１１に示すように、本実施形態は、図１０と比較することによって理解されるように、実施形態３の場合と同様に、対向基板２０２に対向電極２３ａと導電層６４とが形成されている。しかし、本実施形態は、ノーマリブラック方式である実施形態３と異なり、ノーマリホワイト方式になるように構成されている。このため、図１１に示すように、受光領域ＳＡにて黒表示をするために、ＴＦＴアレイ基板２０１に形成された導電層６３と対向基板２０２に形成された導電層６４との間に電位差が生ずるように構成されている。また、ノーマリホワイト方式であるため、図１２に示すように、液晶層２０３の配向方向が、他の実施形態と異なっている。この点を除き、本実施形態は、実施形態３と同様である。このため、重複する箇所については、説明を省略する。なお、図１２においては、図１１に示すように、ＴＦＴアレイ基板２０１に形成された導電層６３と対向基板２０２に形成された導電層６４との間に電位差が生ずるように駆動された際の様子を示している。
【０１３３】
本実施形態においては、上述したように、液晶パネル２３０がノーマリホワイト方式によって表示領域ＰＡにおいて画像を表示するように、液晶層２０３は、図１１に示すように配向処理されている。
【０１３４】
たとえば、液晶分子が水平配向するように液晶層２０３を形成し、この液晶層２０３に電圧が印加されてない状態にて、バックライト３００からの光が透過し、表示領域ＰＡにて白表示になるように、第１の偏光板２０６と、第２の偏光板２０７とを配置する。
【０１３５】
具体的には、以下のような光学設計にて、各部を形成する。たとえば、下側に配置する第１の偏光板２０６と、上側に配置する第２の偏光板２０７として、円（楕円）偏光板を用いる。一例として、第２の偏光板２０７としては、波長λが５５０ｎｍの光に対して、１４０ｎｍの位相差フィルムを、直線偏光板に貼合したものを用いる。また、第１の偏光板２０６としては、波長λが５５０ｎｍの光に対して、１２０ｎｍの位相差フィルムを、直線偏光板に貼合したものを用いる。そして、液晶材料には、水平配向用の材料を用い、液晶層への印加電圧がないときにノーマリホワイト表示実現できる構成とした。この構成では、液晶層へ所定の電圧を印加すると黒表示することができる。
【０１３６】
そして、本実施形態にて液晶パネル２３０を駆動させる際には、図１１に示すように、ＴＦＴアレイ基板２０１に形成された導電層６３と、対向基板２０２に形成された導電層６４との間に電位差が生じさせ、液晶層２０３に電圧を印加する。つまり、画素駆動とは独立するように、導電層６３と導電層６４との間の液晶層２０３に電圧を印加する。
【０１３７】
ここでは、図１１に示すように、たとえば、ＴＦＴアレイ基板２０１に形成された導電層６３と、対向基板２０２に形成された導電層６４との間において、交流電圧を印加する。たとえば、５Ｖの電圧を液晶層２０３に印加することによって、受光領域ＳＡにおいて黒表示を実施する。
【０１３８】
これにより、遮光領域ＲＡでは、バックライト３００からの光がブラックマトリクス層２１Ｋにより遮光されると共に、ブラックマトリクス層２１Ｋにて開口２１ａが形成された受光領域ＳＡについても、バックライト３００からの光が透過せずに、遮光される。
【０１３９】
具体的には、バックライト３００が照明した光が、第１の偏光板２０６によって偏光状態が、円偏光（実際には楕円偏光）になる。そして、電圧を印加された液晶層２０３によって、その偏光状態が、逆回転の円偏光になる。その後、第２の偏光板２０７によって、その偏光状態が、偏光板の吸収軸と一致するような直線偏光になる。このため、受光領域ＳＡにおいて背面側から照明された光が、正面側へ透過しない。
【０１４０】
よって、本実施形態においては、各実施形態と同様に、遮光領域ＲＡの全面に渡って光が遮光されるために、受光領域ＳＡにおいて、「光漏れ」が生ずることが防止される。したがって、本実施形態は、表示画像の画像品質を向上させることができる。
【０１４１】
＜実施形態５＞
（液晶パネルの構成）
図１３は、本発明にかかる実施形態５において、液晶パネル２００Ａにおける表示領域ＰＡに設けられた画素Ｐの要部を模式的に示す断面図である。
【０１４２】
本実施形態においては、実施形態１の液晶パネル２００に代わって、図１３に示す液晶パネル２００Ａが設けられている。この液晶パネル２００Ａは、ＦＦＳ方式の表示モードに対応するように構成されているが、実施形態１の液晶パネル２００と共通する部分を含む。このため、実施形態１と共通する箇所については、一部、説明を省略する。
【０１４３】
液晶パネル２００Ａの各部について、順次、説明する。
【０１４４】
液晶パネル２００Ａにおいて、ＴＦＴアレイ基板２０１は、光を透過する絶縁体の基板である。このＴＦＴアレイ基板２０１において、対向基板２０２に対面する側の面には、図１３に示すように、受光素子３２と画素電極６２ａと共通電極６２ｂと第１データ線Ｓ１と第２データ線Ｓ２と電源電圧配線ＨＤと基準電圧配線ＨＳとが形成されている。また、図１３では図示していない部材として、画素スイッチング素子３１とゲート線Ｇ１とリセットトランジスタ３３と増幅トランジスタ３５と選択トランジスタ３６とリセット信号配線ＨＲと読出し配線ＨＲｅとが、さらに設けられている。
【０１４５】
液晶パネル２００Ａにおいて、対向基板２０２は、光を透過する絶縁体の基板である。この対向基板２０２において、ＴＦＴアレイ基板２０１に対面する側の面には、図１３に示すように、カラーフィルタ層２１が形成されている。ここでは、カラーフィルタ層２１は、赤フィルタ層２１Ｒと緑フィルタ層２１Ｇと青フィルタ層２１Ｂとを含み、赤と緑と青との３原色を１組として構成されている。
【０１４６】
液晶パネル２００Ａにおいて、液晶層２０３Ａは、図１３に示すように、ＴＦＴアレイ基板２０１と対向基板２０２との間に挟持されている。そして、液晶層２０３Ａは、ＴＦＴアレイ基板２０１および対向基板２０２において、互いに対面する面のそれぞれに形成された液晶配向膜（図示なし）によって、配向されている。本実施形態においては、液晶層２０３Ａは、液晶分子が水平配向されている。つまり、液晶層２０３Ａは、ＴＦＴアレイ基板２０１と対向基板２０２とが対面するｘｙ面において、ｙ方向に液晶分子の長手方向が沿うように、配向処理されている。
【０１４７】
この液晶パネル２００Ａは、図１３に示すように、ＴＦＴアレイ基板２０１と対向基板２０２とが対面するｘｙ面において、光透過領域ＴＡとセンサ領域ＲＡａとに、区画されている。
【０１４８】
液晶パネル２００Ａの光透過領域ＴＡにおいては、図１３に示すように、カラーフィルタ層２１と画素電極６２ａと共通電極６２ｂと第１データ線Ｓ１とが形成されている。そして、この光透過領域ＴＡにおいては、図１３に示すように、バックライト３００から出射された光Ｒが、ＴＦＴアレイ基板２０１の側から対向基板２０２の側へ透過して、画像表示が行われる。
【０１４９】
図１４は、本発明にかかる実施形態５において、光透過領域ＴＡの要部を示す平面図である。図１４においては、凡例に示すように、各部材を構成する材料に応じて異なったハッチングを付すると共に、各部材を電気的に接続するコンタクトの位置を示している。なお、図１４においては、図１３に示した画素Ｐにおいて赤フィルタ層２１Ｒに対応するドット領域について示している。しかし、その他の緑フィルタ層２１Ｇと青フィルタ層２１Ｂとに対応するドット領域のそれぞれにおいても、この赤フィルタ層２１Ｒに対応するドット領域の場合と同様に各部材が形成されている。
【０１５０】
光透過領域ＴＡにおいては、図１３に示した、カラーフィルタ層２１と画素電極６２ａと共通電極６２ｂと第１データ線Ｓ１との他に、図１４に示すように、画素スイッチング素子３１と、ゲート線Ｇ１とが形成されている。
【０１５１】
ここでは、第１データ線Ｓ１およびゲート線Ｇ１の各配線は、図１４に示すように、アルミニウムなどの金属材料によって形成されており、遮光するように構成されている。このため、光透過領域ＴＡにおいては、この各配線によって規定された光透過領域ＴＡを、光Ｒが透過することで、画像表示が実施される。
【０１５２】
本実施形態においては、上述したように、液晶パネル２００Ａは、表示モードがＦＦＳ方式であるので、画素電極６２ａと、共通電極６２ｂとのそれぞれによって、液晶層２０３Ａに横電界が印加されて、画像が表示される。
【０１５３】
一方で、液晶パネル２００Ａのセンサ領域ＲＡａにおいては、図１３に示すように、受光素子３２と、第２データ線Ｓ２と、電源電圧配線ＨＤと、基準電圧配線ＨＳとが形成されている。そして、このセンサ領域ＲＡａにおいては、図１３に示すように、液晶パネル２００Ａの正面側から入射する光Ｈを、受光素子３２が受光して光電変換することで、受光データを生成する。
【０１５４】
図１５は、本発明にかかる実施形態５において、センサ領域ＲＡａの要部を示す平面図である。図１５においては、凡例に示すように、各部材を構成する材料に応じて異なったハッチングを付すると共に、各部材を電気的に接続するコンタクトの位置を示している。
【０１５５】
センサ領域ＲＡａにおいては、図１３に示した部材の他に、図１５に示すように、リセットトランジスタ３３と、増幅トランジスタ３５と、選択トランジスタ３６と、リセット信号配線ＨＲと、読出し配線ＨＲｅとが形成されている。
【０１５６】
ここでは、第２データ線Ｓ２と電源電圧配線ＨＤと基準電圧配線ＨＳとリセット信号配線ＨＲと読出し配線ＨＲｅとの各配線が、アルミニウムやモリブデンなどの金属材料によって形成されており、遮光するように構成されている。このため、センサ領域ＲＡａにおいては、図１３および図１５に示すように、その各配線によって規定された受光領域ＳＡにて、対向基板２０２の側から光Ｈが受光素子３２の受光面ＪＳａへ入射する。そして、この受光領域ＳＡに入射する光Ｈを、受光素子３２が受光面ＪＳａで受光し、受光データを生成する。
【０１５７】
ＴＦＴアレイ基板２０１に設けられた各部について、順次、説明する。
【０１５８】
ＴＦＴアレイ基板２０１において、画素スイッチング素子３１は、図１４に示すように、光透過領域ＴＡに形成されている。この画素スイッチング素子３１は、図１３においては示していないが、図１３において示している受光素子３２と同様に、ＴＦＴアレイ基板２０１において対向基板２０２に対面する側の面に形成されている。
【０１５９】
ここでは、図１３に示すように、画素Ｐにおいてカラーフィルタ層２１を構成する、赤フィルタ層２１Ｒと緑フィルタ層２１Ｇと青フィルタ層２１Ｂとのそれぞれに対応するように、この画素スイッチング素子３１が設けられている。
【０１６０】
ＴＦＴアレイ基板２０１において、受光素子３２は、図１３に示すように、ＴＦＴアレイ基板２０１にて対向基板２０２に対面する側の面に形成されている。
【０１６１】
ここでは、受光素子３２は、図１３に示すように、センサ領域ＲＡａにおいて受光領域ＳＡに対応するように設けられている。そして、受光素子３２は、受光領域ＳＡにおいて対向基板２０２の側からＴＦＴアレイ基板２０１の側へ向う光Ｈを、液晶層２０３Ａを介して受光する。そして、受光素子３２は、その受光領域ＳＡから入射する光を受光面ＪＳａで受光して光電変換することによって、受光データを生成する。そして、その生成した受光データが読み出される。
【０１６２】
ＴＦＴアレイ基板２０１において、リセットトランジスタ３３と増幅トランジスタ３５と選択トランジスタ３６とのそれぞれは、図１５に示すように、液晶パネル２００Ａのセンサ領域ＲＡａに形成されている。リセットトランジスタ３３と増幅トランジスタ３５と選択トランジスタ３６とのそれぞれは、たとえば、画素スイッチング素子３１と同様に、ボトムゲート型ＴＦＴとして形成されている。
【０１６３】
ＴＦＴアレイ基板２０１において、画素電極６２ａは、図１３に示すように、ＴＦＴアレイ基板２０１において対向基板２０２に対面する面の側に形成されている。
【０１６４】
ここでは、画素電極６２ａは、ＴＦＴアレイ基板２０１において共通電極６２ｂを被覆するように絶縁材料で形成された絶縁膜６０ｃの上に設けられている。たとえば、画素電極６２ａは、シリコン窒化膜として形成された絶縁膜６０ｃ上に設けられている。この画素電極６２ａは、図１３に示すように、カラーフィルタ層２１を構成する赤フィルタ層２１Ｒと緑フィルタ層２１Ｇと青フィルタ層２１Ｂとのそれぞれに対応するように設けられている。画素電極６２は、いわゆる透明電極であって、たとえば、ＩＴＯを用いて形成されており、画素スイッチング素子３１のドレイン電極に電気的に接続されている。そして、画素電極６２ａは、画素スイッチング素子３１から映像信号として供給される電位によって、共通電極６２ｂとの間において、横電界を生じさせ、液晶層２０３Ａに電圧を印加する。
【０１６５】
本実施形態においては、液晶パネル２００ＡがＦＦＳ方式であるので、画素電極６２ａは、図１４に示すように、ＴＦＴアレイ基板２０１において対向基板２０２に対面する面にて、櫛歯形状になるように形成されている。
【０１６６】
具体的には、図１４に示すように、画素電極６２ａは、基幹部６２ａｋと、枝部６２ａｅとを有する。
【０１６７】
基幹部６２ａｋは、図１４に示すように、ｘ方向に延在している。
【０１６８】
そして、枝部６２ａｅは、図１４に示すように、ｙ方向に延在している。この枝部６２ａｅは、図１４に示すように、ｘ方向において、複数が間隔を隔てて並ぶように配置されており、その複数のそれぞれは、一端部が基幹部６２ａｋに接続され、ｙ方向において互いに平行になるように延在している。
【０１６９】
ＴＦＴアレイ基板２０１において、共通電極６２ｂは、図１３に示すように、ＴＦＴアレイ基板２０１において対向基板２０２に対面する面の側に形成されている。ここでは、共通電極６２ｂは、各配線を被覆するように、ＴＦＴアレイ基板２０１に形成された平坦化膜６０ｂの上に設けられている。たとえば、アクリル樹脂などの有機化合物によって形成された平坦化膜６０ｂ上に、この共通電極６２ｂが設けられている。共通電極６２ｂは、いわゆる透明電極であって、たとえば、ＩＴＯを用いて形成されている。共通電極６２ｂは、複数の画素Ｐに対応するように複数設けられた画素電極６２ａのそれぞれに、絶縁膜６０ｃを介して対面するように設けられている。
【０１７０】
図１６は、本発明にかかる実施形態５において、共通電極６２ｂを示す平面図である。この図１６のＸ１−Ｘ２部分は、図１３のＸ１−Ｘ２部分に対応している。
【０１７１】
本実施形態においては、液晶パネル２００ＡがＦＦＳ方式であるので、図１６に示すように、共通電極６２ｂは、ＴＦＴアレイ基板２０１において対向基板２０２に対面するｘｙ面の方向において、光透過領域ＴＡの全面を被覆するように、ベタ状に形成されている。そして、この光透過領域ＴＡの他に、センサ領域ＲＡａを被覆するように、共通電極６２ｂが形成されている。
【０１７２】
つまり、共通電極６２ｂは、図１３に示すように、受光領域ＳＡにおいて、液晶層２０３Ａと受光素子３２との間に介在するように設けられている。
【０１７３】
ＴＦＴアレイ基板２０１において、第１データ線Ｓ１は、図１３に示すように、ＴＦＴアレイ基板２０１において対向基板２０２に対面する面の側に形成されている。ここでは、第１データ線Ｓ１は、受光素子３２などの半導体素子を被覆するように、ＴＦＴアレイ基板２０１に形成された絶縁膜６０ａの上に設けられている。そして、図１４に示すように、第１データ線Ｓ１は、ｙ方向に延在しており、たとえば、アルミニウムなどの金属材料を用いて形成されている。そして、第１データ線Ｓ１は、画素スイッチング素子３１のソース電極に電気的に接続されている。
【０１７４】
ＴＦＴアレイ基板２０１において、第２データ線Ｓ２と電源電圧配線ＨＤと基準電圧配線ＨＳとのそれぞれは、第１データ線Ｓ１と同様に、図１３に示すように、ＴＦＴアレイ基板２０１において対向基板２０２に対面する面の側に形成されている。ここでは、第２データ線Ｓ２と電源電圧配線ＨＤと基準電圧配線ＨＳとの各配線は、受光素子３２などの半導体素子を被覆するようにＴＦＴアレイ基板２０１に形成された絶縁膜６０ａの上に、設けられている。そして、図６に示すように、第２データ線Ｓ２と電源電圧配線ＨＤと基準電圧配線ＨＳとのそれぞれは、ｙ方向に延在しており、たとえば、アルミニウムなどの金属材料を用いて形成されている。ここでは、第２データ線Ｓ２は、図１５に示すように、選択トランジスタ３６に電気的に接続されている。そして、電源電圧配線ＨＤは、図１５に示すように、受光素子３２と、増幅トランジスタ３５とのそれぞれに電気的に接続されている。そして、基準電圧配線ＨＳは、図１５に示すように、リセットトランジスタ３３に、モリブデンで形成された引出し配線ＨＨを介して、電気的に接続されている。第２データ線Ｓ２と電源電圧配線ＨＤと基準電圧配線ＨＳとの各配線は、図１３および図１５に示すように、センサ領域ＲＡａにおいて、受光面ＪＳａに対応する領域以外の領域に設けられている。
【０１７５】
ＴＦＴアレイ基板２０１において、ゲート線Ｇ１は、図１４に示すように、液晶パネル２００Ａの光透過領域ＴＡに形成されている。このゲート線Ｇ１は、ｘ方向に延在しており、たとえば、アルミニウムなどの金属材料を用いて形成されている。ここでは、ゲート線Ｇ１は、図１４に示すように、画素スイッチング素子３１のゲートに電気的に接続されており、図４において示している受光素子３２と同様に、ＴＦＴアレイ基板２０１において対向基板２０２に対面する側の面に形成されている。
【０１７６】
ＴＦＴアレイ基板２０１において、リセット信号配線ＨＲと読出し配線ＨＲｅとのそれぞれは、図１５に示すように、液晶パネル２００Ａのセンサ領域ＲＡａに形成されている。リセット信号配線ＨＲと読出し配線ＨＲｅとのそれぞれは、ｘ方向に延在しており、たとえば、モリブデンなどの金属材料を用いて形成されている。ここでは、リセット信号配線ＨＲは、図１５に示すように、リセットトランジスタ３３のゲートに電気的に接続されている。そして、読出し配線ＨＲｅは、図１５に示すように、選択トランジスタ３６のゲートに電気的に接続されている。
【０１７７】
対向基板２０２に設けられた各部について説明する。
【０１７８】
対向基板２０２において、カラーフィルタ層２１は、図１３に示すように、対向基板２０２にてＴＦＴアレイ基板２０１に対面する側の面に設けられている。
【０１７９】
図１７は、本発明にかかる実施形態５において、対向基板２０２の要部を示す平面図である。この図１７において、Ｘ１−Ｘ２部分は、図１３において対応する部分である。
【０１８０】
図１７に示すように、カラーフィルタ層２１を構成する赤フィルタ層２１Ｒと緑フィルタ層２１Ｇと青フィルタ層２１Ｂとのそれぞれは、光透過領域ＴＡにおいて、ｘ方向に並ぶように形成されている。
【０１８１】
なお、上記した液晶パネル２００Ａにおいては、補助容量素子Ｃｓについて明示していないが、図１３に示すように、画素電極６２ａと共通電極６２ｂとが挟んでいる絶縁膜６０ｃの部分が、この補助容量素子Ｃｓとして機能する。
【０１８２】
また、本実施形態においては、液晶表示装置は、表示モードがノーマリブラック方式であり、以下のような光学設計にて、各部が設けられている。たとえば、液晶パネル２００Ａの下側に配置する第１の偏光板２０６と、上側に配置する第２の偏光板２０７として、直線偏光板を用いる。そして、第１の偏光板２０６と第２の偏光板２０７との吸収軸が、互いに垂直になるように、第１の偏光板２０６と第２の偏光板２０７とを液晶パネル２００Ａの各面に配置する。また、液晶材料としては、水平配向用の液晶を用い、第２の偏光板２０７の吸収軸方向と並行になるように、液晶材料を配向させて、液晶層２０３Ａを設ける。ここでは、ＴＦＴアレイ基板２０１と対向基板２０２とをを貼り合わせる前に、液晶配向膜を印刷後、ラビング処理することによって、この液晶層２０３Ａを形成する。これにより、液晶材料へ電圧が印加されない状態において、黒表示となる。
【０１８３】
そして、上記のようにすることで、受光領域ＳＡにおいて対向基板２０２側から入射する光Ｈは、第２の偏光板２０７によって偏光状態が、直線偏光になり、液晶層２０３Ａによって偏光状態は、変化しない。このため、対向基板２０２側から入射する光Ｈは、この受光領域ＳＡにおいて、受光素子３２の受光面ＪＳａにて受光される。なお、上記の液晶材料の配向方向については、第１の偏光板２０６の吸収軸方向と並行でもよい。
【０１８４】
（動作）
以下より、上記の液晶パネル２００Ａが駆動された際の動作について説明する。
【０１８５】
図１８と図１９は、本発明にかかる実施形態５において、液晶パネル２００Ａが駆動された際の様子を示す図である。
【０１８６】
ここで、図１８は、画素電極６２ａと共通電極６２ｂとによって液晶層２０３Ａへ印加する電圧が、オフ状態である場合を示しており、一方で、図１９は、この電圧が、オン状態である場合を示している。また、図１８と図１９において、（ａ）は、断面図であり、（ｂ）は、上面図であり、液晶分子の配向方向を、模式的に示している。
【０１８７】
図１８に示すように、光透過領域ＴＡにおいて、液晶層２０３Ａへ印加する電圧がオフ状態である場合には、表示方式がノーマリブラック方式であるので、液晶層２０３Ａの配向状態が保持される。このため、光透過領域ＴＡにおいては、図１８に示すように、バックライト３００から出射された光Ｒが遮光され、黒表示が実施される。これに対して、センサ領域ＲＡａにおいては、受光領域ＳＡに共通電極６２ｂが設けられているが、画素電極６２ａが設けられていないため、液晶層２０３Ａに横電界が印加されない。このため、センサ領域ＲＡａにおいては、光透過領域ＴＡと同様に、バックライト３００から出射された光Ｒが透過せずに遮光されて、黒表示が実施される。
【０１８８】
一方で、図１９に示すように、光透過領域ＴＡにおいて、液晶層２０３Ａへ印加する電圧がオン状態である場合には、液晶層２０３Ａに横電界が印加されて、液晶層２０３Ａの配向状態が変化する。このため、光透過領域ＴＡにおいては、図１９に示すように、バックライト３００から出射された光Ｒが透過して、カラー表示が実施される。これに対して、センサ領域ＲＡａにおいては、光透過領域ＴＡと異なり、液晶層２０３Ａに横電界が印加されないため、液晶層２０３Ａの配向状態が保持される。このため、センサ領域ＲＡａにおいては、バックライト３００から出射された光Ｒが透過せずに遮光されて、黒表示が実施される。
【０１８９】
液晶パネル２００Ａを駆動する際には、電源電圧配線ＨＤ，基準電圧配線ＨＳなどのように、受光素子３２を駆動する駆動配線に起因して、「漏れ電界」が生ずる場合がある。このため、液晶層２０３Ａにおいて水平配向された液晶分子の長尺方向が、この「漏れ電界」によって、ｙ方向とは異なる方向に変化して、センサ領域ＲＡａにおいて、「光漏れ」が生ずる場合がある。
【０１９０】
しかし、本実施形態は、センサ領域ＲＡａにおいて、液晶層２０３Ａと、駆動配線との間に介在するように、共通電極６２ｂが設けられている。このため、電源電圧配線ＨＤ，基準電圧配線ＨＳなどの駆動配線に起因して生ずる「漏れ電界」を、共通電極６２ｂがシールドすることができるので、センサ領域ＲＡａにおいては、「光漏れ」が生ずることを防止でき、良好な黒表示がなされる。
【０１９１】
したがって、本実施形態は、表示画像の画像品質を向上させることができる。
【０１９２】
＜実施形態６＞
（液晶パネルの構成）
図２０は、本発明にかかる実施形態６において、液晶パネル２００Ｂにおける表示領域ＰＡに設けられた画素Ｐの要部を模式的に示す断面図である。
【０１９３】
本実施形態においては、実施形態５の液晶パネル２００Ａに代わって、図２０に示す液晶パネル２００Ｂが設けられている。この点を除き、実施形態５と同様である。このため、実施形態５と重複する箇所については、説明を省略する。
【０１９４】
図２０に示すように、液晶パネル２００Ｂにおいては、実施形態５と異なり、受光領域ＳＡに、画素電極６２ａが設けられている。この画素電極６２ａは、受光領域ＳＡにおいて、液晶層２０３と受光素子３２との間に介在するように設けられている。そして、この受光領域ＳＡに設けられた画素電極６２ａは、共通電極６２ｂと同じ電位が入力されており、液晶パネル２００Ｂは、液晶層２０３Ａに電圧が印加されないように構成されている。
【０１９５】
（動作）
以下より、上記の液晶パネル２００Ｂが駆動された際の動作について説明する。
【０１９６】
図２１と図２２は、本発明にかかる実施形態６において、液晶パネル２００Ｂが駆動された際の様子を示す図である。
【０１９７】
ここで、図２１は、光透過領域ＴＡにおいて、画素電極６２ａと共通電極６２ｂとによって液晶層２０３Ａへ印加する電圧が、オフ状態である場合を示しており、一方で、図２２は、この電圧が、オン状態である場合を示している。また、図２１と図２２において、（ａ）は、断面図であり、（ｂ）は、上面図であり、液晶分子の配向方向を、模式的に示している。
【０１９８】
図２１に示すように、光透過領域ＴＡにおいて、液晶層２０３Ａへ印加する電圧がオフ状態である場合には、表示方式がノーマリブラック方式であるので、実施形態５と同様に、バックライト３００から出射された光Ｒが遮光されて、黒表示が実施される。これに対して、センサ領域ＲＡａにおいては、上述したように、受光領域ＳＡに設けられた画素電極６２ａと共通電極６２ｂとが同じ電位であって、液晶層２０３Ａに横電界が印加されないので、液晶層２０３Ａの配向状態が保持される。このため、センサ領域ＲＡａにおいては、光透過領域ＴＡと同様に、バックライト３００から出射された光Ｒが遮光されて、黒表示が実施される。
【０１９９】
一方で、図２２に示すように、光透過領域ＴＡにおいて、液晶層２０３Ａへ印加する電圧がオン状態である場合には、実施形態５と同様に、液晶層２０３Ａの配向状態が変化し、バックライト３００から出射された光Ｒが透過して、カラー表示が実施される。しかし、センサ領域ＲＡａにおいては、図２２に示すように、光透過領域ＴＡと異なり、液晶層２０３Ａに横電界が印加されないため、バックライト３００から出射された光Ｒが遮光されて、黒表示が実施される。
【０２００】
よって、本実施形態においては、実施形態５と同様に、受光領域ＳＡにおいて、光透過領域ＴＡと同程度の黒表示を実現することができる。
【０２０１】
したがって、本実施形態は、実施形態５と同様に、表示画像の画像品質を向上させることができる。
【０２０２】
＜実施形態７＞
（液晶パネルの構成）
図２３は、本発明にかかる実施形態７において、液晶パネル２００Ｃにおける表示領域ＰＡに設けられた画素Ｐの要部を模式的に示す断面図である。
【０２０３】
本実施形態においては、実施形態５の液晶パネル２００Ａに代わって、図２３に示す液晶パネル２００Ｃが設けられている。この点を除き、実施形態５と同様である。このため、実施形態５と重複する箇所については、説明を省略する。
【０２０４】
図２３に示すように、液晶パネル２００Ｃの光透過領域ＴＡにおいては、画素電極６２ａおよび共通電極６２ｂａが形成されている。しかし、センサ領域ＲＡａにおいては、画素電極６２ａは、設けられておらず、また、共通電極６２ｂａは、受光領域ＳＡ以外の領域において設けられている。つまり、液晶パネル２００Ｃにおいては、共通電極６２ｂａは、実施形態５と異なり、受光領域ＳＡには、形成されていない。
【０２０５】
（動作）
以下より、上記の液晶パネル２００Ｃが駆動された際の動作について説明する。
【０２０６】
図２４と図２５は、本発明にかかる実施形態７において、液晶パネル２００Ｃが駆動された際の様子を示す図である。
【０２０７】
ここで、図２４は、光透過領域ＴＡにおいて、画素電極６２ａと共通電極６２ｂａとによって液晶層２０３Ａへ印加する電圧が、オフ状態である場合を示しており、一方で、図２５は、この電圧が、オン状態である場合を示している。また、図２４と図２５において、（ａ）は、断面図であり、（ｂ）は、上面図であり、液晶分子の配向方向を、模式的に示している。
【０２０８】
図２４に示すように、光透過領域ＴＡにおいて、液晶層２０３Ａへ印加する電圧がオフ状態である場合には、表示方式がノーマリブラック方式であるので、実施形態５と同様に、バックライト３００から出射された光Ｒが遮光されて、黒表示が実施される。これに対して、センサ領域ＲＡａにおいては、画素電極６２ａが設けられておらず、また、共通電極６２ｂａが受光領域ＳＡに設けられていないので、液晶層２０３Ａに横電界が印加されず、液晶層２０３Ａの配向状態は、変化せずに保持される。このため、センサ領域ＲＡａにおいては、光透過領域ＴＡと同様に、バックライト３００から出射された光Ｒが遮光されて、黒表示が実施される。
【０２０９】
一方で、図２５に示すように、光透過領域ＴＡにおいて、液晶層２０３Ａへ印加する電圧がオン状態である場合には、実施形態５と同様に、液晶層２０３Ａの配向状態が変化し、バックライト３００からの光Ｒが透過して、カラー表示が実施される。しかし、センサ領域ＲＡａにおいては、図２５に示すように、図２４の場合と同様に、液晶層２０３Ａに横電界が印加されないため、バックライト３００から出射された光Ｒが遮光されて、黒表示が実施される。
【０２１０】
よって、本実施形態においては、実施形態５と同様に、受光領域ＳＡにおいて、光透過領域ＴＡと同程度の黒表示を実現することができる。
【０２１１】
したがって、本実施形態は、表示画像の画像品質を向上させることができる。
【０２１２】
なお、受光素子３２の上方に共通電極６２ｂａが設けられている場合には、電位が振幅を持つために、受光素子３２においては、その共通電極６２ｂａとのカップリングによって、カップリングノイズが生ずる場合がある。しかしながら、本実施形態は、受光領域ＳＡに共通電極６２ｂが設けられていない。このため、本実施形態は、上記の効果の他に、この不具合が発生することを抑制可能である。
【０２１３】
＜実施形態８＞
（液晶パネルの構成）
図２６は、本発明にかかる実施形態８において、液晶パネル２００Ｄにおける表示領域ＰＡに設けられた画素Ｐの要部を模式的に示す断面図である。
【０２１４】
本実施形態においては、実施形態７の液晶パネル２００Ｃに代わって、図２６に示す液晶パネル２００Ｄが設けられている。この点を除き、実施形態７と同様である。このため、実施形態７と重複する箇所については、説明を省略する。
【０２１５】
図２６に示すように、液晶パネル２００Ｄにおいては、実施形態７と同様に、画素電極６２ａと共通電極６２ｂａとのそれぞれは、受光領域ＳＡに形成されていない。そして、実施形態７と異なり、受光領域ＳＡを含む領域には、導電層６３Ａが設けられている。
【０２１６】
導電層６３Ａは、図２６に示すように、共通電極６２ｂａと同様に、平坦化膜６０ｂ上に形成されている。ここでは、図２６に示すように、導電層６３Ａは、受光領域ＳＡにおいて、液晶層２０３Ａと、受光素子３２との間に介在するように設けられている。また、この導電層６３Ａは、共通電極６２ｂａと同様に、たとえば、ＩＴＯなどの透明な導電材料を用いて形成されており、共通電極６２ｂａから間隔を隔てるようにパターン加工されている。そして、この導電層６３Ａは、固定電位が印加されている。
【０２１７】
（動作）
以下より、上記の液晶パネル２００Ｄが駆動された際の動作について説明する。
【０２１８】
図２７と図２８は、本発明にかかる実施形態８において、液晶パネル２００Ｄが駆動された際の様子を示す図である。
【０２１９】
ここで、図２７は、光透過領域ＴＡにおいて、画素電極６２ａと共通電極６２ｂａとによって液晶層２０３Ａへ印加する電圧が、オフ状態である場合を示しており、一方で、図２８は、この電圧が、オン状態である場合を示している。また、図２７と図２８において、（ａ）は、断面図であり、（ｂ）は、上面図であり、液晶分子の配向方向を、模式的に示している。
【０２２０】
図２７に示すように、光透過領域ＴＡにおいて、液晶層２０３Ａへ印加する電圧がオフ状態である場合には、表示方式がノーマリブラック方式であるので、実施形態７と同様に、バックライト３００から出射された光Ｒが遮光されて、黒表示が実施される。これに対して、センサ領域ＲＡａにおいては、上述したように、固定電位が印加されている導電層６３Ａが設けられているが、画素電極６２ａが設けられていないので、液晶層２０３Ａに横電界が印加されない。このため、センサ領域ＲＡａにおいては、光透過領域ＴＡと同様に、バックライト３００から出射された光Ｒが遮光されて、黒表示が実施される。
【０２２１】
一方で、図２８に示すように、光透過領域ＴＡにおいて、液晶層２０３Ａへ印加する電圧がオン状態である場合には、実施形態７と同様に、液晶層２０３Ａの配向状態が変化し、バックライト３００からの光Ｒが透過して、カラー表示が実施される。しかし、センサ領域ＲＡａにおいては、図２８に示すように、液晶層２０３Ａに横電界が印加されないため、バックライト３００から出射された光Ｒが遮光されて、黒表示が実施される。
【０２２２】
このため、本実施形態においては、実施形態７と同様に、受光領域ＳＡにおいて、光透過領域ＴＡと同程度の黒表示を実現することができる。
【０２２３】
したがって、本実施形態は、表示画像の画像品質を向上させることができる。
【０２２４】
また、本実施形態は、受光領域ＳＡを含む領域に導電層６３Ａが設けられており、この導電層６３Ａには、固定電位が印加されている。このため、本実施形態は、上述したカップリングノイズの発生を防止することができる。
【０２２５】
なお、本発明の実施に際しては、上記した実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形形態を採用することができる。
【０２２６】
たとえば、本実施形態においては、画素スイッチング素子３１と受光素子３２とを、ボトムゲート型の薄膜トランジスタとして構成する場合について説明したが、これに限定されない。たとえば、トップゲート型であってもよい。
【０２２７】
また、本実施形態においては、画素スイッチング素子３１と受光素子３２とを、薄膜トランジスタとして構成する場合について説明したが、これに限定されない。
【０２２８】
また、本実施形態においては、複数の画素Ｐに対して一対になるように受光素子３２を設ける場合について示したが、これに限定されない。たとえば、複数の画素Ｐに対して１つの受光素子３２を設けてもよく、逆に、１つの画素Ｐに対して複数の受光素子３２を設けてもよい。
【０２２９】
また、本実施形態においては、表示領域ＰＡに受光領域ＳＡが設けられた場合について示したが、これに限定されない。
【０２３０】
図２９は、本発明にかかる実施形態において、変形形態を示す平面図である。
【０２３１】
図２９に示すように、表示領域ＰＡの周囲を囲うように設けられた遮光領域ＲＡにおいて開口された受光領域ＳＡにおいて、上記の実施形態の構成を適用しても良い。
【０２３２】
また、上記の実施形態１においては、受光領域ＳＡにおいて、ＴＦＴアレイ基板２０１の側のみに導電層６３を形成する場合について説明したが、これに限定されない。たとえば、受光領域ＳＡにおいて、対向基板２０２の側のみに導電層を形成する場合においても、液晶層２０３に電圧が印加されないため、実施形態１と同様な効果を得ることができる。
【０２３３】
また、上記の実施形態２においては、ＴＦＴアレイ基板２０１に形成された導電層６３が接地（ＧＮＤ）状態であって、対向基板２０２に形成された導電層６４がフローティング（Ｆｌｏａｔｉｎｇ）状態にする場合について説明したが、これに限定されない。たとえば、ＴＦＴアレイ基板２０１に形成された導電層６３がフローティング状態であって、対向基板２０２に形成された導電層６４が接地状態であっても、液晶層２０３に電圧が印加されないため、実施形態２と同様な効果を得ることができる。
【０２３４】
また、本実施形態の液晶表示装置１００は、さまざまな電子機器の部品として適用することができる。
【０２３５】
図３０から図３４は、本発明にかかる実施形態の液晶表示装置１００を適用した電子機器を示す図である。
【０２３６】
図３０に示すように、テレビジョン放送を受信し表示するテレビにおいて、その受信した画像を表示画面に表示すると共に、オペレータの操作指令が入力される表示装置として液晶表示装置１００を適用することができる。
【０２３７】
また、図３１に示すように、デジタルスチルカメラにおいて、その撮像画像などの画像を表示画面に表示すると共に、オペレータの操作指令が入力される表示装置として液晶表示装置１００を適用することができる。
【０２３８】
また、図３２に示すように、ノート型パーソナルコンピュータにおいて、操作画像などを表示画面に表示すると共に、オペレータの操作指令が入力される表示装置として液晶表示装置１００を適用することができる。
【０２３９】
また、図３３に示すように、携帯電話端末において、操作画像などを表示画面に表示すると共に、オペレータの操作指令が入力される表示装置として液晶表示装置１００を適用することができる。
【０２４０】
また、図３４に示すように、ビデオカメラにおいて、操作画像などを表示画面に表示すると共に、オペレータの操作指令が入力される表示装置として液晶表示装置１００を適用することができる。
【０２４１】
この他に、本実施形態においては、バックライトが白色光を照射する場合について説明したが、これに限定されない。たとえば、赤外線など、可視光線以外の不可視光線を照射するように、バックライトを構成しても良い。具体的には、光源として、たとえば、赤外線ＬＥＤを導光板に配置することで、バックライトを構成する。受光データは、外光に含まれる可視光線の影響によって、多くのノイズを含む場合がある。また、黒表示などのように、暗い画像を表示する場合には、可視光線が受光素子の受光面に到達しにくいため、受光データを高精度に得ることが困難な場合がある。しかし、バックライトが白色光の他に、赤外線を照射するように構成した場合には、黒表示であっても、その赤外線が、高い透過率で液晶パネルおよび偏光板を透過する。このため、その透過した赤外線が被検知体によって反射され、その反射された赤外線を、受光素子が受光できるので、正確に、被検知体の位置について検出をすることができる。
【０２４２】
また、本発明は、上述した実施形態において示した表示モードの他に、ＩＰＳ方式など、さまざまな方式の液晶パネルに適用可能である。
【０２４３】
また、上記の実施形態において、液晶表示装置１００は、本発明の液晶表示装置の一例である。また、上記の実施形態において、液晶パネル２００，２１０，２２０，２３０，２００Ａ，２００Ｂ，２００Ｃ，２００Ｄは、本発明の液晶パネルの一例である。また、上記の実施形態において、ＴＦＴアレイ基板２０１は、本発明の第１基板の一例である。また、上記の実施形態において、対向基板２０２は、本発明の第２基板の一例である。また、上記の実施形態において、液晶層２０３は、本発明の液晶層の一例である。また、上記の実施形態において、第１の偏光板２０６は、本発明の第１の偏光板の一例である。また、上記の実施形態において、第２の偏光板２０７は、本発明の第２の偏光板の一例である。また、上記の実施形態において、バックライト３００は、本発明の照明部の一例である。また、上記の実施形態において、画素Ｐは、本発明の画素の一例である。また、上記の実施形態において、表示領域ＰＡは、本発明の表示領域の一例である。また、上記の実施形態において、受光領域ＳＡは、本発明の受光領域の一例である。また、上記の実施形態において、開口２１ａは、本発明の開口の一例である。また、上記の実施形態において、ブラックマトリクス層２１Ｋは、本発明のブラックマトリクス層の一例である。また、上記の実施形態において、受光素子３２は、本発明の受光素子の一例である。また、上記の実施形態において、導電層６３は、本発明の導電層，第１電極の一例である。また、上記の実施形態において、導電層６４は、本発明の第２電極の一例である。
【図面の簡単な説明】
【０２４４】
【図１】図１は、本発明の実施形態１において、液晶表示装置の構成を示す断面図である。
【図２】図２は、本発明の実施形態１において、液晶パネル２００を示す平面図である。
【図３】図３は、本発明の実施形態１において、表示領域ＰＡにて形成される回路の一部を示す回路図である。
【図４】図４は、本発明の実施形態１において、液晶パネル２００における表示領域ＰＡの断面の概略を模式的に示す断面図である。
【図５】図５は、本発明の実施形態１において、液晶パネル２００の表示領域ＰＡの概略を模式的に示す平面図である
【図６】図６は、本発明にかかる実施形態１において、液晶パネル２００においてＴＦＴアレイ基板２０１に形成された画素電極６２および導電層６３と、対向基板２０２に形成された対向電極２３とを示す斜視図である。
【図７】図７は、本発明にかかる実施形態１において、液晶パネル２００が駆動された際の様子を模式的に示す断面図である。
【図８】図８は、本発明にかかる実施形態１において、液晶パネル２００が駆動された際の様子を示す平面図である。
【図９】図９は、本発明にかかる実施形態２において、液晶パネル２１０を示す斜視図である。
【図１０】図１０は、本発明にかかる実施形態３において、液晶パネル２２０を示す斜視図である。
【図１１】図１１は、本発明にかかる実施形態４において、液晶パネル２３０を示す斜視図である。
【図１２】図１２は、本発明にかかる実施形態４において、液晶パネル２３０を示す断面図である。
【図１３】図１３は、本発明にかかる実施形態５において、液晶パネル２００Ａにおける表示領域ＰＡに設けられた画素Ｐの要部を模式的に示す断面図である。
【図１４】図１４は、本発明にかかる実施形態５において、光透過領域ＴＡの要部を示す平面図である。
【図１５】図１５は、本発明にかかる実施形態５において、センサ領域ＲＡａの要部を示す平面図である。
【図１６】図１６は、本発明にかかる実施形態５において、共通電極６２ｂを示す平面図である。
【図１７】図１７は、本発明にかかる実施形態５において、対向基板２０２の要部を示す平面図である。
【図１８】図１８は、本発明にかかる実施形態５において、液晶パネル２００Ａが駆動された際の様子を示す図である。
【図１９】図１９は、本発明にかかる実施形態５において、液晶パネル２００Ａが駆動された際の様子を示す図である。
【図２０】図２０は、本発明にかかる実施形態６において、液晶パネル２００Ｂにおける表示領域ＰＡに設けられた画素Ｐの要部を模式的に示す断面図である。
【図２１】図２１は、本発明にかかる実施形態６において、液晶パネル２００Ｂが駆動された際の様子を示す図である。
【図２２】図２２は、本発明にかかる実施形態６において、液晶パネル２００Ｂが駆動された際の様子を示す図である。
【図２３】図２３は、本発明にかかる実施形態７において、液晶パネル２００Ｃにおける表示領域ＰＡに設けられた画素Ｐの要部を模式的に示す断面図である。
【図２４】図２４は、本発明にかかる実施形態７において、液晶パネル２００Ｃが駆動された際の様子を示す図である。
【図２５】図２５は、本発明にかかる実施形態７において、液晶パネル２００Ｃが駆動された際の様子を示す図である。
【図２６】図２６は、本発明にかかる実施形態８において、液晶パネル２００Ｄにおける表示領域ＰＡに設けられた画素Ｐの要部を模式的に示す断面図である。
【図２７】図２７は、本発明にかかる実施形態８において、液晶パネル２００Ｄが駆動された際の様子を示す図である。
【図２８】図２８は、本発明にかかる実施形態８において、液晶パネル２００Ｄが駆動された際の様子を示す図である。
【図２９】図２９は、本発明にかかる実施形態において、変形形態を示す平面図である。
【図３０】図３０は、本発明にかかる実施形態の液晶表示装置を適用した電子機器を示す図である。
【図３１】図３１は、本発明にかかる実施形態の液晶表示装置を適用した電子機器を示す図である。
【図３２】図３２は、本発明にかかる実施形態の液晶表示装置を適用した電子機器を示す図である。
【図３３】図３３は、本発明にかかる実施形態の液晶表示装置を適用した電子機器を示す図である。
【図３４】図３４は、本発明にかかる実施形態の液晶表示装置を適用した電子機器を示す図である。
【符号の説明】
【０２４５】
１１：表示用垂直駆動回路、１２：表示用水平駆動回路、１３：センサ用垂直駆動回路、１４：センサ読出し用水平駆動回路、２１：カラーフィルタ層、２１ａ：開口（開口）、２１Ｋ：ブラックマトリクス層（ブラックマトリクス層）、２２：平坦化膜、２３：対向電極、３０ａ：画素回路、３０ｂ：センサ回路、３１：画素スイッチング素子、３２：受光素子（受光素子）、３３：リセットトランジスタ、３４：キャパシタ、３５：増幅トランジスタ、３６：選択トランジスタ、４３：ゲート電極、４４ａ：上部電極、４４ｂ：下部電極、４５：ゲート電極、４６ｇ：ゲート絶縁膜、４６ｃ：誘電体膜、４６ｓ：ゲート絶縁膜、４７：半導体層、４８：半導体層、６２：画素電極、６３：導電層（導電層，第１電極）、６４：導電層（第２電極）、１００：液晶表示装置（液晶表示装置）、２００：液晶パネル（液晶パネル）、２０１：ＴＦＴアレイ基板（第１基板）、２０２：対向基板（第２基板）、２０３：液晶層（液晶層）、２０６：第１の偏光板（第１の偏光板）、２０７：第２の偏光板（第２の偏光板）、３００：バックライト（照明部）、４００：制御部、４１１：アプリケーションプログラム実行部、４１２：表示ドライブ回路、４１３：受光ドライブ回路、４１４：画像処理部、Ｃｓ：補助容量素子、Ｐ：画素（画素）、ＰＡ：表示領域（表示領域）、ＴＡ：光透過領域、ＲＡ：遮光領域、ＳＡ：受光領域（受光領域）
【図１】
0005283451.tif 000002
【図２】
0005283451.tif 000003
【図３】
0005283451.tif 000004
【図４】
0005283451.tif 000005
【図５】
0005283451.tif 000006
【図６】
0005283451.tif 000007
【図７】
0005283451.tif 000008
【図８】
0005283451.tif 000009
【図９】
0005283451.tif 000010
【図１０】
0005283451.tif 000011
【図１１】
0005283451.tif 000012
【図１２】
0005283451.tif 000013
【図１３】
0005283451.tif 000014
【図１４】
0005283451.tif 000015
【図１５】
0005283451.tif 000016
【図１６】
0005283451.tif 000017
【図１７】
0005283451.tif 000018
【図１８】
0005283451.tif 000019
【図１９】
0005283451.tif 000020
【図２０】
0005283451.tif 000021
【図２１】
0005283451.tif 000022
【図２２】
0005283451.tif 000023
【図２３】
0005283451.tif 000024
【図２４】
0005283451.tif 000025
【図２５】
0005283451.tif 000026
【図２６】
0005283451.tif 000027
【図２７】
0005283451.tif 000028
【図２８】
0005283451.tif 000029
【図２９】
0005283451.tif 000030
【図３０】
0005283451.tif 000031
【図３１】
0005283451.tif 000032
【図３２】
0005283451.tif 000033
【図３３】
0005283451.tif 000034
【図３４】
0005283451.tif 000035