(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素が表示領域に配置されている表示パネルと、
非可視光線を出射する非可視光源を有し、少なくとも前記非可視光線を含む照明光を、前記表示パネルの一方の面の側から前記表示領域へ出射する照明部と、
前記表示領域に配置され、前記表示パネルの他方の面の側から入射する光を受光する外光センサ素子と、
前記表示領域に複数配置され、前記表示パネルの他方の面の側において、前記非可視光線が被検知体によって反射された光を受光する位置センサ素子と、
前記位置センサ素子の受光によって得られた受光データに基づいて、前記表示領域における前記被検知体の位置を検出する位置検出部と、
前記外光センサ素子の受光によって得られた受光データに基づいて、前記照明部が前記照明光を出射する動作を制御する制御部と、
を有し、
前記制御部は、前記外光センサ素子の受光によって得られた受光データに基づいて、前記非可視光源が前記非可視光線を出射する動作を制御する非可視光源制御部を有する、
表示装置。
【請求項２】
前記非可視光源制御部は、
前記外光センサ素子が受光した光の輝度が大きい場合には、当該輝度が小さい場合よりも、前記非可視光源が出射する前記非可視光線の輝度が大きくなるように、前記非可視光源の動作を制御する、
請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記照明部は、可視光線を出射する可視光源を有し、前記可視光線を前記照明光として出射するように構成されており、
前記表示パネルは、透過型の液晶パネルであって、前記可視光源から前記表示領域に前記可視光線が照射することによって、前記表示領域において画像表示が実施され、
前記制御部は、前記外光センサ素子の受光によって得られた受光データに基づいて、前記可視光源が可視光線を出射する動作および前記非可視光源が非可視光線を出射する動作を制御する可視光源制御部を有する、
請求項１に記載の表示装置。
【請求項４】
前記可視光源制御部は、前記外光センサ素子が受光した光の輝度が大きい場合には、当該輝度が小さい場合よりも、前記可視光源が出射する前記可視光線の輝度が大きくなるように、前記可視光源の動作を制御し、
前記非可視光源制御部は、前記外光センサ素子が受光した光の輝度が大きい場合には、当該輝度が小さい場合よりも、前記非可視光源が出射する前記非可視光線の輝度が大きくなるように、前記非可視光源の動作を制御する、
請求項３に記載の表示装置。
【請求項５】
前記非可視光線が前記可視光線よりも多く透過する非可視光線フィルタを含み、
前記外光センサ素子は、前記表示領域に複数配置されており、当該複数の外光センサ素子のうちの一部が、前記非可視光線フィルタを介して入射する光を受光するように構成されており、
前記非可視光源制御部は、前記非可視光線フィルタを介して入射する光を受光することによって得られた受光データに基づいて、前記非可視光源が非可視光線を出射する動作を制御し、
前記可視光源制御部は、前記非可視光線フィルタを介さずに入射する光を受光することによって得られた受光データに基づいて、前記可視光源が可視光線を出射する動作を制御する、
請求項３に記載の表示装置。
【請求項６】
前記非可視光源制御部は、前記非可視光線フィルタを介して入射する光の輝度が大きい場合には、当該輝度が小さい場合よりも、前記非可視光源が出射する前記非可視光線の輝度が大きくなるように、前記非可視光源の動作を制御し、
前記可視光源制御部は、前記非可視光線フィルタを介さずに入射する光の輝度が大きい場合には、当該輝度が小さい場合よりも、前記可視光源が出射する前記可視光線の輝度が大きくなるように、前記可視光源の動作を制御する、
請求項５に記載の表示装置。
【請求項７】
前記非可視光源は、前記非可視光線として赤外光線を出射するように構成されている、
請求項１から６のいずれかに記載の表示装置。
【請求項８】
前記外光センサ素子は、前記表示パネルの他方の面の側から入射する光を受光し光電変換する第１の半導体層を有し、
前記位置センサ素子は、前記表示パネルの他方の面の側から入射する光を受光し光電変換する第２の半導体層を有し、
前記第２の半導体層は、前記第１の半導体層よりもバンドギャップが狭くなるように形成されている、
請求項５に記載の表示装置。
【請求項９】
前記第１の半導体層は、アモルファスシリコンまたは微結晶シリコンであり、
前記第２の半導体層は、多結晶シリコンまたは結晶性シリコンである、
請求項８に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置に関する。特に、本発明は、表示パネルの他方の面の側から入射する光を外光センサ素子が受光して受光データを得た後に、その外光センサ素子によって得られた受光データに基づいて、照明部が照明光を出射する動作を、制御部が制御する表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置，有機ＥＬ表示装置などの表示装置は、薄型、軽量、低消費電力といった利点を有する。
【０００３】
このような表示装置において、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、表示パネルとして有している。液晶パネルは、たとえば、透過型であって、液晶パネルの背面に設けられたバックライトなどの照明装置が出射した照明光を、その液晶パネルが変調して透過させる。そして、その変調した照明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）が複数形成されているＴＦＴアレイ基板を含む。そして、液晶パネルにおいては、そのＴＦＴアレイ基板に対面するように対向基板が対向して配置されており、ＴＦＴアレイ基板および対向基板の間に液晶層が設けられている。このアクティブマトリクス方式の液晶パネルにおいては、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】
上記のような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、光を受光して受光データを得る受光素子が位置センサ素子として表示領域に内蔵されたものが提案されている。
【０００６】
上記のように受光素子を位置センサ素子として内蔵された液晶パネルは、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、Ｉ／Ｏタッチパネル（Ｉｎｐｕｔ−Ｏｕｔｐｕｔ  ｔｏｕｃｈ  ｐａｎｅｌ）と呼ばれている。このタイプの液晶パネルにおいては、液晶パネルの前面に、別途、抵抗膜方式や静電容量方式のタッチパネルを設置する必要がなくなる。このため、装置の小型化を、容易に実現でき、特に、液晶パネルの薄型化に寄与できる。また、さらに、抵抗膜方式や静電容量方式のタッチパネルを設置した場合には、そのタッチパネルによって表示領域において透過する光が減少する場合や、その光が干渉される場合があるため、表示画像の品質が低下する場合がある。しかし、上記のように位置センサ素子として液晶パネルに受光素子を内蔵することによって、この不具合の発生を防止できる。
【０００７】
このような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から反射された可視光線を、その位置センサ素子として内蔵された受光素子が受光する。その後、その位置センサ素子として内蔵された受光素子によって得られた受光データに基づいて、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。
【０００８】
上記のように、位置センサ素子として内蔵された受光素子を用いて、被検知体の位置を検出する場合には、その受光素子によって得られる受光データは、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、表示領域において黒表示を実施する場合には、ＴＦＴアレイ基板に設けられた受光素子は、被検知体から出射される可視光線を受光することが困難である。このため、正確に、位置を検出することが困難な場合がある。
【０００９】
このような不具合を改善するために、赤外線など、可視光線以外の非可視光線を用いる技術が提案されている。ここでは、赤外線などの非可視光線を、位置センサ素子として内蔵された受光素子が受光することによって、受光データを取得し、その取得したデータに基づいて、被検知体の位置を特定している（たとえば、特許文献１，特許文献２，特許文献３参照）。
【００１０】
また、この他に、可視光線を含む外光を受光する外光センサ素子として機能する受光素子を形成し、その外光センサ素子によって得られた受光データに基づいて、バックライトなどの照明装置が照明光を出射する際の動作を制御する技術が知られている。ここでは、外光センサ素子として機能する受光素子を表示パネルの表示領域の周囲に位置する周辺領域に形成している。そして、たとえば、その外光センサによって高い光強度の光が受光された場合には、照明装置が、より高い光強度の照明光を出射するように、照明装置の動作を制御している。一方で、外光センサによって低い光強度の光が受光された場合には、照明装置が、より低い光強度の照明光を出射するように、照明装置の動作を制御している。これにより、外光の影響によって、表示画像の品質が低下する不具合を改善することができると共に、消費電力の増加を抑制することができる。
【００１１】
【特許文献１】特開２００５−２７５６４４号公報
【特許文献２】特開２００４−３１８８１９号公報
【特許文献３】特開２００６−３０８１８６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上記においては、表示パネルの表示領域の周囲に位置する周辺領域に、外光センサ素子として機能する受光素子を形成しているため、表示領域に入射する外光の影響を高精度に調整することが困難な場合がある。このため、外光の影響によって、表示画像の品質が低下する不具合を改善することが容易ではない場合がある。また、外光などの光が表示パネルにおいて多重反射すると共に、迷光が発生する場合があるため、位置検出の精度が低下する場合がある。
【００１３】
このように、画像品質の低下や、位置検出精度の低下が生ずる場合がある。
【００１４】
したがって、本発明は、画像品質、位置検出精度の向上を実現可能な表示装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明に係る表示装置は、複数の画素が表示領域に配置されている表示パネルと、非可視光線を出射する非可視光源を有し、少なくとも非可視光線を含む照明光を、表示パネルの一方の面の側から表示領域へ出射する照明部と、表示領域に配置され、表示パネルの他方の面の側から入射する光を受光する外光センサ素子と、表示領域に複数配置され、表示パネルの他方の面の側において、非可視光線が被検知体によって反射された光を受光する位置センサ素子と、位置センサ素子の受光によって得られた受光データに基づいて、表示領域における前記被検知体の位置を検出する位置検出部と、外光センサ素子の受光によって得られた受光データに基づいて、照明部が照明光を出射する動作を制御する制御部と、を有し、制御部は、外光センサ素子の受光によって得られた受光データに基づいて、非可視光源が非可視光線を出射する動作を制御する非可視光源制御部を有する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、画像品質、位置検出精度の向上を実現可能な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】
【００１８】
本発明にかかる実施形態の一例について説明する。
【００１９】
＜実施形態１＞
[液晶表示装置の構成]
図１は、本発明にかかる実施形態１において、液晶表示装置１００の構成を示す断面図である。
【００２０】
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、データ処理部４００とを有する。各部について順次説明する。
【００２１】
液晶パネル２００は、アクティブマトリクス方式であって、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。
【００２２】
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に対面している。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。
【００２３】
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。
【００２４】
ここでは、液晶パネル２００は、透過型であって、図１に示すように、ＴＦＴアレイ基板２０１の側に位置するようにバックライト３００が配置されている。そして、液晶パネル２００は、ＴＦＴアレイ基板２０１において対向基板２０２に対面している面とは反対側の面に、バックライト３００から出射された照明光が照射される。この液晶パネル２００は、複数の画素（図示無し）が配置され、画像を表示する表示領域ＰＡを含む。そして、液晶パネル２００の背面側に設置されたバックライト３００が出射した照明光を、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において変調する。具体的には、ＴＦＴアレイ基板２０１において画素に対応するように、複数のＴＦＴが画素スイッチング素子（図示無し）として設けられている。そして、その画素スイッチング素子であるＴＦＴがスイッチング制御されることによって、背面から受けた照明光を変調する。そして、その変調された照明光が、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。
【００２５】
本実施形態においては、この液晶パネル２００は、いわゆるＩ／Ｏタッチパネルである。このため、詳細については後述するが、液晶パネル２００にてバックライト３００が設置された背面に対して反対側の正面に被検知体が接触または近接した際に、その被検知体の位置を検知するための位置センサ素子として、受光素子（図示無し）が形成されている。たとえば、フォトダイオードを含むように、この位置センサ素子が形成されており、たとえば、ユーザーの指やタッチペンなどの被検知体の位置の検知に用いられる。この位置センサ素子を構成する受光素子は、液晶パネル２００の正面側において、被検知体が反射する反射光を受光する。すなわち、対向基板２０２の側からＴＦＴアレイ基板２０１の側へ向かう反射光を受光する。そして、位置センサ素子を構成する受光素子は、光電変換することによって、受光データを生成する。
【００２６】
さらに本実施形態においては、液晶パネル２００は、詳細については後述するが、液晶パネル２００の正面側から入射する外光を受光する受光素子が、外光センサ素子（図示無し）として形成されている。たとえば、フォトダイオードを含むように、この外光センサ素子が形成されている。ここでは、外光センサ素子は、対向基板２０２の側からＴＦＴアレイ基板２０１の側へ向かう外光を受光する。そして、外光センサ素子を構成する受光素子は、光電変換することによって、受光データを生成する。
【００２７】
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に照明光を出射する。ここでは、バックライト３００は、図１に示すように、光源３０１と、その光源３０１から照射された光を拡散することよって面状の光に変換する導光板３０２とを有しており、液晶パネル２００の表示領域ＰＡの全面に平面光を照射する。具体的には、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に対面している面とは反対側の面に、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の側へ向かうように平面光を照明する。
【００２８】
本実施形態においては、バックライト３００の光源３０１は、図１に示すように、たとえば、可視光源３０１ａと、赤外光源３０１ｂとを有する。可視光源３０１ａと赤外光源３０１ｂとのそれぞれは、導光板３０２の両端に設けられ、可視光線と非可視光線とを照明光として出射する。具体的には、可視光源３０１ａは、白色ＬＥＤであり、導光板３０２の一端に設けられており、白色の可視光線を照射面から照射する。また、赤外光源３０１ｂは、赤外ＬＥＤであり、導光板３０２の他端において照射面が可視光源３０１ａの照射面に対面するように設けられており、赤外光線を照射面から照射する。そして、可視光源３０１ａから照射された白色の可視光線と、赤外光源３０１ｂから照射された赤外光線とが、導光板３０２において拡散され、平面光として、液晶パネル２００の背面に照射される。
【００２９】
データ処理部４００は、図１に示すように、制御部４０１と、位置検出部４０２とを有する。データ処理部４００は、コンピュータを含み、プログラムによってコンピュータが各部として動作するように構成されている。
【００３０】
データ処理部４００の制御部４０１は、コンピュータを含み、液晶パネル２００とバックライト３００との動作を制御するように構成されている。制御部４０１は、液晶パネル２００に制御信号を供給することによって、液晶パネル２００に複数設けられた画素スイッチング素子（図示無し）の動作を制御し、液晶パネル２００の表示領域ＰＡに画像を表示する。たとえば、線順次駆動を実行させて、画像を表示する。
【００３１】
このほかに、制御部４０１は、液晶パネル２００に制御信号を供給することによって、液晶パネル２００に複数設けられた受光素子である位置センサ素子の動作を制御し、その位置センサ素子から受光データを収集する。たとえば、線順次駆動を実行させて、受光データを収集する。
【００３２】
さらに、制御部４０１は、液晶パネル２００に制御信号を供給することによって、液晶パネル２００に複数設けられた受光素子である外光センサ素子の動作を制御し、その外光センサ素子から受光データを収集する。
【００３３】
また、制御部４０１は、バックライト３００に制御信号を供給することによって、バックライト３００の動作を制御し、バックライト３００から照明光を照射する。
【００３４】
ここでは、制御部４０１は、外光センサ素子の受光によって得られた受光データに基づいて、バックライト３００が照明光を出射する動作を制御する。
【００３５】
詳細については後述するが、本実施形態では、外光センサ素子の受光によって得られた受光データにおいて、受光した光の照度が大きい場合には、大きな電力をバックライト３００へ供給して、バックライト３００に、より大きな照度の照明光を照射させる。一方で、受光した光の照度が小さい場合には、上記よりも小さな電力をバックライト３００へ供給して、バックライト３００に、より小さな照度の照明光を照射させる。
【００３６】
データ処理部４００の位置検出部４０２は、液晶パネル２００に位置センサ素子として複数設けられた受光素子から収集した受光データに基づいて、液晶パネル２００の表示領域において、被検知体が接触または近接した位置を検出する。
【００３７】
[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。
【００３８】
図２は、本発明にかかる実施形態１において、液晶パネル２００を示す平面図である。
【００３９】
図２に示すように、液晶パネル２００は、表示領域ＰＡと、周辺領域ＣＡとを有する。
【００４０】
液晶パネル２００において表示領域ＰＡ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おり、画像を表示する。
【００４１】
ここでは、画素Ｐは、詳細については後述するが、画素スイッチング素子（図示無し）が形成されている。また、画素Ｐは、位置センサ素子または外光センサ素子である受光素子（図示無し）を含むように形成されている。
【００４２】
図３は、本発明にかかる実施形態１において、位置センサ素子または外光センサ素子として、表示領域ＰＡに受光素子を配置した様子を模式的に示す平面図である。
【００４３】
本実施形態においては、図３に示すように、位置センサ素子３２ａと外光センサ素子３２ｂとして機能する受光素子３２は、位置センサ素子３２ａと外光センサ素子３２ｂとのそれぞれが、市松状になるように表示領域ＰＡに配置されている。すなわち、位置センサ素子３２ａと外光センサ素子３２ｂとのそれぞれは、水平方向ｘと垂直方向ｙとのそれぞれにおいて、交互に並ぶように配置されている。
【００４４】
液晶パネル２００において周辺領域ＣＡは、図２に示すように、表示領域ＰＡの周辺を囲うように設けられている。この周辺領域ＣＡにおいては、選択スイッチ１２と、垂直ドライバ１３と、ディスプレイドライバ１４と、センサドライバ１５とが形成されている。これらの各回路は、たとえば、上記の画素スイッチング素子として機能するＴＦＴと、位置センサ素子３２ａとして機能する受光素子３２と同様にして形成された半導体素子によって、各回路が構成されている。そして、この各回路は、表示領域ＰＡに設けられた画素スイッチング素子（図示無し）を駆動し、画像表示を実行すると共に、表示領域ＰＡに設けられた受光素子３２を駆動し、受光データを収集する。
【００４５】
具体的には、ディスプレイドライバ１４から供給される駆動信号に基づいて、選択スイッチ１２および垂直ドライバ１３が、表示領域ＰＡに画素Ｐごとに設けられた画素スイッチング素子（図示無し）を線順次に駆動し、画像表示を実施する。
【００４６】
また、センサドライバ１５から供給される駆動信号に基づいて、選択スイッチ１２および垂直ドライバ１３が、表示領域ＰＡにおいて位置センサ素子３２ａとして設けられた受光素子３２から受光データを読み出し、位置検出部４０２へ出力する。そして、液晶パネル２００の表示領域ＰＡにユーザーの指やタッチペンなどの被検知体が接触または近接した位置を、その位置センサ素子３２ａから出力される受光データに基づいて、位置検出部４０２が検出する。
【００４７】
同様に、センサドライバ１５から供給される駆動信号に基づいて、選択スイッチ１２および垂直ドライバ１３が、表示領域ＰＡにおいて外光センサ素子３２ｂとして設けられた受光素子３２から受光データを読み出し、制御部４０１へ出力する。そして、バックライト３００が照明光を出射する動作を、その外光センサ素子３２ｂから出力される受光データに基づいて、制御部４０１が制御する。
【００４８】
[液晶パネルの表示領域の構成]
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に設けられた画素Ｐ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に設けられた画素Ｐ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であって、図３において、受光素子３２が位置センサ素子３２ａとして形成されている部分を示している。
【００４９】
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、シール材（図示無し）で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。
【００５０】
また、図４と図５とに示すように、液晶パネル２００は、画素Ｐにおいて、光透過領域ＴＡと遮光領域ＲＡとを含む。
【００５１】
光透過領域ＴＡにおいては、バックライト３００から出射された照明光が、ＴＦＴアレイ基板２０１の側から対向基板２０２の側へ透過する。ここでは、光透過領域ＴＡには、図３と図４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から出射された照明光が着色されて、ＴＦＴアレイ基板２０１の側から対向基板２０２の側へ透過する。
【００５２】
一方で、遮光領域ＲＡにおいては、図４と図５とに示すように、ブラックマトリクス層２１Ｋが形成されており、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。
【００５３】
そして、この遮光領域ＲＡにおいては、図４と図５とに示すように、受光領域ＳＡが形成されている。
【００５４】
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が位置センサ素子３２ａとして形成されている。具体的には、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、位置センサ素子３２ａが受光するように形成されている。この受光素子３２である位置センサ素子３２ａは、図４に示すように、液晶パネル２００の正面側において、ユーザーの指などの被検知体によって反射された反射光を、対向基板２０２の側から受光する。
【００５５】
液晶パネル２００の各部について説明する。
【００５６】
ＴＦＴアレイ基板２０１について下記に示す。
【００５７】
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、位置センサ素子３２ａと、画素電極６２とが形成されている。
【００５８】
なお、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。図示を省略しているが、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においては、位置センサ素子３２ａ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。
【００５９】
ＴＦＴアレイ基板２０１の各部について示す。
【００６０】
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。
【００６１】
図６は、本発明にかかる実施形態１において、画素スイッチング素子３１の断面を拡大して示す断面図である。
【００６２】
図６に示すように、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、ＬＤＤ（Ｌｉｇｈｔｌｙ  Ｄｏｐｅｄ  Ｄｒａｉｎ）構造のボトムゲート型ＴＦＴとして形成されている。
【００６３】
具体的には、画素スイッチング素子３１において、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。
【００６４】
また、画素スイッチング素子３１において、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。
【００６５】
また、画素スイッチング素子３１において、半導体層４８は、たとえば、低温ポリシリコンで形成されている。そして、半導体層４８においては、図６に示すように、ゲート電極４５に対応するようにチャネル形成領域４８Ｃが形成されると共に、そのチャネル形成領域４８Ｃを挟むように一対のソース・ドレイン領域４８Ａ，４８Ｂが形成されている。この一対のソース・ドレイン領域４８Ａ，４８Ｂは、チャネル形成領域４８Ｃを挟むように一対の低濃度不純物領域４８ＡＬ，４８ＢＬが形成されている。そして、さらに、その低濃度不純物領域４８ＡＬ，４８ＢＬよりも不純物の濃度が高い一対の高濃度不純物領域４８ＡＨ，４８ＢＨが、その一対の低濃度不純物領域４８ＡＬ，４８ＢＬを挟むように形成されている。
【００６６】
そして、画素スイッチング素子３１において、ソース電極５３とドレイン電極５４とのそれぞれは、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。
【００６７】
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。
【００６８】
位置センサ素子３２ａは、受光素子３２であって、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、位置センサ素子３２ａ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。この位置センサ素子３２ａは、たとえば、ＰＩＮ構造のフォトダイオードを含むＰＩＮセンサであって、コントロール電極４３と、コントロール電極４３上に設けられた絶縁膜４６ｓと、絶縁膜４６ｓを介してコントロール電極４３に対面する半導体層４７とを含む。そして、位置センサ素子３２ａ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、受光データを生成し、読み出される。
【００６９】
具体的には、位置センサ素子３２ａにおいて、コントロール電極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、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、低温ポリシリコンで形成されており、図４では図示を省略しているが、ｐ層とｎ層の間に高抵抗のｉ層が介在したＰＩＮ構造になるように構成されている。そして、アノード電極５１とカソード電極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。
【００７０】
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。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。
【００７１】
対向基板２０２について示す。
【００７２】
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。
【００７３】
対向基板２０２の各部について示す。
【００７４】
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から出射された照明光を着色する。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。対向電極２３は、複数の画素電極６２に対面しており、共通電極として機能する。
【００７８】
液晶層２０３について示す。
【００７９】
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。たとえば、液晶層２０３は、液晶分子が垂直配向するように形成されている。
【００８０】
なお、液晶パネル２００については、上記の他に、図７に示すように、応用例として、横電界モードの一種である、ＦＦＳ（Ｆｉｅｌｄ  Ｆｒｉｎｇｅ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）構造を適用できる。ここでは、液晶層２０３においては、液晶分子は水平配向するように形成される。そして、上記の対向電極２３に変わって、共通電極２３ｃがＴＦＴアレイ基板２０１に、たとえば、ＩＴＯで形成されている。そして、その共通電極２３ｃを被覆するように層間絶縁膜Ｓｚが形成され、その層間絶縁膜Ｓｚ上に、画素電極６２が形成されている。すなわち、画素電極６２と共通電極２３ｃとの両者が、ＴＦＴアレイ基板２０１に形成されており、横電界によって液晶層２０３に電圧を印加するように構成されている。
【００８１】
図８と図９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に設けられた画素Ｐの概略を模式的に示す断面図である。図８と図９は、図４と同様に、図５においてＸ１−Ｘ２部分に対応する部分であるが、図４の場合と異なり、受光素子３２が、位置センサ素子３２ａではなく、外光センサ素子３２ｂとして形成されている部分を示している。また、図８は、図３に示す複数の外光センサ素子３２ｂの一部である第１の外光センサ素子３２ｂａについて示している。そして、図９は、図３に示す複数の外光センサ素子３２ｂにおいて、図８に示した第１の外光センサ素子３２ｂａとは別に形成された第２の外光センサ素子３２ｂｂについて示している。
【００８２】
図８と図９とに示すように、本実施形態においては、外光センサ素子３２ｂとして、第１の外光センサ素子３２ｂａと第２の外光センサ素子３２ｂｂとを形成する。
【００８３】
図８に示すように、第１の外光センサ素子３２ｂａは、図４に示した位置センサ素子３２ａ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、絶縁層４２を介して形成されている。具体的には、第１の外光センサ素子３２ｂａは、図８に示すように、たとえば、ＰＩＮセンサであって、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。そして、第１の外光センサ素子３２ｂａは、受光領域ＳＡから外光として入射する自然光を受光して、光電変換することによって、受光データを生成する。
【００８４】
図９に示すように、第２の外光センサ素子３２ｂｂは、図４に示した位置センサ素子３２ａ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、絶縁層４２を介して形成されている。たとえば、第２の外光センサ素子３２ｂｂは、上記の第１の外光センサ素子３２ｂａ（図９では図示を省略している）に対して、水平方向ｘにて隣接して並ぶように設けられている。具体的には、第２の外光センサ素子３２ｂｂは、図９に示すように、たとえば、ＰＩＮセンサであって、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。しかし、対向基板２０２にて第２の外光センサ素子３２ｂｂに対応する領域には、位置センサ素子３２ａ，第１の外光センサ素子３２ｂａの場合と異なり、受光領域ＳＡが設けておらず、対向基板２０２の側からＴＦＴアレイ基板２０１の側へ向う光が遮光される。このため、第２の外光センサ素子３２ｂｂは、遮光領域ＲＡにおいて漏れた光を受光し、光電変換することによって、受光データを生成する。
【００８５】
[制御部の構成]
【００８６】
図１０は、本発明にかかる実施形態１において、制御部４０１の主要部と、他の部材とのデータの入出力を概念的に示すブロック図である。
【００８７】
図１０に示すように、本実施形態では、制御部４０１は、可視光源制御部４１１と赤外光源制御部４１２を含む。つまり、制御部４０１においては、コンピュータがプログラムによって、可視光源制御部４１１と赤外光源制御部４１２として機能するように構成されている。
【００８８】
制御部４０１の可視光源制御部４１１は、図１０に示すように、外光センサ素子３２ｂの受光によって得られた受光データＤに基づいて、バックライト３００の可視光源３０１ａを制御して、可視光源３０１ａに可視光線を出射させるように構成されている。
【００８９】
図１０に示すように、可視光源制御部４１１は、可視光線ＶＲと赤外光線ＩＲとを含む外光ＧＨを外光センサ素子３２ｂが受光することによって得られた受光データＤを受ける。詳細にてついては後述するが、本実施形態では、この受光データＤは、外光センサ素子３２ｂを構成する第１の外光センサ素子３２ｂａと第２の外光センサ素子３２ｂｂとのそれぞれにて得られた受光データを用いて生成される。その後、可視光源制御部４１１は、その受光データＤに応じて、可視光源３０１ａに制御データＣＴａを出力する。ここでは、可視光源制御部４１１は、受光した光の照度が大きい場合には、可視光源３０１ａが、より大きな輝度の可視光線を照射し、受光した光の照度が小さい場合には、可視光源３０１ａが、より小さな輝度の可視光線を照射するように制御する。
【００９０】
たとえば、可視光源制御部４１１においては、受光データＤと、可視光源３０１ａに供給する電力値を示す制御データＣＴａとを互いに関連付けたルックアップテーブルを、メモリ（図示なし）が記憶している。そして、可視光源制御部４１１は、このルックアップテーブルを用いて、可視光源制御部４１１が制御する。具体的には、可視光源制御部４１１は、受光データＤを得た後に、その受光データＤに対応する制御データＣＴａをルックアップテーブルから抽出するデータ処理を実施する。そして、可視光源制御部４１１は、その抽出した制御データＣＴａに基づいて、可視光源３０１ａの動作を制御する。
【００９１】
制御部４０１の赤外光源制御部４１２は、図１０に示すように、外光センサ素子３２ｂの受光によって得られた受光データＤに基づいて、バックライト３００の赤外光源３０１ｂが赤外光線を出射する動作を制御するように構成されている。
【００９２】
図１０に示すように、赤外光源制御部４１２は、可視光線ＶＲと赤外光線ＩＲとを含む外光ＧＨを外光センサ素子３２ｂが受光することによって得られた受光データＤを受ける。その後、赤外光源制御部４１２は、その受光データＤに応じて、赤外光源３０１ｂに制御データＣＴｂを出力する。ここでは、赤外光源制御部４１２は、受光した光の照度が大きい場合には、赤外光源３０１ｂが、より大きな輝度の赤外光線を照射し、受光した光の照度が小さい場合には、赤外光源３０１ｂが、より小さな輝度の赤外光線を照射するように制御する。
【００９３】
たとえば、赤外光源制御部４１２においては、赤外光源３０１ｂに供給する電力値を示す制御データＣＴｂと、受光データＤとを互いに関連付けたルックアップテーブルを、メモリ（図示なし）が記憶している。そして、赤外光源制御部４１２は、このルックアップテーブルを用いて、可視光源制御部４１１が制御する。具体的には、赤外光源制御部４１２は、受光データＤを得た後に、その受光データＤに対応する制御データＣＴｂをルックアップテーブルから抽出するデータ処理を実施する。そして、赤外光源制御部４１２は、その抽出した制御データＣＴｂに基づいて、赤外光源３０１ｂの動作を制御する。
【００９４】
[画像表示動作]
以下より、上記の液晶表示装置１００において、画像を表示する際の動作について説明する。
【００９５】
図１１は、本発明に係る実施形態１において、画像を表示する際の動作を説明するための回路図である。
【００９６】
図１１に示すように、画素スイッチング素子３１および補助容量素子Ｃｓは、図１１に示すように、表示領域ＰＡにおいて垂直方向ｙに延在するデータ線Ｓ１と、表示領域ＰＡにおいて水平方向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１１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のソース電極に接続されている。そして、図１１に示すように、ゲート線Ｇ１が垂直ドライバ１３に接続され、データ線Ｓ１が水平ドライバとして機能する選択スイッチ１２に接続されている。
【００９７】
このため、画像を表示する際には、垂直ドライバ１３からゲート線Ｇ１に選択パルスが供給されて画素スイッチング素子３１がオン状態にされる。そして、これと共に、選択スイッチ１２からデータ線Ｓ１に映像信号が供給されて、画素スイッチング素子３１が、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。つまり、液晶層２０３に電圧を印加する。これにより、液晶層２０３において液晶分子の向きが変化し、バックライトから出射された照明光が変調されて透過されるため、液晶パネルの正面にて画像表示が実施される。
【００９８】
[位置検出動作]
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。
【００９９】
図１２は、本発明に係る実施形態１において、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様子を示す断面図である。
【０１００】
ユーザーの指などの被検知体Ｆが表示領域ＰＡに接触もしくは移動された場合には、図１２に示すように、その被検知体Ｆによって反射された反射光を、液晶パネル２００に形成された位置センサ素子３２ａが受光する。
【０１０１】
ここでは、バックライト３００が可視光線ＶＲと赤外光線ＩＲとを含む照明光Ｒを、平面光として、液晶パネル２００の背面に照射する。そして、その照明光Ｒは、液晶パネル２００を介して被検知体Ｆに照射され、被検知体Ｆによって反射される。そして、その被検知体Ｆによって反射された反射光Ｈを、位置センサ素子３２ａが受光する。
【０１０２】
このとき、照明光Ｒにおいて可視光線ＶＲは、液晶パネル２００の各部において吸収され、その強度が低下した状態で、位置センサ素子３２ａによって受光される。これに対して、照明光Ｒにおいて赤外光線ＩＲは、液晶パネル２００の各部において吸収される割合が可視光線ＶＲよりも小さいため、可視光線ＶＲよりも大きな強度で、位置センサ素子３２ａによって受光される。
【０１０３】
そして、その受光した光の強度に応じた信号強度の受光データを位置センサ素子３２ａが生成後、周辺回路によって受光データが読み出される。そして、その受光データが読み出された位置センサ素子３２ａの位置と、その位置センサ素子３２ａから読み出された受光データの信号強度とのそれぞれに基づいて、被検知体Ｆが表示領域ＰＡに接触した位置が、位置検出部４０２（図１参照）によって検出される。
【０１０４】
図１３は、本発明に係る実施形態１において、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を説明するための回路図である。図１４は、本発明に係る実施形態１において、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ために設けられた位置センサ回路の構成を模式的に示す平面図である。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、各部材を結合するコンタクトの位置を示している。
【０１０５】
図１３と図１４に示すように、本実施形態においては、受光素子である位置センサ素子３２ａの他に、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とが表示領域ＰＡに設けられている。ここでは、位置センサ素子３２ａ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とによって、位置センサ回路が構成されている。
【０１０６】
ここで、受光素子である位置センサ素子３２ａにおいて、コントロール電極４３は、アルミニウム（Ａｌ）によって形成された電源電圧配線ＨＤに接続されており、電源電圧ＶＤＤが供給される。また、アノード電極５１は、フローティングディフュージョンＦＤに接続されている。また、カソード電極５２は、電源電圧配線ＨＤに接続されており、電源電圧ＶＤＤが供給される。
【０１０７】
また、リセットトランジスタ３３は、たとえば、モリブデンのゲート電極と多結晶シリコンの半導体層とを含むＴＦＴである。リセットトランジスタ３３は、アルミニウム（Ａｌ）によって形成された基準電圧配線ＨＳに、一方の端子が接続され、基準電圧ＶＳＳが供給される。また、リセットトランジスタ３３は、他方の端子がフローティングディフュージョンＦＤに接続されている。そして、ゲート電極は、アルミニウム（Ａｌ）によって形成されたリセット信号配線ＨＲに接続されており、リセット信号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の電位をリセットするように構成されている。
【０１０８】
また、増幅トランジスタ３５は、たとえば、モリブデンのゲート電極と多結晶シリコンの半導体層とを含むＴＦＴであって、電源電圧配線ＨＤに一方の端子が接続されており、電源電圧ＶＤＤが供給される。そして、増幅トランジスタ３５は、他方の端子が選択トランジスタ３６に接続されている。また、増幅トランジスタ３５においては、ゲート電極がフローティングディフュージョンＦＤに接続されており、ソースフォロア回路を構成している。
【０１０９】
また、選択トランジスタ３６は、たとえば、モリブデンのゲート電極と多結晶シリコンの半導体層とを含むＴＦＴであって、一方の端子が増幅トランジスタ３５に接続され、他方の端子がデータ線Ｓ２に接続されている。また、ゲート電極は、アルミニウム（Ａｌ）によって形成された読出し配線ＨＲｅに接続されており、読み出し信号（Ｒｅａｄ）が供給される。選択トランジスタ３６は、ゲート電極に読み出し信号が供給されると、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受光データを、データ線Ｓ２に出力するように構成されている。
【０１１０】
また、ここでは、フローティングディフュージョンＦＤと、基準電圧ＶＳＳが供給される基準電圧配線ＨＳとの間において、静電容量３４が生じ、これ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ＦＤの電圧が変化するように構成されている。
【０１１１】
本実施形態では、センサドライバ１５が駆動信号を選択スイッチ１２と垂直ドライバ１３に出力して位置センサ回路を駆動させ、表示領域ＰＡに位置センサ素子３２ａとして設けられた受光素子３２から受光データを読み出して、位置検出部４０２へ出力する。（図１，図２参照）。具体的には、垂直ドライバ１３が、リセット信号配線ＨＲを介してリセット信号（Ｒｅｓｅｔ）を順次供給し、さらに、読出し配線ＨＲｅを介して、読み出し信号（Ｒｅａｄ）を順次供給する。そして、選択スイッチ１２がデータ線Ｓ２を介して受光データを順次読み出す。そして、液晶パネル２００の表示領域ＰＡにユーザーの指やタッチペンなどの被検知体が接触または近接した位置を、その位置センサ素子３２ａから出力される受光データに基づいて、位置検出部４０２が検出する。
【０１１２】
[バックライト制御動作]
以下より、上記の液晶表示装置１００において、外光を検知し、バックライト３００を制御する際の動作について説明する。
【０１１３】
図１５は、本発明にかかる実施形態１において、外光センサ素子が外光を検知する際の動作を説明するための回路図である。
【０１１４】
図１５に示すように、本実施形態においては、受光領域ＳＡから入射する外光を受光する第１の外光センサ素子３２ｂａによる受光データと、遮光領域ＲＡにおいて漏れた光を受光する第２の外光センサ素子３２ｂｂによる受光データとを用いて、外光を検知する。また、第１の外光センサ素子３２ｂａと第２の外光センサ素子３２ｂｂとを切り替えるスイッチＳＷ１，ＳＷ２と、コンパレータ（ｃｏｍｐａｒａｔｏｒ）ＣＰと、差分演算回路ＳＥとを、センサドライバ１５（図２参照）が有している。ここでは、第１の外光センサ素子３２ｂａによる受光データと、第２の外光センサ素子３２ｂｂによる受光データとの出力を、スイッチＳＷ１，ＳＷ２が切り替えて、同じコンパレータＣＰを用いて、時分割で読み出す。そして、その第１の外光センサ素子３２ｂａによる受光データと、第２の外光センサ素子３２ｂｂによる受光データとの差分データを、差分演算回路ＳＥが出力する。このため、コンパレータＣＰの誤差を除去することが可能となり、さらには回路面積削減の効果を得ることもできる。
【０１１５】
具体的には、先ず、第１の外光センサ素子３２ｂａのスイッチＳＷ１をＯＦＦとし、第２の外光センサ素子３２ｂｂのスイッチＳＷ２をＯＮにする。この状態で、第２の外光センサ素子３２ｂｂのリセットを、１度、ＯＮ／ＯＦＦして、光を検出して受光データを得る。第２の外光センサ素子３２ｂｂは、遮光されているので、遮光時の暗電流を計測することになり、その受光データは、コンパレータＣＰに送信される。
【０１１６】
そして、その第２の外光センサ素子３２ｂｂの受光開始による受光データの検出値が、所定の基準値を超えるまでの時間（例えば、ステップ数）を、差分演算回路ＳＥがカウントして、メモリに記憶する。
【０１１７】
次に、第２の外光センサ素子３２ｂｂのスイッチＳＷ２を、ＯＦＦとし、第１の外光センサ素子３２ｂａのスイッチＳＷ１を、ＯＮにする。この状態で、第１の外光センサ素子３２ｂａのリセットを、１度、ＯＮ／ＯＦＦして、光を検出し、受光データを得る。第１の外光センサ素子３２ｂａは、遮光されておらず、外光を受けることができるので、明光時の電流を計測することになる。そして、その受光データは、コンパレータＣＰに送信される。
【０１１８】
そして、その第１の外光センサ素子３２ｂａの受光開始による受光データの検出値が、所定の基準値を超えるまでの時間（例えば、ステップ数）を、差分演算回路ＳＥがカウントして、メモリに記憶する。
【０１１９】
次に、差分演算回路ＳＥのメモリに記憶された第１の外光センサ素子３２ｂａの検出結果と、第２の外光センサ素子３２ｂｂの検出結果とを読み出す。そして、差分演算回路ＳＥが、第１の外光センサ素子３２ｂａの検出結果から、第２の外光センサ素子３２ｂｂの検出結果を差し引く差分演算処理を行い、差分データを出力する。つまり、明光時の検出結果から暗電流の分を差し引いた差分データを出力する。
【０１２０】
そして、この差分データを外光センサ素子３２ｂにて得られる受光データＤとして、制御部４０１が受けて（図１０参照）、バックライト３００の動作を制御する。具体的には、差分データが大きい場合には、受光した外光の強度が大きいため、バックライト３００が、より大きな強度の照明光を照射するように制御する。一方で、差分データが小さい場合には、受光した光の強度が小さいため、バックライト３００が、より小さな強度の照明光を照射するように制御する。このように、２つの外光センサ素子３２ｂａ，３２ｂｂのそれぞれによって得られた受光データを、一つのコンパレータＣＰによって比較し、その値を用いて差分することによって得られた差分データに基づいて、制御部４０１がバックライト３００の動作を制御する。このため、コンパレータＣＰの特性のバラツキによる影響を受けることなく、Ｓ／Ｎ比が向上するので、正確に、光量検出を行うことが可能となる。
【０１２１】
本実施形態においては、上述の図１０にて示したように、外光センサ素子３２ｂの受光データＤとして得た上記の差分データに基づいて、バックライト３００の赤外光源３０１ｂの動作を制御する。
【０１２２】
たとえば、受光した外光の照度が大きい場合には、赤外光源３０１ｂが、より大きな輝度の赤外光線を照射するように、赤外光源制御部４１２が制御を実施する。一方で、受光した外光の照度が小さい場合には、赤外光源３０１ｂが、より小さな輝度の赤外光線を照射するように、赤外光源制御部４１２が制御を実施する。
【０１２３】
図１６は、本発明にかかる実施形態１において、受光した外光の照度Ｌ（ｌｘ）と、バックライト３００の赤外光源３０１ｂの消費電力Ｗ（ｍＷ）との関係を示す図である。ここでは、液晶パネルが３．５型ＷＶＧＡの場合について概算した値を示している。
【０１２４】
図１６に示すように、たとえば、外光の照度Ｌが１００ｌｘの場合には、バックライト３００の赤外光源３０１ｂへ５０ｍＷの電力を供給する。また、たとえば、外光の照度Ｌが１００００ｌｘの場合には、バックライト３００の赤外光源３０１ｂへ１２５ｍＷの電力を供給する。このように、外光センサ素子３２ｂの検出限界以下の光量で、外光が入射する稼動領域（たとえば、１００〜１００００００ｌｘ以下の領域）の場合には、光量に対応させて、バックライト３００の赤外光源３０１ｂへ電力を供給する。なお、外光センサ素子３２ｂの検出限界を超えた光量の光が、外光から供給される飽和輝度領域（たとえば、１０００００ｌｘを超えた領域）の場合には、たとえば、３００ｍＷの一定な電力を供給する。
【０１２５】
さらに、本実施形態では、バックライト３００の赤外光源３０１ｂの他に、上記のようにして外光センサ素子３２ｂの受光データＤとして得た差分データに基づいて、バックライト３００の可視光源３０１ａの動作を、可視光源制御部４１１が制御を実施する。図示を省略しているが、受光した光の照度が大きい場合には、可視光源３０１ａが、より大きな輝度の可視光線を照射し、受光した光の照度が小さい場合には、可視光源３０１ａが、より小さな輝度の可視光線を照射するように制御する。
【０１２６】
以上のように、本実施形態においては、図３に示したように、第１の外光センサ素子３２ｂａおよび第２の外光センサ素子３２ｂｂを含む外光センサ素子３２ｂを、表示領域ＰＡに配置している。このため、本実施形態では、外光センサ素子３２ｂを周辺領域ＣＡに設けた場合と比較して、Ｓ／Ｎ比が向上される。
【０１２７】
図１７は、本発明にかかる実施形態１において、外光センサ素子３２ｂを表示領域ＰＡに形成した場合と、周辺領域ＣＡに形成した場合とにおいて得られる受光データの強度を示す図である。図１７において、横軸は、外光の照度（ｌｘ）を示しており、縦軸は、その外光において外光センサ素子３２ｂが受光することによって得られた受光データを示している。この図１７においては、外光センサ素子３２ｂを表示領域ＰＡに形成した場合を実線で示し、周辺領域ＣＡに形成した場合を破線で示している。
【０１２８】
図１７に示すように、たとえば、１０００ｌｘの外光が入射した際には、外光センサ素子３２ｂを周辺領域ＣＡに形成した場合には、約１００ｌｘの照度に対応した受光データが得られる。これに対して、外光センサ素子３２ｂを表示領域ＰＡに形成した場合には、約１０００ｌｘの照度に対応した受光データが得られる。このように、外光センサ素子３２ｂを表示領域ＰＡに設けることによって、高い強度の光を受光できる。
【０１２９】
図１８から図２０は、本発明にかかる実施形態１において、外光センサ素子３２ｂを表示領域ＰＡに形成した場合と、周辺領域ＣＡに形成した場合とにおいて、外光が入射する様子を示す図である。ここで、図１８は、上面図である。図１９と図２０は、側面の一部を示す側面図である。
【０１３０】
図１８と図１９とに示すように、液晶パネル２００の正面には、光見切り板ＨＭが配置されている。この光見切り板ＨＭは、光を遮光する遮光材料によって形成されている。そして、光身切り板ＨＭは、表示領域ＰＡに対応する部分が開口しており、周辺領域ＣＡの一部を被覆するように配置されている。このため、図１８（ａ），図１９（ａ）に示すように、外光センサ素子３２ｂが周辺領域ＣＡに配置された場合には、光見切り板ＨＭによって外光センサ素子３２ｂへ入射する光の一部が遮光される場合がある。具体的には、図１８（ａ），図１９（ａ）に示すように、たとえば、左側から外光センサ素子３２ｂへ入射する光が遮光され、右側から外光センサ素子３２ｂへ入射する光のみを、外光センサ素子３２ｂが受光することになる。一方で、図１８（ｂ），図１９（ｂ）に示すように、外光センサ素子３２ｂが表示領域ＰＡに配置された場合には、光見切り板ＨＭによって外光センサ素子３２ｂへ入射する光が遮光されない。
【０１３１】
また、図２０に示すように、液晶パネル２００の対向基板２０２においては、遮光ブラック層ＢＫが設けられている。この遮光ブラック層ＢＫは、ブラックマトリクス層２１Ｋと同様に形成されており、光を遮光する。そして、遮光ブラック層ＢＫは、光見切り板ＨＭと同様に、周辺領域ＣＡの一部を被覆するように設けられている。このため、図２０（ａ）に示すように、外光センサ素子３２ｂが周辺領域ＣＡに配置された場合には、遮光ブラック層ＢＫによって外光センサ素子３２ｂへ入射する光の一部が遮光される場合がある。具体的には、図２０（ａ）に示すように、たとえば、左側から外光センサ素子３２ｂへ入射する光が遮光され、右側から外光センサ素子３２ｂへ入射する光のみを、外光センサ素子３２ｂが受光することになる。一方で、図２０（ｂ）に示すように、外光センサ素子３２ｂが表示領域ＰＡに配置された場合には、遮光ブラック層ＢＫによって外光センサ素子３２ｂへ入射する光が遮光されない。
【０１３２】
よって、本実施形態は、上述したように、外光センサ素子３２ｂを表示領域ＰＡに設けることによって、高い強度の光を受光できる。
【０１３３】
したがって、本実施形態は、表示領域ＰＡに入射する外光の影響を高精度に調整することが容易にできるため、外光の影響によって、表示画像の品質が低下する不具合の発生を防止できる。
【０１３４】
より具体的には、本実施形態では、上述したように、可視光線を含む外光を受光する外光センサ素子３２ｂを表示領域ＰＡに配置し、その外光センサ素子３２ｂが、外光の輝度に比例した信号振幅を、電圧、もしくは、電流値として検出する。その後、その検出データを用いて、制御部４０１が、バックライト３００の輝度調整を行う。一般に、外光、特に、太陽光が差し込む環境においては、表示領域ＰＡにおける反射によって、画像を認識することが困難な場合がある。しかし、本実施形態では、たとえば、その反射輝度以上の輝度の光を、出射光として出射するように、バックライト３００の可視光源３０１ａを制御する。このため、表示画像の品質が低下する不具合の発生を防止できる。
【０１３５】
また、暗闇等のように、外光が暗い状態においては、画質低下の発生が抑制されるが、この場合には、バックライト３００の可視光源３０１ａが照明光として照射する可視光線について、その輝度を落とすように制御している。つまり、本実施形態では、外光を外光センサ素子３２ｂが受光後、たとえば、外光の強さが高い屋外での使用のときには、バックライト輝度を上げるようにバックライトの動作を制御する。一方で、屋内などのように外光の強さが低い環境で使用する場合には、バックライト輝度が低い状態になるように、バックライトの動作を制御する。このため、本実施形態は、上記の効果の他に、消費電力を削減することができる。
【０１３６】
また、本実施形態では、外光などの光が表示パネルにおいて多重反射すると共に、迷光が発生することを防止できるので、位置検出の精度を向上させることができる。そして、本実施形態は、抵抗式のタッチパネルを設けないので、全体の厚さを薄くできる。
【０１３７】
さらに、本実施形態では、外光センサ素子３２ｂが受光することによって得られた受光データに基づいて、赤外光源３０１ｂが赤外光線を出射する動作を、制御部４０１が制御する。ここでは、上述したように、受光した光の照度が大きい場合には、赤外光源３０１ｂが、より大きな輝度の赤外光線を照射し、受光した光の照度が小さい場合には、赤外光源３０１ｂが、より小さな輝度の赤外光線を照射するように制御する（図１６参照）。このため、本実施形態は、さらに、液晶表示装置の消費電力を削減できるメリットがある。
【０１３８】
図２１は、本発明にかかる実施形態１において、時刻Ｔと、バックライト３００の赤外光源３０１ｂの消費電力Ｗ（ｍＷ）との関係を示す図である。ここでは、液晶パネルが３．５型ＷＶＧＡの場合について概算した値を示している。
【０１３９】
一般に、自然光においては、赤外光線が、可視光線と同等な光強度で含まれている。このため、たとえば、時刻が１２：００付近においては、指などの被検知体にて赤外光線が反射した光よりも大きな強度の赤外光線を含む自然光が、位置センサ素子３２ａに入射する場合があり、被検知体の位置検出を高精度に実施することが困難な場合がある。このため、本実施形態では、図２１に示すように、外光センサ素子３２ｂが受光することによって得られた受光データに基づいて、大きな電力（たとえば、３００ｍＷ）を赤外光源３０１ｂへ供給する。
【０１４０】
これに対して、時刻が０：００〜１２：００，１８：００〜２４：００においては、自然光は、光強度が小さく、また、屋内での使用がなされる場合が多いので、外光には、赤外光線が、多くは含まれていない。このため、たとえば、この時間帯には、被検知体にて赤外光線が反射した光よりも大きな強度の外光が位置センサ素子３２ａに入射する場合がなく、外光の影響を受けずに、被検知体の位置検出を高精度に実施可能である。よって、本実施形態では、図２１に示すように、外光センサ素子３２ｂが受光することによって得られた受光データに基づいて、上記の場合よりも小さい電力（たとえば、５０ｍＷ）を赤外光源３０１ｂへ供給する。
【０１４１】
従来においては、大きな強度の赤外光線を含む自然光が入射することによる不具合の発生を防止するために、図２１にて点線で示すように、大きな電力（たとえば、３００ｍＷ）を赤外光源３０１ｂへ供給していた。しかし、本実施形態では、外光センサ素子３２ｂが受光することによって得られた受光データに基づいて、赤外光源３０１ｂへ供給する電力を調整している。このため、図２１にて一点鎖線で示すように、本実施形態の場合の消費電力を平均化した値は、従来の消費電力の値よりも低い。
【０１４２】
したがって、本実施形態においては、消費電力を削減できる。
【０１４３】
また、これに加えて、本実施形態では、液晶層、ガラス基板などの部材による吸収率が低い赤外光線を、位置センサ素子３２ａが受光する。このため、任意の検出信号を得るためのバックライト輝度は、可視光に比べて低くすることができるので、本実施形態は、さらに、消費電力を削減できる。
【０１４４】
この他に、本実施形態は、水平方向ｘと垂直方向ｙとのそれぞれにおいて、位置センサ素子３２ａと外光センサ素子３２ｂとが交互に並ぶように、配置している。つまり、外光センサ素子３２ｂを表示領域ＰＡの全体において均等に配置している。このため、表示領域ＰＡの全体において入射する外光の影響（パネル表面輝度等）を高精度に調整することが容易にできる。
また、人間の目に観測される可視光の量を正確に測定して可視光のバックライトにフィードバックするための外光センサ素子と、Ｓ／Ｎの高い位置センサ素子との受光素子を、同じ製造プロセスで形成できる。
【０１４５】
＜実施形態２＞
以下より、本発明にかかる実施形態２について説明する。
【０１４６】
本実施形態においては、位置センサ素子３２ａと外光センサ素子３２ｂとの半導体層のバンドギャップが互いに異なる。この点を除き、実施形態１と同様である。このため、重複する個所については、説明を省略する。
【０１４７】
本実施形態では、位置センサ素子３２ａにて被検知体の反射光を受光し光電変換する半導体層と、外光センサ素子３２ｂにて外光を受光し光電変換する半導体層とを、バンドギャップが相違するように形成している。
【０１４８】
ここでは、位置センサ素子３２ａにて光電変換が行われる半導体層の方が、外光センサ素子３２ｂにおいて光電変換が行われる半導体層よりも、バンドギャップが狭くなるように形成する。
【０１４９】
図２２は、本発明にかかる実施形態２において、シリコン半導体のバンドギャップに関する説明図である。図２２において、縦軸は、エネルギーＥ（ｅｖ）であり、横軸が、状態の密度（ＤＥＮＳＩＴＹ  ＯＦ  ＳＴＡＴＥＳ）（ｃｍ−３ｅＶ−１）である。なお、この図は、「Ｓ．Ｍ．ＳＺＥ、Ｐｈｙｓｉｃｓ  ｏｆ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅｓ、ＵＳＡ、Ｊｏｈｎ  Ｗｉｌｅｙ  ＆Ｓｏｎｓ  Ｉｎｃ、１９８１／０９  ２ｎｄ  Ｅｄｉｔｉｏｎ、ページ７２２、Ｆｉｇ．４０」から引用した図である。なお、図２２は、バンドギャップの概念の説明図であって、バンドギャップは、ＥＦＣ―ＥＦＶ＝ｈν＝ｈｘ１／λ＝Ｅｇの式で示される。
【０１５０】
位置センサ素子３２ａは、被検知体で反射される反射光に含まれる赤外線を受光する。このため、その位置センサ素子３２ａにて光電変換が行われる半導体層を、図２２に示すように、バンドギャップが狭くなる多結晶シリコンまたは結晶性シリコンで形成する。たとえば、バンドギャップが１．１ｅＶになるように、この半導体層を形成する。
【０１５１】
一方、外光センサ素子３２ｂは、３５０ｎｍから７００ｎｍの波長範囲にて規定される可視光線を受光する。このため、外光センサ素子３２ｂにおいて光電変換が行われる半導体層を、図２２に示すように、光学的バンドギャップがブロードに分布しているアモルファスシリコンまたは微結晶シリコンで形成する。たとえば、バンドギャップが１．６ｅＶになるように、この半導体層を形成する。
【０１５２】
このように、本実施形態においては、位置センサ素子３２ａにて光電変換が行われる半導体層の方が、外光センサ素子３２ｂにおいて光電変換が行われる半導体層よりも、バンドギャップが狭くなるように形成する。このため、本実施形態は、被検知体で反射される反射光に含まれる赤外線を位置センサ素子３２ａが高感度に受光できる。また、外光に含まれる可視光線を外光センサ素子３２ｂが高感度に受光できる。
【０１５３】
図２３は、本発明にかかる実施形態２において、赤外線を使用して位置座標検出をする効果を示す図である。図２３において、（ａ）は、本実施形態のように、表示領域ＰＡにおいて赤外線を受光し生成される受光データによって得られる位置情報検出画像を示している。そして、図２３において、（ｂ）は、本実施形態と異なって、表示領域ＰＡにおいて可視光線のみを受光し生成される受光データによって得られる位置情報検出画像を示している。ここでは、受光データが得られた部分を白色で示し、それ以外を黒色で示している。
【０１５４】
図２３に示すように、本実施形態において赤外線を用いた場合（図２３（ａ）参照）には、赤外線を用いずに可視光線を用いた場合（図２３（ｂ）参照）と異なり、被検知体を検出可能である。
【０１５５】
したがって、本実施形態は、表示領域ＰＡに入射する外光の影響を高精度に調整することが容易にできるため、外光の影響によって、表示画像の品質が低下する不具合の発生を防止できる。さらに、外光などの光が表示パネルにおいて多重反射すると共に、迷光が発生することを防止できるので、位置検出の精度を向上させることができる。
【０１５６】
＜実施形態３＞
以下より、本発明にかかる実施形態３について説明する。
【０１５７】
図２４は、本発明にかかる実施形態３において、液晶パネル２００ｃにて、受光素子３２が表示領域ＰＡに配置された様子を模式的に示す平面図である。
【０１５８】
また、図２５は、本発明にかかる実施形態３において、制御部４０１の主要部と、他の部材とのデータの入出力を概念的に示すブロック図である。
【０１５９】
本実施形態は、図２４に示すように、受光素子３２の外光センサ素子３２ｂの一部に対応するように赤外線フィルタＩＲＦが設けられている点が、実施形態１と異なる。また、本実施形態は、図２５に示すように、制御部４０１の主要部と、他の部材とのデータの入出力との関係の一部が、実施形態１の場合と異なる。この点を除き、実施形態１と同様である。このため、重複する個所については、説明を省略する。
【０１６０】
受光素子３２について説明する。
【０１６１】
図２４に示すように、受光素子３２において、位置センサ素子３２ａと外光センサ素子３２ｂとのそれぞれは、実施形態１の場合と同様に、市松状になるように、複数が表示領域ＰＡに配置されている。つまり、複数の位置センサ素子３２ａと複数の外光センサ素子３２ｂとのそれぞれが、水平方向ｘと垂直方向ｙとのそれぞれにおいて、交互に並ぶように配置されている。
【０１６２】
ここでは、図２４に示すように、複数の外光センサ素子３２ｂのうち、一部の外光センサ素子３２ｂに、赤外線フィルタＩＲＦが設けられており、残りの他の外光センサ素子３２ｂには、赤外線フィルタＩＲＦが設けられていない。たとえば、図２４に示すように、水平方向ｘおよび垂直方向ｙにおいて赤外線フィルタＩＲＦの設置の有無が交互になるように配置している。
【０１６３】
図２６は、本発明の実施形態３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にて、赤外線フィルタＩＲＦが設けられた部分の概略を模式的に示す断面図である。図２６は、図８と同様に、図５においてＸ１−Ｘ２部分に対応する部分であって、赤外線フィルタＩＲＦが設けられた外光センサ素子３２ｂにて、第１の外光センサ素子３２ｂａについて示している。
【０１６４】
なお、図示を省略しているが、図９と同様に、この赤外線フィルタＩＲＦが設けられた外光センサ素子３２ｂにおいては、第１の外光センサ素子３２ｂａとは別に、第２の外光センサ素子３２ｂｂが設けられている。
【０１６５】
図２６に示すように、赤外線フィルタＩＲＦ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おり、赤外光線が可視光線よりも多く透過するように構成されている。
【０１６６】
ここでは、赤外線フィルタＩＲＦは、図２６に示すように、赤フィルタ層２１Ｒｓと青フィルタ層２１Ｂｓとを含み、赤フィルタ層２１Ｒｓおよび青フィルタ層２１Ｂｓが、対向基板２０２の側から順次積層されている。
【０１６７】
本実施形態においては、赤外線フィルタＩＲＦは、対向基板２０２においてブラックマトリクス層２１Ｋに設けられた開口２１ａに設けられている。
【０１６８】
この赤外線フィルタＩＲＦは、カラーフィルタ層２１を構成する赤フィルタ層２１Ｒと青フィルタ層２１Ｂとを形成する工程と同一工程において形成される。
【０１６９】
たとえば、カラーフィルタ層２１の赤フィルタ層２１Ｒと、赤外線フィルタＩＲＦの赤フィルタ層２１Ｒｓの形成領域を含む全面に、赤色の着色顔料とフォトレジスト材料とを含む塗布液をスピンコート法で塗布して赤色レジスト膜（図示なし）を形成する。そして、リソグラフィ技術によって赤色レジスト膜をパターン加工して、カラーフィルタ層２１の赤フィルタ層２１Ｒと、赤外線フィルタＩＲＦの赤フィルタ層２１Ｒｓとを形成する。
【０１７０】
その後、カラーフィルタ層２１の青フィルタ層２１Ｂと、赤外線フィルタＩＲＦの青フィルタ層２１Ｂｓの形成領域を含む全面に、青色の着色顔料とフォトレジスト材料とを含む塗布液をスピンコート法で塗布して青色レジスト膜（図示なし）を形成する。そして、リソグラフィ技術によって青色レジスト膜をパターン加工して、カラーフィルタ層２１の青フィルタ層２１Ｂと、赤外線フィルタＩＲＦの青フィルタ層２１Ｂｓとを形成する。ここでは、赤フィルタ層２１Ｒｓ上に青フィルタ層２１Ｂｓが積層されるようにパターン加工する。
【０１７１】
なお、赤外線フィルタＩＲＦは、赤フィルタ層と緑フィルタ層と青フィルタ層との３原色のうち、少なくとも２つを積層することで、可視光線ＶＲを好適に吸収することができる。このため、赤フィルタ層と青フィルタ層とを用いて、カラーフィルタ積層体２１ＳＴを構成することに限定されない。たとえば、赤フィルタ層と緑フィルタ層と青フィルタ層との３原色全てを積層し、構成してもよい。
【０１７２】
制御部４０１について説明する。
【０１７３】
図２５に示すように、制御部４０１において、可視光源制御部４１１は、実施形態１の場合と同様に、可視光線ＶＲと赤外光線ＩＲとを含む外光ＧＨを外光センサ素子３２ｂが受光することによって得られた受光データＤを受ける。その後、可視光源制御部４１１は、その受光データＤに応じて、可視光源３０１ａに制御データＣＴａを出力し、可視光源３０１ａの動作を制御する。
【０１７４】
たとえば、可視光源制御部４１１においては、実施形態１と同様に、可視光源３０１ａに供給する電力値を示す制御データＣＴａと、受光データＤとを互いに関連付けたルックアップテーブルを、メモリ（図示なし）が記憶している。そして、赤外光源制御部４１２は、このルックアップテーブルを用いて、可視光源制御部４１１が制御する。
【０１７５】
一方で、制御部４０１において、赤外光源制御部４１２は、図２５に示すように、実施形態１の場合と異なり、赤外線フィルタＩＲＦを介して入射する外光ＧＨを、外光センサ素子３２ｂが受光することによって得られた受光データＤｂを受ける。図２５に示すように、可視光線ＶＲと赤外光線ＩＲとを含む外光ＧＨが、赤外線フィルタＩＲＦに入射する。その後、赤外線フィルタＩＲＦでは、外光ＧＨに含まれる赤外光線ＩＲが、可視光線ＶＲよりも多く透過する。このため、この外光センサ素子３２ｂにおいては、その赤外光線ＩＲが多く含まれる外光ＧＨを受光し、受光データＤｂが生成される。そして、赤外光源制御部４１２においては、その受光データＤｂに応じて、赤外光源３０１ｂに制御データＣＴｂを出力して、赤外光源３０１ｂの動作を制御する。
【０１７６】
たとえば、赤外光源制御部４１２においては、赤外光源３０１ｂに供給する電力値を示す制御データＣＴｂと、受光データＤｂとを互いに関連付けたルックアップテーブルを、メモリ（図示なし）が記憶している。そして、赤外光源制御部４１２は、このルックアップテーブルを用いて、可視光源制御部４１１が制御する。
【０１７７】
以上のように、本実施形態においては、外光センサ素子３２ｂが赤外光線ＩＲを多く含む外光ＧＨを受光して生成した受光データＤｂに基づいて、赤外光源制御部４１２が赤外光源３０１ｂの動作を制御する。このため、高精度に赤外光線の照度を制御可能であるので、指などの被検知体の検知を高精度に実施することができる。また、これと共に、実施形態１と同様に、消費電力の増加を抑制することができる。
【０１７８】
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。つまり、各発明の特定事項を、適宜、変更、あるいは、組み合わせることができる。
【０１７９】
たとえば、本実施形態においては、受光素子３２について、ＰＩＮセンサを設けた場合について説明したが、これに限定されない。たとえば、ＰＤＮ（Ｐ  Ｄｏｐｅｄ−Ｎ＋  Ｎ  型）構造のフォトダイオードを含む、ＰＤＮセンサを、受光素子３２として形成しても同様な効果を奏することができる。また、この他に、たとえば、受光素子３２としてフォトトランジスタを形成してもよい。
【０１８０】
また、本実施形態においては、赤外光線などの非可視光線を含むように照明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、非可視光線を含まずに、可視光線のみを含む照明光を照射する場合においても、適用可能である。ちなみに、非可視光とは、７００ｎｍ以上の波長の赤外線と１０ｎｍ〜４００ｎｍの波長の紫外線を示す。
【０１８１】
また、本実施形態においては、非可視光線として赤外光線を含むように照明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、非可視光線として紫外光線を含むように照明光を照射してもよい。
【０１８２】
また、本実施形態においては、画素スイッチング素子３１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。
【０１８３】
図２７は、本発明にかかる実施形態において、画素スイッチング素子３１の構成の変形形態を示す断面図である。
【０１８４】
図２７に示すように、たとえば、トップゲート型のＴＦＴを、画素スイッチング素子３１として形成してもよい。
【０１８５】
また、本実施形態においては、複数の画素Ｐに対応するように複数の受光素子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。
【０１８６】
また、本実施形態においては、図３に示したように、位置センサ素子３２ａと外光センサ素子３２ｂとのそれぞれが市松状になるように、位置センサ素子３２ａと外光センサ素子３２ｂとして機能する受光素子３２を表示領域ＰＡに配置する場合について説明した。しかしながら、これに限定されない。
【０１８７】
図２８は、本発明にかかる実施形態において、位置センサ素子、または、外光センサ素子として、表示領域ＰＡに受光素子を配置した様子を模式的に示す平面図である。
【０１８８】
図２８に示すように、複数の位置センサ素子３２ａを表示領域ＰＡの中央に配置すると共に、その周囲を囲うように、表示領域ＰＡの周辺に、複数の外光センサ素子３２ｂを配置してもよい。
【０１８９】
この場合には、外光センサ素子３２ｂのうち、光を遮光するブラックマトリクスを介した光を受光する第２の外光センサ素子３２ｂｂが、表示領域ＰＡの中心に形成されず、その周辺に形成される。このため、表示画像の輝度が低下しないので、画像品質を向上させることができる。
【０１９０】
図２９は、本発明にかかる実施形態において、位置センサ素子、または、外光センサ素子として、表示領域ＰＡに受光素子を配置した様子を模式的に示す平面図である。
【０１９１】
図２９に示すように、矩形形状の表示領域ＰＡの４つのコーナー部分のいずれかに、外光センサ素子３２ｂを配置し、その他の領域に位置センサ素子３２ａ配置してもよい。
【０１９２】
具体的には、図２９（ａ）に示すように、矩形形状の表示領域ＰＡの４つのコーナー部分において、上部の２つのコーナー部分のそれぞれに、外光センサ素子３２ｂを配置してもよい。また、図２９（ｂ）に示すように、矩形形状の表示領域ＰＡの４つのコーナー部分において、下部の２つのコーナー部分のそれぞれに、外光センサ素子３２ｂを配置してもよい。また、図２９（ｃ）に示すように、矩形形状の表示領域ＰＡの４つのコーナー部分の全てに、外光センサ素子３２ｂを配置してもよい。また、図２９（ｄ）に示すように、矩形形状の表示領域ＰＡの４つのコーナー部分において、対角する２つのコーナー部分に外光センサ素子３２ｂを配置してもよい。また、図示を省略しているが、矩形形状の表示領域ＰＡの４つのコーナー部分において、１つのコーナー部分に外光センサ素子３２ｂを配置してもよい。
【０１９３】
この場合にも、上記と同様に、画像品質を向上させることができる。
【０１９４】
図３０は、本発明にかかる実施形態において、位置センサ素子、または、外光センサ素子として、表示領域ＰＡに受光素子を配置した様子を模式的に示す平面図である。
【０１９５】
図３０に示すように、矩形形状の表示領域ＰＡを規定する一辺に沿って、外光センサ素子３２ｂを配置し、その他に位置センサ素子３２ａを配置してもよい。
【０１９６】
具体的には、図３０（ａ）に示すように、矩形形状の表示領域ＰＡを規定する４つの辺において、垂直方向に延在する辺に沿うように、複数の外光センサ素子３２ｂを配置してもよい。また、図３０（ｂ）に示すように、矩形形状の表示領域ＰＡを規定する４つの辺において、水平方向に延在する辺に沿うように、複数の外光センサ素子３２ｂを配置してもよい。
【０１９７】
この場合にも、上記と同様に、画像品質を向上させることができる。また、表示領域ＰＡを囲うように設置される筐体によって、外光センサ素子３２ｂに入射する外光が遮光される場合があるが、その筐体の影響を受けにくい辺に沿うように、複数の外光センサ素子３２ｂを配置することによって、外光を的確に受光できる。このため、その後の、バックライト３００の動作の制御を適正に実施することができる。
【０１９８】
図３１は、本発明にかかる実施形態において、位置センサ素子、または、外光センサ素子として、表示領域ＰＡに受光素子を配置した様子を模式的に示す平面図である。
【０１９９】
図３１に示すように、矩形形状の表示領域ＰＡを規定する辺であって、互いに平行な二辺に沿って、外光センサ素子３２ｂを配置し、その他に位置センサ素子３２ａを配置してもよい。
【０２００】
具体的には、図３１（ａ）に示すように、矩形形状の表示領域ＰＡを規定する４つの辺において、垂直方向に延在する２つの辺に沿うように、複数の外光センサ素子３２ｂを配置してもよい。また、図３１（ｂ）に示すように、矩形形状の表示領域ＰＡを規定する４つの辺において、水平方向に延在する２つの辺に沿うように、複数の外光センサ素子３２ｂを配置してもよい。
【０２０１】
この場合にも、上記と同様な効果を得ることができる。
【０２０２】
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。
【０２０３】
図３２から図３６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。
【０２０４】
図３２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。
【０２０５】
また、図３３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。
【０２０６】
また、図３４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。
【０２０７】
また、図３５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。
【０２０８】
また、図３６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。
【０２０９】
さらに、上記の実施形態においては、表示領域ＰＡに複数設けた受光素子３２のそれぞれを、位置センサ素子３２ａと外光センサ素子３２ｂとのいずれか一方として機能するように構成した場合について説明したが、これに限定されない。表示領域ＰＡに複数設けた受光素子３２のそれぞれを、位置センサ素子３２ａと外光センサ素子３２ｂとの両者として機能するように、構成しても良い。すなわち、位置センサ素子３２ａと外光センサ素子３２ｂとの両者を受光素子が兼用するように構成されていてもよい。たとえば、位置センサ素子３２ａとして機能させて得た受光データを位置検出部４０２へ出力し、外光センサ素子３２ｂとして機能させて得た受光データを制御部４０１へ出力するように、スイッチングするスイッチを設ける。そして、そのスイッチの動作を制御するように構成してもよい。
【０２１０】
また、上記の実施形態においては、外光センサ素子３２ｂとして、第１の外光センサ素子３２ｂａと第２の外光センサ素子３２ｂｂとを設け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、第１の外光センサ素子３２ｂａのみであっても、同様な効果を得ることができる。また、外光センサ素子３２ｂから受光データを得る際の回路構成についても、上記の形態に限定されない。たとえば、位置センサ素子３２ａの場合と同様な回路構成を適用してもよい。
【０２１１】
また、上記の実施形態においては、外光センサ素子３２ｂとして、第１の外光センサ素子３２ｂａと第２の外光センサ素子３２ｂｂとの両者を、画素Ｐのそれぞれに対応するように設け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、２つの第１の外光センサ素子３２ｂａに対して、一つの第２の外光センサ素子３２ｂｂを配置しても良い。この場合には、たとえば、２つの第１の外光センサ素子３２ｂａにて得られる受光データのそれぞれについて、一つの第２の外光センサ素子３２ｂｂにて得られる受光データを差分するように構成することが好適である。このようにすることで、受光素子の占有面積を減少させることが可能であるので、画像表示のために光を透過させる光透過率を向上させることができる。また、この他に、第１の外光センサ素子３２ｂａと第２の外光センサ素子３２ｂｂとのいずれか一方を、画素Ｐのそれぞれに対応するように設けても良い。この場合には、水平方向ｘと垂直方向ｙとのそれぞれにおいて、第１の外光センサ素子３２ｂａと第２の外光センサ素子３２ｂｂとが交互に並ぶように配置してもよい。
【０２１２】
また、本実施形態においては、赤フィルタ層２１Ｒと緑フィルタ層２１Ｇと青フィルタ層２１Ｂとのそれぞれをストライプ形状とし、それぞれを水平方向ｘに並ぶように形成している。そして、これと共に、赤フィルタ層２１Ｒと緑フィルタ層２１Ｇと青フィルタ層２１Ｂとに並ぶように、受光領域ＳＡを赤フィルタ層２１Ｒの隣に形成している（図５参照）。しかしながら、これに限定されない。たとえば、赤フィルタ層２１Ｒと緑フィルタ層２１Ｇと青フィルタ層２１Ｂと受光領域ＳＡとを一組とし、その赤フィルタ層２１Ｒと緑フィルタ層２１Ｇと青フィルタ層２１Ｂと受光領域ＳＡとの４つを、２×２のマトリクス状に配置しても良い。
【０２１３】
また、ＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ−Ｓｗｉｃｈｉｎｇ）、ＦＦＳ（Ｆｉｅｌｄ  Ｆｒｉｎｇｅ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）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。さらに、有機ＥＬ表示素子、電子ペーパーなどの他の表示装置においても、適用可能である。
【０２１４】
なお、上記の実施形態において、位置センサ素子３２ａは、本発明の位置センサ素子に相当する。また、上記の実施形態において、また、上記の実施形態において、外光センサ素子３２ｂは、本発明の外光センサ素子に相当する。また、上記の実施形態において、液晶表示装置１００は、本発明の表示装置に相当する。また、上記の実施形態において、液晶パネル２００は、本発明の表示パネルに相当する。また、上記の実施形態において、バックライト３００は、本発明の照明部に相当する。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基板に相当する。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基板に相当する。また、上記の実施形態において、液晶層２０３は、本発明の液晶層に相当する。また、上記の実施形態において、制御部４０１は、本発明の制御部に相当する。また、上記の実施形態において、位置検出部４０２は、本発明の位置検出部に相当する。また、上記の実施形態において、表示領域ＰＡは、本発明の表示領域に相当する。また、上記の実施形態において、赤外線フィルタＩＲＦは、本発明の非可視光線フィルタに相当する。また、上記の実施形態において、可視光源制御部４１１は、本発明の可視光源制御部に相当する。また、上記の実施形態において、赤外光源制御部４１２は、本発明の非可視光源制御部に相当する。
【図面の簡単な説明】
【０２１５】
【図１】図１は、本発明にかかる実施形態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、本発明にかかる実施形態１において、液晶パネルを示す平面図である。
【図３】図３は、本発明にかかる実施形態１において、位置センサ素子または外光センサ素子として、表示領域に受光素子を配置した様子を模式的に示す平面図である。
【図４】図４は、本発明の実施形態１において、液晶パネルにおける表示領域に設けられた画素Ｐ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、液晶パネルの表示領域に設けられた画素Ｐ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、画素スイッチング素子の断面を拡大して示す断面図である。
【図７】図７は、ＦＦＳ（Ｆｉｅｌｄ  Ｆｒｉｎｇｅ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）構造を示す断面図である。
【図８】図８は、本発明の実施形態１において、液晶パネルにおける表示領域に設けられた画素の概略を模式的に示す断面図である。
【図９】図９は、本発明の実施形態１において、液晶パネルにおける表示領域に設けられた画素の概略を模式的に示す断面図である。
【図１０】図１０は、本発明にかかる実施形態１において、制御部の主要部と、他の部材とのデータの入出力を概念的に示すブロック図である。
【図１１】図１１は、本発明に係る実施形態１において、画像を表示する際の動作を説明するための回路図である。
【図１２】図１２は、本発明に係る実施形態１において、被検知体が液晶パネルの表示領域に接触もしくは移動された位置を検出する際の様子を示す断面図である。
【図１３】図１３は、本発明に係る実施形態１において、被検知体が液晶パネルの表示領域に接触もしくは移動された位置を検出する際の動作を説明するための回路図である。
【図１４】図１４は、本発明に係る実施形態１において、被検知体が液晶パネルの表示領域に接触もしくは移動された位置を検出するために設けられた位置センサ回路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１において、外光センサ素子が外光を検知する際の動作を説明するための回路図である。
【図１６】図１６は、本発明にかかる実施形態１において、受光した外光の照度Ｌ（ｌｘ）と、バックライトの赤外光源の消費電力Ｗ（ｍＷ）との関係を示す図である。
【図１７】図１７は、本発明にかかる実施形態１において、外光センサ素子を表示領域に形成した場合と、周辺領域に形成した場合とにおいて得られる受光データの強度を示す図である。
【図１８】図１８は、本発明にかかる実施形態１において、外光センサ素子を表示領域ＰＡに形成した場合と、周辺領域に形成した場合とにおいて、外光が入射する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１において、外光センサ素子を表示領域ＰＡに形成した場合と、周辺領域に形成した場合とにおいて、外光が入射する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１において、外光センサ素子を表示領域ＰＡに形成した場合と、周辺領域に形成した場合とにおいて、外光が入射する様子を示す図である。
【図２１】図２１は、本発明にかかる実施形態１において、時刻と、バックライトの赤外光源の消費電力Ｗ（ｍＷ）との関係を示す図である。
【図２２】図２２は、本発明にかかる実施形態２において、シリコン半導体のバンドギャップに関する説明図である。
【図２３】図２３は、本発明にかかる実施形態２において、赤外線を使用して位置座標検出をする効果を示す図である。
【図２４】図２４は、本発明にかかる実施形態３において、液晶パネルにて、受光センサ素子が表示領域に配置された様子を模式的に示す平面図である。
【図２５】図２５は、本発明にかかる実施形態３において、制御部の主要部と、他の部材とのデータの入出力を概念的に示すブロック図である。
【図２６】図２６は、本発明の実施形態３において、液晶パネルにおける表示領域に設けられた画素にて、赤外線フィルタが設けられた部分の概略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において、画素スイッチング素子の構成の変形形態を示す断面図である。
【図２８】図２８は、本発明にかかる実施形態において、位置センサ素子、または、外光センサ素子として、表示領域に受光素子を配置した様子を模式的に示す平面図である。
【図２９】図２９は、本発明にかかる実施形態において、位置センサ素子、または、外光センサ素子として、表示領域に受光素子を配置した様子を模式的に示す平面図である。
【図３０】図３０は、本発明にかかる実施形態において、位置センサ素子、または、外光センサ素子として、表示領域に受光素子を配置した様子を模式的に示す平面図である。
【図３１】図３１は、本発明にかかる実施形態において、位置センサ素子、または、外光センサ素子として、表示領域ＰＡに受光素子を配置した様子を模式的に示す平面図である。
【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。
【図３５】図３５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３６】図３６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】
【０２１６】
１２：選択スイッチ、１３：垂直ドライバ、１４：ディスプレイドライバ、１５：センサドライバ、３２ａ：位置センサ素子（位置センサ素子）、３２ｂ：外光センサ素子（外光センサ素子）、１００：液晶表示装置（表示装置）、２００：液晶パネル（表示パネル）、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）、３００：バックライト（照明部）、４００：データ処理部、４０１：制御部（制御部）、４０２：位置検出部（位置検出部）、ＰＡ：表示領域（表示領域）、ＣＡ：周辺領域、ＩＲＦ：赤外線フィルタ（非可視光線フィルタ）、４１１：可視光源制御部（可視光源制御部）、４１２：赤外光源制御部（非可視光源制御部）
【図１】
0005301240.tif 000002
【図２】
0005301240.tif 000003
【図３】
0005301240.tif 000004
【図４】
0005301240.tif 000005
【図５】
0005301240.tif 000006
【図６】
0005301240.tif 000007
【図７】
0005301240.tif 000008
【図８】
0005301240.tif 000009
【図９】
0005301240.tif 000010
【図１０】
0005301240.tif 000011
【図１１】
0005301240.tif 000012
【図１２】
0005301240.tif 000013
【図１３】
0005301240.tif 000014
【図１４】
0005301240.tif 000015
【図１５】
0005301240.tif 000016
【図１６】
0005301240.tif 000017
【図１７】
0005301240.tif 000018
【図１８】
0005301240.tif 000019
【図１９】
0005301240.tif 000020
【図２０】
0005301240.tif 000021
【図２１】
0005301240.tif 000022
【図２２】
0005301240.tif 000023
【図２３】
0005301240.tif 000024
【図２４】
0005301240.tif 000025
【図２５】
0005301240.tif 000026
【図２６】
0005301240.tif 000027
【図２７】
0005301240.tif 000028
【図２８】
0005301240.tif 000029
【図２９】
0005301240.tif 000030
【図３０】
0005301240.tif 000031
【図３１】
0005301240.tif 000032
【図３２】
0005301240.tif 000033
【図３３】
0005301240.tif 000034
【図３４】
0005301240.tif 000035
【図３５】
0005301240.tif 000036
【図３６】
0005301240.tif 000037