(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示面を備え、前記表示面に情報を表示することが可能な表示部を有し、
前記表示部は、
可視光を含む光を入射し、入射光の一部を吸収して非可視光を含む残光として出力可能な蓄光部と、
前記蓄光部からの出力光の非可視光成分に基づいて、前記表示面側の被検出物を検出する光センサと、
を内部に含む
ディスプレイ装置。
【請求項２】
前記表示部は、
可視光を含む照明光を発生する照明部と、
蓄光材料から形成され、前記照明光の一部を吸収し、吸収された以外の残りの前記照明光を出力し、吸収した前記一部の照明光を、非可視光を含む残光として出力可能な前記蓄光部と、
前記蓄光部からの出力光を入射し、当該入射した出力光を入力信号に応じて変調して出射する光変調部と、
前記光変調部で変調されることにより前記情報が付加された前記出力光を外部に出射する前記表示面と、
前記出力光が前記表示面側の被検出物で反射することにより生じた反射光の非可視光成分を受光する前記光センサと、
を有する請求項１に記載のディスプレイ装置。
【請求項３】
前記照明部が
光源と、
前記光源からの光を面状の前記照明光に変換する導光板と、
を備えて前記表示部の反表示面側に配置され、
前記蓄光部が、前記照明部の側から前記光変調部までの間に形成されている
請求項２に記載のディスプレイ装置。
【請求項４】
前記表示部が、
前記表示面と、
蓄光材料から形成され、前記表示面から入射する外光の一部を吸収し、残りの前記外光を出力し、吸収した前記一部の外光を、非可視光を含む残光として出力可能な前記蓄光部と、
前記蓄光部からの出力光を反射して、前記表示面から外部に出射させる反射面と、
前記蓄光部からの前記出力光が前記反射面で反射して前記表示面から出射される途中の光路で、前記出力光を入力信号に応じて変調する光変調部と、
前記蓄光部からの出力光が前記表示面側の被検出物で反射することにより生じた反射光の非可視光成分を受光する前記光センサと、
を有する請求項１に記載のディスプレイ装置。
【請求項５】
前記表示部は、画素を配置するための複数の画素領域と、前記光センサを配置するための複数のセンサ領域とが前記表示面から見て規則的に決められており、
前記蓄光部が前記画素領域ごとに形成されている
請求項１に記載のディスプレイ装置。
【請求項６】
前記非可視光が赤外光であり、
前記光センサが赤外光に感度をもつ赤外光センサであり、
前記蓄光部が、赤色光の透過フィルタに蓄光材料を含有させることにより形成されている
請求項５に記載のディスプレイ装置。
【請求項７】
前記表示部は、画素を配置するための複数の画素領域と、前記光センサを配置するための複数のセンサ領域とが前記表示面から見て規則的に決められており、
前記蓄光部が前記センサ領域ごとに形成されている
請求項１に記載のディスプレイ装置。
【請求項８】
表示面を備え、前記表示面に情報を表示することが可能な表示部と、
可視光を含む光を入射し、入射光の一部を吸収して非可視光を含む残光として出力可能な蓄光部が、先端を含む領域に形成されているスタイラスペンと、
を有し、
前記蓄光部からの出力光の非可視光成分に基づいて、前記表示面側の被検出物を検出する光センサが、前記表示部内に設けられている
ディスプレイ装置。
【請求項９】
前記表示部は、
可視光を含む照明光を発生する照明部と、
前記照明光を入射し、当該入射した照明光を入力信号に応じて変調して出射する光変調部と、
前記光変調部で変調された前記照明光を外部に出射する前記表示面と、
をさらに有する請求項８に記載のディスプレイ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示面を備え、前記表示面に、画像や文字等の情報を表示することが可能なディスプレイ装置に関する。特定的に本発明は、表示面に接触または近接する被検出物を検出可能に構成されているディスプレイ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像や文字等の情報を表示することが可能なディスプレイ装置として、液晶表示装置、有機ＥＬ表示装置、電子泳動法を用いた表示装置が知られている。
ディスプレイ装置の薄型化に伴って、映像や文字情報等の表示という本来の機能に加えて、ユーザの指示等を入力する入力装置等の機能を併せ持つ多機能化が要求されている。この要求に応えるものとして、ユーザの指やスタイラスペン（いわゆるタッチペン等）が表示画面に接触または接近したことを検出するディスプレイ装置が知られている。
【０００３】
接触検出は、抵抗膜方式や静電容量方式のタッチパネルで行うことができる。タッチパネルを液晶パネル等の表示パネルの表示面側に付加した表示装置が知られている。
しかしながら、タッチパネルの付加が表示パネルの薄型化に不利であり、コスト増の要因になる。特に抵抗膜方式のタッチパネルは、ある程度の強さで画面を押さないと抵抗値変化が検出できず、そのために表示面を歪ませることになる。また抵抗膜方式のタッチパネルは１点検出が原則であり、用途が限られる。
【０００４】
タッチパネルを必要としない指示位置検出方式として、指示位置検出のための受光素子を表示パネルに内蔵した、光学式の位置検出機能を備える表示装置が知られている（例えば、特許文献１および２参照）。
【０００５】
光学式の位置検出では、外光の影を受光素子で検出する方式が広く用いられている。
これに対し、特許文献２に記載された表示装置は、液晶（または有機ＥＬ）表示パネル内に非可視光に感度をもつ受光素子（以下、光センサという）を有している。液晶表示パネルの場合、液晶表示パネルの一方の主面（背面）側にバックライトが配置されている。バックライトからの光は、可視光成分と非可視光成分を含んでおり、液晶表示パネルを透過する際に液晶層で、入力される映像信号に応じた変調を受けて、他の主面（前面または表示面）から出射される。この出射される光（出射光）の可視光成分に対する変調によって、所定の画像表示が行われる。
【０００６】
液晶表示パネルの表示面側に接触または近接した物体（人の指やスタイラスペン等、以下、被検出物という）が存在すると、一部の出射光が被検出物で反射し、反射光となって光センサ側に導かれる。光センサは上記被検出物からの反射光の、特に非可視光成分を検出する。光センサを設けた領域に対応して可視光遮断（非可視光選択）フィルタが設けられ、かつ、この領域では透過光が映像信号に応じた変調を受けないようになっている。このため、表示状態に影響を与えることなく、また周囲の明るさの程度に影響されることなく被検出物の検出が可能である。光センサを多数、規則的（離散的かつ２次元状）に配置することにより被検出物の位置や大きさの検出ができる。
【０００７】
有機ＥＬ表示装置はバックライトが不要で、画素自体が発光する。この場合は非可視光の発光素子と受光素子とを、パネルの表示領域内に所定の間隔で配置する。被検出物を検出する仕方自体は、上記液晶表示装置と同様である。発光素子からの非可視光が被検出物で反射され、このときの反射光量の違いを、離散的で２次元状に配置された複数の受光素子で検出することにより、上記被検出物の位置や大きさを検出できる。
【０００８】
特許文献１に記載された表示装置は、液晶層を画素ごとに分離するスペーサのバックライト側に、光センサが配置されている。光センサの配置領域と異なる画素内の領域に、可視光に感度をもつ受光素子（以下、可視光センサという）の配置領域と、映像信号に応じて液晶層への印加電圧を変えることができ透過光の変調が可能な領域（以下、光変調領域という）とが設けられている。
特許文献１に記載された表示装置は、人の指やスタイラスペン等の被検出物で反射された光を、可視光と非可視光の両方で検出できる構成となっている。
【０００９】
特許文献１および２に記載された技術によれば、人の目には見えないため表示映像に影響しない非可視光を用いた物体の検出が行われる。よって、黒画面表示のように可視光の背面から前面へ抜ける透過光の量がほぼゼロに近い場合に、非可視光を前面側に透過させても表示に影響がないことから、黒表示時にも被検出物を検出できる。周囲が暗い、明るいに関係なく物体の検出が可能である。
【特許文献１】特開２００５−２７５６４４号公報
【特許文献２】特開２００６−３０１８６４号公報
【非特許文献１】S.Klein et al. Journal of Applied Physics 98, 24905, (2005)
【非特許文献２】K. H. Jun et al. Physical Review B 66, 15301, (2002)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところが、例えば特許文献１および２に記載されているようなディスプレイ装置は、処理のための電源は通電されて情報表示のための動作は行われているが、バックライト等の照明電源がオフされた後では、指やスタイラスペン等による情報入力や指示の操作ができない。例えば照明部を有する光透過型や光反射型のディスプレイ装置の場合、このディスプレイ装置を真っ暗な環境で使用している最中に、誤って照明電源がオフされることがある。このような場合、その後暫くの間、指やスタイラスペン等による情報入力や指示の操作ができれば便利である。
【００１１】
また、モバイル機器用途などのディスプレイ装置では、所定時間の操作がないと省電力モードになり、照明電源が自動的にオフされることがある。この場合、ユーザが再度操作を開始したい場合、ユーザは表示面の位置に触れて省電力モードを解除してから操作を再開する。
ところが、照明電源のオフが真っ暗な環境下でなされると、表示面の位置に触れる動作を手探りで行わなければならないため、使い勝手が悪い。
【００１２】
一方、自発光型のディスプレイ装置においては、暗い環境で発光強度を非常に低くした状態で使用している最中に、急に明るい環境に移動した場合、一瞬画面が見えにくくなり情報入力や指示等の操作を中断せざるを得ないという不便さがある。この不便さは、光透過型や光反射型のディスプレイ装置にも共通する。
【００１３】
本発明は、周囲の環境の明るさや、これと表示面の明るさの対応が急に変化しても、指やスタイラスペン等（被検出物）による情報入力や指示が可能なディスプレイ装置を新たに提案するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の一形態（第１形態）に関わるディスプレイ装置は、表示面を備え、前記表示面に情報を表示することが可能な表示部を有し、前記表示部は、可視光を含む光を入射し、入射光の一部を吸収して非可視光を含む残光として出力可能な蓄光部と、前記蓄光部からの出力光の非可視光成分に基づいて、前記表示面側の被検出物を検出する光センサと、を内部に含む。
【００１６】
上記第１形態では、好適に、前記表示部は、可視光を含む照明光を発生する照明部と、蓄光材料から形成され、前記照明光の一部を吸収し、吸収された以外の残りの前記照明光を出力し、吸収した前記一部の照明を、非可視光を含む残光として出力可能な前記蓄光部と、前記蓄光部からの出力光を入射し、当該入射した出力光を入力信号に応じて変調して出射する光変調部と、前記光変調部で変調されることにより前記情報が付加された前記出力光を外部に出射する前記表示面と、前記出力光が前記表示面側の被検出物で反射することにより生じた反射光の非可視光成分を受光する前記光センサと、を有する。
【００１７】
さらに好適に、前記照明部が前記光源と、前記光源からの光を面状の前記照明光に変換する導光板と、を備え、前記蓄光部が、前記照明部の側から前記光変調部までの間に形成されている。
【００１８】
上記第１形態では、好適に、前記表示部が、前記表示面と、蓄光材料から形成され、前記表示面から入射する外光の一部を吸収し、残りの前記外光を出力し、吸収した前記一部の外光を、非可視光を含む残光として出力可能な前記蓄光部と、前記蓄光部からの出力光を反射して、前記表示面から外部に出射させる反射面と、前記蓄光部からの前記出力光が前記反射面で反射して前記表示面から出射される途中の光路で、前記出力光を入力信号に応じて変調する光変調部と、前記蓄光部からの出力光が前記表示面側の被検出物で反射することにより生じた反射光の非可視光成分を受光する前記光センサと、を有する。
【００１９】
上記第１形態では、好適に、前記表示部は、画素を配置するための複数の画素領域と、前記光センサを配置するための複数のセンサ領域とが前記表示面から見て規則的に決められており、前記蓄光部が前記画素領域ごとに形成されている。
【００２０】
さらに好適に、前記非可視光が赤外光であり、前記光センサが赤外光に感度をもつ赤外光センサであり、前記蓄光部が、赤色光の透過フィルタに蓄光材料を含有させることにより形成されている。
【００２１】
上記第１形態では、好適に、前記表示部は、画素を配置するための複数の画素領域と、前記光センサを配置するための複数のセンサ領域とが前記表示面から見て規則的に決められており、前記蓄光部が前記センサ領域ごとに形成されている。
【００２２】
本発明の他の形態（第２形態）に関わるディスプレイ装置は、表示面を備え、前記表示面に情報を表示することが可能な表示部と、可視光を含む光を入射し、入射光の一部を吸収して非可視光を含む残光として出力可能な蓄光部が、先端を含む領域に形成されているスタイラスペンと、を有し、前記蓄光部からの出力光の非可視光成分に基づいて、前記表示面側の被検出物を検出する光センサが、前記表示部内に設けられている。
【００２３】
上記第２形態では、好適に、前記表示部は、可視光を含む照明光を発生する照明部と、前記照明光を入射し、当該入射した照明光を入力信号に応じて変調して出射する光変調部と、前記光変調部で変調された前記照明光を外部に出射する前記表示面と、をさらに有する。
【００２４】
上述した構成によれば、ディスプレイ装置が蓄光部を備えている。蓄光部に、例えば紫外から可視光を含む光が入射されると、蓄光部は入射光のうち、例えば紫外から可視光を含む光の一部を吸収して一時的に保持することができる。他の入射光はそのまま出射される。吸収された光は非可視光を含む残光となる。つまり、蓄光部に光エネルギーの供給が途絶えてからも暫くは蓄光部から残光が出力可能である。
【００２５】
蓄光部からの出力光に基づいて被検出物の検出が可能に構成されている。
例えば、情報を表示する表示部の表示面側に被検出物が接触または近接すると、蓄光部からの出力光が、表示部内の光センサに入力される。光センサに入射された出力光は非可視光成分を含んでおり、光センサは、この非可視光成分に基づいて被検出物を検出する。
【００２６】
蓄光部は蓄光機能を備えているため、光の入射が途絶えてからも暫くは、光（一般には「蛍光」または「燐光」、ここでは「残光」という）を出力するが、この残光には非可視光を含んでいる。このため、光エネルギーの供給が途絶えた後も暫くは光センサによる被検出物の位置や大きさ等の検出が可能である。
また、蓄光部からの残光によって、照明電源がオフされた後など、光エネルギーの供給が途絶えた後でも暫くは、蓄光部が目で見えるように光っており、この光を表示部の照明光として利用可能である。
【００２７】
蓄光部は表示部内（第１形態）またはスタイラスペン（第２形態）に設けられる。
【００２８】
第１形態のさらに好ましい形態では、表示部が、照明部、蓄光部、光変調部、表示面および光センサを有する。この形態では、蓄光部が照明部からの照明光に基づいて光センサに非可視光を供給する作用のほかに、照明部の補助光源としても作用する。このため照明部の電源供給が途絶えた後でも暫くは被検出物の位置や大きさ等の検出および情報表示が可能である。
【００２９】
第１形態の他の好ましい形態では、具体的な配置例として、照明部がバックライトとして機能する配置例を提示する。この場合、蓄光部は、照明部の導光板の光出射面から光変調部までの間に形成されている。したがって、照明部からの面状の照明光を蓄光部が受けて、照明部が点灯しているときは、一部の照明光を蓄光し、他の光を表示部側の被変調光として供給する。照明部の電源オフ後には、蓄光部からの光が、被検出物の位置や大きさ等の検出のための光と、補助照明光として用いられる。
【００３０】
一方、他の具体的な配置例として照明部の、いわゆるフロントライト配置も可能である。この場合、表示部は、表示面、蓄光部、反射面、光変調部および光センサを有する。照明部を設けるかは任意である。蓄光材料の蓄光量には限界があるので、一部の外光を蓄光した後は、蓄光部からの出力光の全部が被変調光として利用される。蓄光部からの出力光は反射面で反射されて表示面側に戻るが、その途中で光変調部による変調を受けて情報が付加される。よって、表示面からの情報表示が可能となる。一方、蓄光部からの出力光は、その非可視光成分によって被検出物の位置や大きさ等の検出に用いられる。
フロントライト配置では、光変調部の背面側に反射面、フロント側に蓄光部と表示面を位置させることができるため、外光が蓄光部へ容易に入射される。また、表示面のすぐ近くに蓄光部と光センサを配置できる。よって、出力される非可視光の光量が弱い場合でも、被検出物が光センサによって確実に検出される。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、周囲の環境の明るさや、これと表示面の明るさの対応が急に変化しても、指やスタイラスペン等（被検出物）による情報入力や指示が可能なディスプレイ装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、本発明の実施形態を、赤外（ＩＲ）光により被検出物の位置や大きさ等の検出が可能な液晶表示装置を主な例とし、図面を参照して説明する。なお、本発明で被検出物の位置や大きさ等の検出は非可視光に基づいて行われるが、実施形態では主にＩＲ光による検出を例示する。被検出物の位置や大きさ等の検出は、後述するようにＩＲ光以外の非可視光により行うこともできる。
【００３４】
《第１実施形態》
本実施形態は、バックライトを有する透過型液晶表示装置に関する。
図１に、透過型液晶表示装置の概略的な全体構成図を示す。
【００３５】
図１に図解する液晶表示装置１００は、「表示部」としての液晶パネル２００と、「照明部」としてのバックライト３００と、データ処理部４００と、蓄光部６０とを有する。
【００３６】
本実施形態に関わる液晶表示装置１００の特徴の１つは、蓄光部６０を有することである。蓄光部６０は、光を素材内に蓄積して光エネルギーの供給が絶たれた後も引き続き発光する、即ち「残光」を発生するフォトルミネセンス部材である。
蓄光部６０は、例えば紫外から可視光を含む光を入射し、入射光の一部を吸収して可視光および非可視光を含む「残光」を出力可能に構成されている。蓄光部６０は、液晶パネル２００内に分散して配置される場合があるが、図１では、例えばシート状に他の構成と別構成で形成されている。図１の例では、蓄光部６０が、液晶パネル２００とバックライト３００の間に形成されている。蓄光部６０は液晶パネル２００に形成される場合と、バックライト３００に形成される場合がある。
蓄光部６０が入射光から「残光」を発生する蓄光のための材質と、より詳細な作用や効果は後述する。
【００３７】
液晶パネル２００は、図１に示すように、ＴＦＴアレイ基板２０１と、いわゆる「対向基板」としてのカラーフィルタ基板（以下、ＣＦ基板）２０２と、液晶層２０３とを有する。以下、液晶層２０３を中心として、液晶パネル２００の厚さ方向におけるバックライト３００の側を「一方面側」または「背面側」と称し、一方面側と反対の側を、「他方面側」または「前面側」と称する。
【００３８】
ＴＦＴアレイ基板２０１とＣＦ基板２０２とが間隔を隔てるように対面している。ＴＦＴアレイ基板２０１とＣＦ基板２０２との間に挟まれるように、液晶層２０３が形成されている。特に図示していないが、液晶層２０３を挟むようにして、液晶層２０３の液晶分子の配列方向を揃えるための配向膜が対で形成される。
ＣＦ基板２０２の液晶層２０３側の面に、カラーフィルタ２０４が形成されている。
【００３９】
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の両面の側において対面するように設置されている。第１の偏光板２０６がＴＦＴアレイ基板２０１の背面側に配置され、第２の偏光板２０７がＣＦ基板２０２の前面側に配置されている。
【００４０】
液晶層２０３に対面するＴＦＴアレイ基板２０１の他方面側に、図１に示すように、「光センサ」を有する光センサ部１が設けられている。光センサ部１は、詳細は後述するが、「光センサ」としての受光素子と、その読み出し回路を含む。
【００４１】
光センサ部１は、いわゆるタッチパネルの機能を液晶パネル２００内にもたせるために形成されたものである。液晶パネル２００を表示面２００Ａ（前面）側から見ると、有効表示領域ＰＡ内に規則的に配置される。
図１に、有効表示領域ＰＡに光センサ部１がマトリクス状に配置されている液晶パネル２００の一断面を示している。図１において、複数（ここでは５個のみ表示）の光センサ部１が等間隔に配置されている。光センサ部１は、位置検出のためには一方向で５個より十分多い数が必要であり、図１は図示の便宜上、光センサ部１の表示数を５個と少なくしている。位置検出の機能を有効表示領域ＰＡの一部に限定する場合は、その限定された表示領域に光センサ部１が規則的に配置される。
【００４２】
表示面２００Ａの有効表示領域ＰＡから見て、図１に示すように、光センサ部１が形成されている液晶パネル２００の領域を「センサ領域(ＰＡ２)」、その他の液晶パネル２００の領域を「画素領域(ＰＡ１)」と定義する。なお、これらの領域はパネルの厚み方向も含めた三次元的な領域である。
画素領域(ＰＡ１)は、例えば赤(Ｒ),緑(Ｇ),青(Ｂ)などの複数色が画素ごとに割り当てられた画素の配置領域である。色の割り当ては、画素が対向するカラーフィルタの透過波長特性によって決められる。
【００４３】
画素の配置領域（画素領域(ＰＡ１)）に、図１では図示を省略しているが、画素電極と共通電極（対向電極ともいう）が形成されている。画素電極と共通電極は透明電極材料で形成される。ＴＦＴアレイ基板２０１の他方面側（液晶層側）で画素電極の反液晶層側に、画素電極と対向して全画素共通の共通電極が形成される場合がある。または、画素電極がＴＦＴアレイ基板２０１の他方面側に形成され、共通電極が液晶層２０３を挟んでＣＦ基板２０２側の位置に全画素共通で形成される場合がある。
画素の配置領域には、図１で図示していないが、画素構成に応じて、画素電極と対向電極間の液晶容量を補助する補助容量、画素電極への印加電位を、入力される映像信号の電位に応じて制御するスイッチング素子等も形成される。
【００４４】
画素電極、対向電極、液晶層２０３、ならびに、補助容量やスイッチング素子を含んで、「光変調部」の一態様を構成する。
【００４５】
複数色が１色ずつ対応した複数画素からなる単位を「画素ユニット」とすると、画素ユニットに対する光センサ部１の割合は１：１の場合に、光センサ部１の配置密度が最大となる。本実施形態において光センサ部１の配置密度は、上記最大の場合でもよいし、これより小さくてよい。
【００４６】
ＴＦＴアレイ基板２０１の背面側に、バックライト３００が配置されている。バックライト３００は、液晶パネル２００の背面に対面しており、液晶パネル２００の有効表示領域ＰＡに照明光を出射する。
図１に例示するバックライト３００は、光源３０１と、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とを有している。バックライト３００は、導光板３０２に対する光源３０１の配置位置に応じて、サイドライト型、直下型などがあるが、ここではサイドライト型を例示する。
【００４７】
光源３０１は、液晶パネル２００の背後、且つ、液晶パネル２００の背面に沿う方向の一方側または両方側に配置される。言い換えると、光源３０１は、表示面２００Ａ（前面）から見た液晶パネル２００の１辺、または、対向する２辺に沿って配置される。ただし、光源３０１を液晶パネル２００の３以上の辺に沿って配置しても構わない。
光源３０１は、例えば、冷陰極管ランプにより構成されている。具体的には、光源３０１は、ガラス管内の低圧水銀蒸気中のアーク放電により発生する紫外線を蛍光体で可視光線に変換して放射する。なお、光源３０１は、冷陰極管ランプに限定されず、例えば、ＬＥＤやＥＬ素子によって構成されてもよい。
【００４８】
ここではＬＥＤにより光源３０１が構成されている。図１は、白色ＬＥＤなどの可視光源３０１ａと、ＩＲ光源３０１ｂとが対向する２辺に配置されている場合を例示する。
【００４９】
導光板３０２は、例えば、透光性のアクリル板により構成され、光源３０１からの光を全反射させながら面に沿って（液晶パネル２００の背面に沿う方向の一方側から他方側へ）導光する。導光板３０２の背面には、例えば、導光板３０２と一体的に形成された、若しくは、導光板３０２とは別部材により形成された不図示のドットパターン（複数の突部）が設けられており、導光された光はドットパターンにより散乱されて液晶パネル２００に照射される。なお、導光板３０２の背面側には、光を反射する反射シートが設けられてもよいし、導光板３０２の前面側には、拡散シートやプリズムシートが設けられてもよい。
【００５０】
バックライト３００は、以上の構成を有するため、液晶パネル２００の有効表示領域ＰＡの全面にほぼ均一な平面光を照射する。
【００５１】
＜液晶表示装置の組み立て＞
図２に、図１に示す構成の分解斜視図を示す。
液晶パネル２００は、ＴＦＴアレイ基板２０１に画素回路やセンサ読み出し回路等を他方面側に形成した後、配向膜とスペーサ（不図示）を同じ面に形成する。ＣＦ基板２０２の一方面に、カラーフィルタ２０４（図１参照）と配向膜（不図示）を形成し、この形成面側が、ＴＦＴアレイ基板２０１の他方面に対面するように、２つの基板を張り合わせる。その後、液晶をスペーサにより形成された基板の対向空間に封入してシールする。ＴＦＴアレイ基板２０１の一方面に第１の偏光板２０６を配置し、ＣＦ基板２０２の他方面に第２の偏光板２０７を配置する。
【００５２】
液晶パネル２００に対し、接続体１８を介して回路基板１７を電気的に接続する。回路基板１７には、例えば、液晶パネル２００に画像を表示するための電気信号を液晶パネル２００へ出力し、あるいは、表示面２００Ａに対するユーザの操作を検出するための電気信号が液晶パネル２００から入力される、複数のＩＣ等が予め実装されている。ＩＣには、制御部（ＣＰＵ）が含まれる。回路基板１７に、液晶表示装置１００を実装する機器のマザーボードに接続するためのフレキシブル基板１６を設けている。
【００５３】
＜液晶パネルの回路構成＞
図３は、液晶パネル内の駆動回路の構成例を示すブロック図である。
【００５４】
図３に示すように、液晶パネル２００は、画素(ＰＩＸ)がマトリクス状に配置された表示部１０を有する。表示部１０は、パネルの厚み方向をも含めた３次元的な液晶パネル２００の部分である。
図１にも示すが、有効表示領域ＰＡの周囲に周辺領域ＣＡが存在する。周辺領域ＣＡは、ＴＦＴアレイ基板２０１の有効表示領域ＰＡ以外の領域をいう。周辺領域ＣＡには、図３に示すように、有効表示領域ＰＡ内のＴＦＴと一括して形成されるＴＦＴを含んで構成された幾つかの機能ブロックにより示される駆動回路が形成されている。
【００５５】
液晶パネル２００は、駆動回路として、垂直ドライバ(Ｖ.ＤＲＶ.)１１と、ディスプレイドライバ(Ｄ−ＤＲＶ.)１２と、センサドライバ(Ｓ−ＤＲＶ.)１３と、選択スイッチアレイ(ＳＥＬ.ＳＷ.)１４と、ＤＣ／ＤＣコンバータ(ＤＣ／ＤＣ.ＣＮＶ.)１５とを有する。
【００５６】
垂直ドライバ１１は、画素ラインを選択のために、水平方向に配線された各種制御線を垂直方向に走査するシフトレジスタ等の機能を有する回路である。
ディスプレイドライバ１２は、映像信号のデータ電位をサンプリングしてデータ信号振幅を発生し、列方向の画素で共通な信号線にデータ信号振幅を排出する等の機能を有する回路である。
センサドライバ１３は、所定の密度で画素の配置領域内に分散配置された光センサ部１に対し、垂直ドライバ１１と同様な制御線の走査と、制御線の走査に同期してセンサ出力(検出データ)の収集を行う回路である。
スイッチアレイ１４は、複数のＴＦＴスイッチから構成され、ディスプレイドライバ１２によるデータ信号振幅の排出制御と、表示部１０からのセンサ出力の制御を行う回路である。
ＤＣ／ＤＣコンバータ１５は、入力される電源電圧から、液晶パネル２００の駆動に必要な電位の各種直流電圧を発生する回路である。
【００５７】
ディスプレイドライバ１２やセンサドライバ１３の入出力信号、その他の信号の液晶パネル２００内と外のやり取りは、液晶パネル２００に設けられたフレキシブル基板１６（図２参照）を介して行われる。
【００５８】
なお、液晶駆動ＩＣ（ディスプレイドライバ１２に相当）と、センサ駆動、センサ出力の読み出しのためのＩＣ（センサドライバ１３等に相当）と、画像処理ＩＣを、液晶パネル２００内部にＳＯＧ実装してもよい。センサ駆動、センサ出力の読み出しのためのＩＣと、画像処理ＩＣを１つのＩＣとしてもよい。この場合、上記入出力信号等のＩＣ間のやり取りは液晶パネル２００内でＳＯＧ実装端子を介して行われる。
【００５９】
図３に示すほかに、クロック信号の発生または外部入力のための構成なども駆動回路に含まれる。
【００６０】
＜画素と光センサ部との組み合わせ例＞
既に述べたように、画素と光センサ部とは有効表示領域ＰＡ内で規則的に配置される。その配置の規則は任意であるが、複数の画素と１つの光センサ部を組として、この組を有効表示領域ＰＡ内にマトリックス状に配置するとよい。
ここでは、Ｒ,Ｇ,Ｂの３画素と１つの光センサ部１を１組とする配置例を説明する。
【００６１】
図１に示すカラーフィルタ２０４は、画素(ＰＩＸ)の平面視の大きさにほぼ対応し、Ｒ,Ｇ,Ｂの各波長領域をそれぞれ選択的に透過するフィルタと、フィルタの周囲（すべての境界部）を、混色防止のために一定幅で遮蔽するブラックマトリックスとを有する。
【００６２】
図４に、ブラックマトリックスのパターン例を示す。
図４に図解するブラックマトリックス２１Ｋは、そのパターンによって４つの開口部を形成している。このうち、３つの画素開口部ＸＡに、３色のフィルタが配置されている。
より詳細に、赤フィルタ２１Ｒと、緑フィルタ２１Ｇと、青フィルタ２１Ｂとが一方向にこの順で配置されている。赤フィルタ２１Ｒと緑フィルタ２１Ｇとの間、緑フィルタ２１Ｇと青フィルタ２１Ｂとの間は、それぞれ、一定幅のブラックマトリックス２１Ｋを介して互いに離れている。３色のフィルタは、同じ画素ラインに配置されるため、その高さ（縦方向のサイズ）を一定としている。
【００６３】
画素(ＰＩＸ)と同じ高さの光センサ部１が、赤フィルタ２１Ｒ側または青フィルタ２１Ｂ側（ここでは赤フィルタ２１Ｒ側）に配置される。光センサ部１におけるブラックマトリックスのセンサ開口部ＳＡは、図４においてはフィルタが形成されていない。これは、人の指などの被検出物からの反射光を通す必要があるためである。検出光がＩＲ光の場合、ＩＲ光を選択的に透過させるＩＲフィルタを、光センサ部１の開口部に配置してもよい。
【００６４】
なお、ブラックマトリックス２１Ｋは必須の構成ではなく、３色のフィルタを一部重ね合わせて２次元状に配置し、３色とも重なる部分を遮光層としてブラックマトリックス２１Ｋの代わりとするようにしてよい。
また、センサ開口部ＳＡには、可視光を遮断し非可視光（ＩＲ光）を通す「ブラックのフィルタ」を設けてもよい。
【００６５】
＜画素部および光センサ部＞
図５（Ａ）に光センサ部１の平面図の一例を、図５（Ｂ）に、図５（Ａ）のパターンに対応する光センサ部１の等価回路の一例を示す。
図５（Ｂ）に図解する光センサ部１は、３つのトランジスタ（ここではＮチャネル型ＴＦＴ）とフォトダイオードＰＤとを有する。
３つのトランジスタは、リセットトランジスタＴＳ、アンプトランジスタＴＡ、読み出しトランジスタＴＲである。
【００６６】
フォトダイオードＰＤは、「光センサ」の一例である。フォトダイオードＰＤは、アノードがストレージノードＳＮに接続され、カソードが電源電圧ＶＤＤの供給線（以下、ＶＤＤ線）３１に接続されている。フォトダイオードＰＤは、後述するようにＰＩＮ構造またはＰＤＮ構造を有し、Ｉ(intrinsic)領域（ＰＩＮ構造の真性半導体領域）またはＤ(doped)領域（ＰＤＮ構造のＮ−領域）に対し絶縁膜を介して電界を及ぼすコントロールゲートＣＧを備える。フォトダイオードＰＤは、逆バイアスされて使用され、そのときの空乏化の程度をコントロールゲートＣＧで制御することにより、感度を最適化（通常、最大化）できる構造を有する。
【００６７】
リセットトランジスタＴＳは、ドレインがストレージノードＳＮに接続され、ソースが基準電圧ＶＳＳの供給線（以下、ＶＳＳ線）３２に接続され、ゲートがリセット信号(ＲＥＳＥＴ)の供給線（以下、リセット線）３３に接続されている。リセットトランジスタＴＳは、ストレージノードＳＮをフローティング状態からＶＳＳ線３２への接続状態に切り替え、ストレージノードＳＮを放電して、その蓄積電荷量をリセットする。
【００６８】
アンプトランジスタＴＡは、ドレインがＶＤＤ線３１に接続され、ソースが読み出しトランジスタＴＲを介して検出電位Ｖdet(または検出電流Ｉdet)の出力線（以下、検出線）３５に接続され、ゲートがストレージノードＳＮに接続されている。
読み出しトランジスタＴＲは、ドレインがアンプトランジスタＴＡのソースに接続され、ソースが検出線３５に接続され、ゲートがリード制御信号(ＲＥＡＤ)の供給線（以下、リード制御線）３４に接続されている。
【００６９】
アンプトランジスタＴＡは、リセット後に再びフローティング状態となったストレージノードＳＮにフォトダイオードＰＤで発生した正電荷が蓄積されると、その蓄積された電荷量（受光電位）を増幅する作用がある。読み出しトランジスタＴＲは、アンプトランジスタＴＡで増幅された受光電位を、検出線３５に排出するタイミングを制御するトランジスタである。一定時間の蓄積時間が経過すると、リード制御信号(ＲＥＡＤ)が活性化して読み出しトランジスタＴＲがオンするため、アンプトランジスタＴＡは、ソースとドレインに電圧が印加されて、そのときのゲート電位に応じた電流を流す。これにより受光電位に応じ、振幅が増大した電位変化が検出線３５に出現し、この電位変化が、検出電位Ｖdetとして検出線３５から光センサ部１の外部に出力される。あるいは、受光電位に応じて値が変化する検出電流Ｉdetが、検出線３５から光センサ部１の外部に出力される。
【００７０】
図５（Ａ）は、図２のようにＣＦ基板２０２と貼り合わされて液晶が封入される前のＴＦＴアレイ基板２０１の上面視を示す。
図５（Ａ）に示すパターン図において図５（Ｂ）に示す素子やノードには同一符号を付しているため、素子間の電気的接続は明らかである。
ＶＤＤ線３１、ＶＳＳ線３２および検出線３５は、例えばアルミニウム（ＡＬ）の配線層から形成され、リセット線３３とリード制御線３４はゲートメタル（ＧＭ）、例えばモリブデンＭｏから形成されている。ゲートメタル（ＧＭ）はアルミニウム（ＡＬ）の配線層より下層に形成される。ゲートメタル（ＧＭ）より上層で、アルミニウム（ＡＬ）より下層の階層に、ポリシリコン（ＰＳ）層が４つ孤立して配置されている。リセットトランジスタＴＳ、読み出しトランジスタＴＲ、アンプトランジスタＴＡおよびフォトダイオードＰＤは、それぞれＰＳ層を有している。
【００７１】
トランジスタにおいては、ゲートメタル（ＧＭ）と交差するＰＳ層箇所の一方と他方に、Ｎ型不純物が導入されてソースとドレインが形成されるトランジスタ構造となっている。
これに対し、フォトダイオードＰＤでは、ＰＳ層からなる薄膜半導体層３６の一方と他方にＰ型とＮ型の逆導電型の不純物が導入されているためダイオード構造となっている。Ｐ型の不純物領域が、フォトダイオードＰＤのアノード（Ａ）領域あるいはストレージノードＳＮを構成する。Ｎ型の不純物領域が、フォトダイオードＰＤのカソード(Ｋ)領域を構成し、コンタクトを介して上層のＶＤＤ線３１と接続されている。
【００７２】
なお、図５（Ａ）に示す平面図において、３つのトランジスタ（ＴＲ,ＴＳ,ＴＡ）が有する受光領域（Ｉ領域またはＤ領域）のバックライト側は、夫々のトランジスタがもつ電極によって遮光されているが、前面側も外光から遮光する必要がある。このため、例えば、図４に示すブラックマトリックス２１Ｋの平面パターンにおいて、特に図示しないが、実際は、センサ開口部ＳＡの一部がブラックマトリックス２１Ｋと同じ遮光材料等によって遮光されている。
同様な理由から、画素(ＰＩＸ)のスイッチング素子ＳＷの前面側も遮光されている。
【００７３】
図６に、ＦＦＳ(Field Fringe Switching)方式の液晶の画素(ＰＩＸ)におけるＴＦＴアレイ基板２０１の上面視を示す。ＦＦＳ方式の液晶は、別名を「In Plane Switching（ＩＰＳ）−Ｐｒｏ」方式の液晶」とも言う。
図５には、ＴＦＴアレイ基板２０１を基体として形成された画素電極４０と、各種配線と、スイッチング素子ＳＷと、それらの接続が示されている。
【００７４】
画素電極４０は透明電極層（ＴＥ）で形成され、複数のスリットを有している。特に図示していないが、画素電極４０の下方に共通電極が画素電極４０と対面して形成される。共通電極は、全画素共通な透明電極層（ＴＥ）で形成される。
画素電極４０は、コンタクト４１を介して下層のアルミニウム（ＡＬ）等からなる内部配線４２と接続されている。内部配線４２が、ポリシリコン（ＰＳ）からなるスイッチング素子ＳＷの薄膜半導体層４３に形成されたソースとドレインの一方に接続されている。薄膜半導体層４３のソースとドレインの他方に、アルミニウム（ＡＬ）からなる信号線４５が接続されている。薄膜半導体層４３の下層に交差する垂直走査線４４が、モリブデン（Ｍｏ）等のゲートメタル（ＧＭ）から形成され、信号線４５と直交する向きに配置されている。
【００７５】
なお、図６に示す各種パターンを有するＴＦＴアレイ基板２０１の上方（不図示の部分）には、ＣＦ基板２０２が重ねられ、これら２つの基板間に液晶層２０３が形成される（図１参照）。また、第１の偏光板２０６と第２の偏光板２０７が、２つの基板に配置されている。
ここで液晶層２０３は、ネマチック液晶で構成される。ＴＦＴアレイ基板２０１およびＣＦ基板２０２の外側面に接着剤を介して密着状態で設けられている第１の偏光板２０６と第２の偏光板２０７は、クロスニコル状態で設けられる。
信号線４５および垂直走査線４４（ゲートメタル（ＧＭ））の材料としては、アルミニウム（Ａｌ）、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、鉛（Ｐｂ）、これらの複合層(例えば、Ｔｉ／Ａｌ)、または、これらの合金層を用いることが可能である。
【００７６】
＜フォトダイオードＰＤの構造と受光特性＞
図７（Ａ）にＰＩＮ構造のフォトダイオードＰＤを、図７（Ｂ）にＰＤＮ構造のフォトダイオードＰＤを、それぞれ示す。
フォトダイオードＰＤの薄膜半導体層３６において、受光感度を有する領域が、ＰＩＮ構造（図７（Ａ））では不純物が導入されていないＩ領域であり、ＰＤＮ構造（図７（Ｂ））ではＮ型不純物が低濃度に導入されたＤ領域（Ｎ−領域）である。
【００７７】
例えば図示のように薄膜半導体層３６に逆バイアスを印加すると、Ｉ領域またはＤ領域の内部に空乏層が拡がる。この空乏化を促進するためにバックゲート制御（コントロールゲートＣＧによる電界制御）を行う。ただし、ＰＩＮ構造ではＰ＋領域からせいぜい１０[μm]程度の空乏化であるが、ＰＤＮ構造ではＤ領域のほぼ全域が空乏化され、それだけ受光感度を有する面積が広いという利点がある。
本実施形態では、ＰＩＮ構造、ＰＤＮ構造のいずれも採用可能である。
【００７８】
かかる構造の位置センサとしてのフォトダイオードＰＤは、非可視光、例えば赤外光に感度を持つように設計されている。フォトダイオードＰＤは赤外光感度が大きいと望ましいが、可視光や近紫外光に感度が大きい場合は、赤外光を選択的に透過させるＩＲフィルタと組み合わせて用いるとよい。
【００７９】
非可視光は、例えば、赤外光または紫外光を含む。なお、国際照明委員会（CIE：Commission International de 1' Eclairage）では、紫外光（これも非可視光の一例である。）と可視光との波長の境界は360［nm］〜400［nm］、可視光と赤外光との波長の境界は760［nm］〜830［nm］としている。ただし、実用的には、350［nm］以下の波長を紫外光、700［nm］以上の波長を赤外光としてもよい。ここでは非可視光の波長範囲を350［nm］以下、700［nm］以上とする。ただし、本実施形態において、非可視光の波長の境界は、上記360［nm］〜400［nm］、760［nm］〜830［nm］の範囲内で任意に規定してよい。
【００８０】
非可視光として赤外光（ＩＲ光）を用いる場合、ＩＲ光に感度ピークをもつフォトダイオードＰＤの薄膜半導体層３６（図７）は、価電子帯と伝導帯間のエネルギーバンドギャップが1.1[eV]と、可視光の受光素子のエネルギーバンドギャップ（例えば1.6[eV]）より小さい値をもつ多結晶シリコン、もしくは、結晶シリコンから形成することが好ましい。エネルギーバンドギャップEｇは、Ｅｇ＝ｈν（ｈはプランク定数、ν＝１／λ（λは光の波長））より最適な値が算出される。
【００８１】
一方、アモルファスシリコン、または、微結晶シリコンから薄膜半導体層３６（図７）を形成すると、それらの半導体材料はエネルギーバンドギャップ準位に分布を持つため、赤外線、紫外線に対しても、その受光能力（感度）をもつ。したがって、これらの半導体材料から形成したフォトダイオードＰＤは、可視光のみならず、赤外線、紫外線の非可視光においても受光能力を有し、これにより、可視光と非可視光の受光素子として利用可能となる。
【００８２】
以上から、本実施形態に好適に利用できるフォトダイオードＰＤは、その薄膜半導体層３６が、多結晶シリコン、結晶シリコン、アモルファスシリコン、または、微結晶シリコンから形成される。いずれにしても、本実施形態におけるフォトダイオードＰＤは、可視光の受光のために設計されたフォトダイオードより赤外線の吸収係数が大きくなるように半導体材料が選択され、設計するとよい。そのような設計が難しい場合、フォトダイオードＰＤをＩＲ選択フィルタと組み合わせて用いるとよい。
【００８３】
＜蓄光および蓄光材料＞
図８は、位置検出に利用されるＩＲ光の発生手段を説明するための、模式的な液晶表示装置１００の断面図である。
図８および図１に示すように、フォトルミネッセンス部材（蓄光部６０）が、例えば、バックライト３００と液晶パネルの間に形成されている。
【００８４】
蓄光部６０は、バックライト３００が点灯している最中は、バックライト３００から照射されるバックライト光のうち、紫外〜可視（波長が、例えば250[nm]〜780[nm]）を吸収し、非可視光および可視光を含む出力光を出射する。バックライト３００がオフされると、可視光およびＩＲ光（780[nm]以上）を含む残光を発生する。この作用を「蓄光」という。
【００８５】
図８は、残光の出力時を示している。残光には非可視光成分、ここでは赤外光成分（ＩＲ）と、可視光成分（ＶＬ）とを含む。
残光の持続時間は、蓄光部６０を構成する蓄光材料にもよるが、マイクロ秒オーダから、長いものでは数十時間（１日程度）にもなる。「残光」のこの持続時間が長い成分は「燐光」とも呼ばれ、持続時間がナノオーダの「蛍光」と異なる。なお、「残光」は「燐光」を含んでいればよく、さらに「蛍光」を含んでもよい。
蓄光部６０の蓄光作用により、図１に示すＩＲ光源３０１ｂの数を減らし、場合によってはＩＲ光源３０１ｂを全く不要にでき、その結果、コストダウンが可能である。
また、残光に可視光成分（ＶＬ）を含むことから、暗闇の中でバックライト３００を消しても、蓄光材料から可視光成分（ＶＬ）が出力することによって、画像や文字の表示に用いる被変調光の供給ができる。また、被検出物の検出時に、手元を照らす照明光として可視光成分（ＶＬ）を用いることができる。
【００８６】
ここで蓄光部６０から出力される赤外光成分（ＩＲ）は、人間の目に感度がない780[nm]以上の波長の光である。シリコンを薄膜半導体層３６の主成分としたフォトダイオードＰＤの感度は、780[nm]〜1100[nm]の波長領域の赤外光成分（ＩＲ）で高い（マッチングがとれる）。したがって、780[nm]以上、より望ましくは780[nm]〜1100[nm]の波長を有する光が残光に含まれるように、蓄光部６０の材料等を選択することが望ましい。
【００８７】
バックライトまたは環境光（外光）の紫外〜可視（波長250[nm]〜780[nm]）を吸収して、ＩＲ光（波長750[nm]以上）を含む光を発光する材料としては、有機蛍光（燐光）材料、無機蛍光体、無機蓄光材料などの赤外フォトルミネッセンス材料を用いることができる。
【００８８】
蓄光部６０は、以下のように、独立した構成で、あるいは、他の構成に実質的に含まれるように形成することが可能である。
(１)蓄光材料を板状にしたもの、複数のシートを層状に重ねたものとして蓄光部６０を形成する。
(２)上記赤外フォトルミネッセンス材料を、蛍光管バックライトの中に分散させる。
(３)ＩＲ光源３０１ｂ自体は白色ＬＥＤから形成し、そのガラス等で封止されたパッケージ内部に蛍光体として赤外フォトルミネセンス材料を入れる。
(４)導光板３０２の材料内に赤外フォトルミネセンス材料を分散させる。
(５)導光板３０２に対し拡散材料として赤外フォトルミネセンス材料をパターニングする、あるいは、赤外フォトルミネセンス材料を拡散シートに塗布して、当該シートを導光板３０２に張り付ける。パターニングやシート張り合わせを行なう箇所は、導光板３０２の光出射面、あるいは、出射面と対向する面の反射面より導光板３０２寄りの位置が採用できる。
（６）赤外フォトルミネッセンス材料を、駆動用の薄膜トランジスタの平坦化膜中にサブミクロンオーダーの微粒子として分散させる。
【００８９】
フォトルミネッセンス材料としては、有機蛍光材料、有機燐光材料、無機蛍光材料、無機燐光材料などの蓄光材料を用いることができる。これらの赤外フォトルミネッセンス材料の中でも、無機蓄光材料を用いると、耐熱性、耐光性も優れ、暗闇の環境下で長時間、光源駆動無に位置検出が可能となる。
【００９０】
無機蓄光材料としては、硫化亜鉛タイプ（ＺｎＳ：Ｃｕ）、または、酸化アルミニウムに希土類元素などを添加した酸化物材料を用いることができる。酸化アルミニウムに希土類元素などを添加した酸化物材料は、残光の持続時間が長いため望ましい。具体的には、アルミン酸ストロンチウムに希土類金属を結合されたルミノーバ（商標名）は、長時間、高輝度の発光を得られることから、蓄光部６０の無機蓄光材料として特に望ましい。
【００９１】
＜動作＞
次に、図１〜図７ならびに図８を参照して、液晶表示装置１００の動作の一例を説明する。
液晶パネル２００の背面側に設置されたバックライト３００からの照明光は、蓄光部６０から液晶パネル２００内に入射され、第１の偏光板２０６、ＴＦＴアレイ基板２０１、液晶層２０３、カラーフィルタ２０４、ＣＦ基板２０２、および、第２の偏光板２０７を、この順で透過して、前面から外部に出射される。
この透過の最中に照明光は偏光や変調を受けて偏波面や光強度等が変化する。また、蓄光部の実現形態に応じて、照明光の一部が蓄光部で吸収され、照明オフ後にも残光発生は可能となる。
【００９２】
バックライト３００からの照明光は、図１や図８の場合、蓄光部６０および第１の偏光板２０６を通ってＴＦＴアレイ基板２０１に入射された光は、光センサ部１内に設けられた開口部を効率よく通過するようになっている。
図８に示すように、ＴＦＴアレイ基板２０１にはフォトダイオードＰＤが形成されているが、そのバックライト側は電極によって覆われ、照明光が入射され難い。このため、例えば図５（Ａ）に破線で示す光センサ部１内の開口部、および、図６に示す画素(ＰＩＸ)内の配線間の開口部を通って光がＴＦＴアレイ基板２０１から出力される。
【００９３】
ＴＦＴアレイ基板２０１から出た光は、液晶層２０３、カラーフィルタ２０４、ＣＦ基板２０２、および、第２の偏光板２０７（図１）を透過して、表示面２００Ａから画面表示のために外部に出力される。
【００９４】
この透過の過程で、第１の偏光板２０６の透過時に透過光が第１の方向に偏光される。液晶層２０３内を光が透過する間に、液晶分子の光学異方性の効果により透過光の偏光方向が液晶の分子配列方向にそって所定角度変化する。第２の偏光板２０７の透過時に、透過光が上記第１の方向と所定の角度ずれた第２の方向に偏光される。
【００９５】
この３度の偏光作用のうち、液晶層２０３を透過中の偏光角度は、入力される映像信号の電位に応じて液晶層２０３に印加する電界強度を制御することによって、画素ごとに独立に変化する。このため各画素を通過する光は、映像信号の電位に応じた明るさに変化する変調を受けて液晶パネル２００から出射され、所定の画像表示に供せられる。
【００９６】
既に説明したように、液晶パネル２００は、画像を表示する有効表示領域ＰＡを有し、その画素領域(ＰＡ１)に複数の画素が配置されている。有効表示領域ＰＡのセンサ領域(ＰＡ２)に、いわゆるタッチパネルの機能を実現するために人の指やスタイラスペン等の被検出物を検出する受光素子を含む光センサ部１が配置されている。
光センサ部１を通過する光は、画素を透過する光のような、電気信号による変調を受けることなく、そのまま液晶パネル２００の表示面２００Ａから出射される。
【００９７】
画像表示の途中で、例えばアプリケーションに応じて表示コンテンツに、ユーザ指示を促す場合があり、このような場合、図８に示すように、ユーザが指（またはスタイラスペン等）で表示画面を軽くタッチする。
指またはスタイラスペン等の被検出物が表示画面に接触または近接すると、液晶パネル２００から出射される光が、被検出物で反射され液晶パネル２００内に戻される。この戻された光（反射光（ＲＬ））は、液晶パネル２００内の層界面や配線等の反射物で屈折や反射を繰り返すため、一般に、反射光は液晶パネル２００で広がって進む。よって、被検出物の大きさにもよるが、反射光は、複数のフォトダイオードＰＤの少なくとも１つに到達する。
【００９８】
フォトダイオードＰＤに到達した反射光のうち、所定の逆バイアスが印加されたフォトダイオードＰＤに反射光の一部が入射すると、フォトダイオードＰＤが光電変換を行って電荷を、例えばアノード（Ａ）電極から出力する。このときの電荷量はＩＲ受光量に比例した受光データを表す。受光データ（電荷量）は、既に説明した図５（Ｂ）に示す読み出し回路の検出線３５から検出電位Ｖdetまたは検出電流Ｉdetとなって出力される。
【００９９】
検出電位Ｖdetまたは検出電流Ｉdetは、図３に示すスイッチアレイ１４によってセンサドライバ１３側に送られ、ここで受光データとして収集され、さらに図１に示すデータ処理部４００内の位置検出部４０２に入力される。位置検出部４０２または制御部４０１は、検出電位Ｖdetまたは検出電流Ｉdetごとの行と列のアドレスの組を液晶パネル２００側から順次、リアルタイムに入力している。このためデータ処理部４００内で、不図示のメモリに、被検出物のパネル内位置情報（検出電位Ｖdetまたは検出電流Ｉdet）が行と列方向のアドレス情報と関連付けられて当該メモリに蓄えられる。
【０１００】
液晶表示装置１００は、メモリ内の情報に基づいて、被検出物の位置情報と表示情報と重ね合わせることにより、「ユーザが表示情報に基づいた指示を指またはスタイラスペン等を用いて行った」、あるいは、「ユーザがスタイラスペン等を表示画面上で移動させることにより所定の情報を入力した」ことが判別できる。つまり、液晶表示装置１００は、タッチパネルを液晶パネル２００に付加した場合と同様な機能を、タッチパネルを付加していない薄型の表示パネルにより実現することができている。このような表示パネルを、「インセルタッチパネル」と称する。
【０１０１】
本実施形態によれば、図８に示すようにバックライト光がオフの場合でも、残光に含まれる赤外光成分（ＩＲ）が、被検出物(指等)で反射し、フォトダイオードＰＤに入射される。このため、被検出物の位置や大きさの検出が可能となる。
【０１０２】
残光には可視光成分（ＶＬ）も含まれるため、バックライト電源がオフされたときでも液晶層２０３を中心とする光変調部が薄っすらと照らされ、表示画像等の視認ができる。このため、ユーザは指やスタイラスペン等で、アプリケーション等の操作のための指示入力や情報入力を続行することができる。
【０１０３】
バックライト電源がオフされなくとも、暗い環境でバックライトの明るさを極端に下げた状態で使用することがある。このとき環境が急に明るくなると、バックライトの明るさ不足で目が慣れるまで画像が見えにくいことがある。そのような場合でも、蓄光部６０から出力される可視光成分（ＶＬ）が補助的な照明光となって、画像の見づらさを緩和する。
【０１０４】
《第２実施形態》
本実施形態は、反射型液晶表示装置に関する。
一般的な反射型液晶パネルは、図１において、バックライト３００がなく、代わりに、液晶層２０３と表示面２００Ａとの間に、照明部（フロントライト）が配置される。
【０１０５】
図９は、本実施形態において、位置検出のためのＩＲ光を発生する手段を説明するための、模式的な液晶表示装置の断面図である。
図９に図解する液晶表示装置１００Ａは、反射型液晶パネルの表示面２００Ａ側に、フロントライト機能を有するフォトルミネッセンス部材（蓄光部６０Ａ）が配置されている。また、表示面２００Ａと反対の側に反射面２００Ｂが設けられている。
蓄光部６０Ａは、第１実施形態で例示した、可視光、赤外光の両方に発光を持つ蓄光材料を用いて形成される。
【０１０６】
図９に示すように、蓄光部６０Ａから出射された照明光には、可視光成分（ＶＬ）と赤外光成分（ＩＲ）とを含む。照明光は、ＣＦ基板２０２、液晶層２０３、ＴＦＴアレイ基板２０１を通って、反射面２００Ｂで反射され、再び同じ経路を辿って蓄光部６０Ａ内を通過し、表示面２００Ａからが外部に出射される。
この照明光の可視光成分（ＶＬ）は、このような経路の途中で入力信号に応じた変調を受けて、情報が付加されて表示に供せられる。
【０１０７】
一方、照明光の赤外光成分（ＩＲ）は、同様な経路を通って表示面２００Ａから出てゆく一方で、指などの被検出物が表示面２００Ａに接触または近接していると、そこで反射されて戻る反射赤外光成分（ＩＲ＿Ｒ）が存在する。反射赤外光成分（ＩＲ＿Ｒ）は、ＣＦ基板２０２から入射し、液晶層２０３を通ってフォトダイオードＰＤで受光される。これにより被検出物の位置および大きさの検出が、第１実施形態と同様に可能となる。
【０１０８】
第２実施形態の構成によっても、第１実施形態と同様に、照明オフ後の位置検出が可能である。つまり、本実施形態において、照明部を兼ねる蓄光部６０Ａへの発光制御が停止されても、残光内の赤外光成分（ＩＲ）によって、発光停止制御後も被検出物の位置や大きさの検出が可能である。また、第１実施形態と同様、照明オフ後の操作の続行が容易という利益と、環境の明るさ変化時に瞬間的に起こる表示画像の見づらさが緩和されるという利益は、第２実施形態においても受けられる。
【０１０９】
図８に示す第１実施形態では、蓄光部６０と表示面２００Ａとの間の部材での吸収や反射により、赤外光成分（ＩＲ）の損失が比較的大きい。
これに対し、第２実施形態では、図９に示すように、蓄光部６０Ａが表示面２００Ａの近くに配置され、赤外光成分（ＩＲ）の利用効率が高く、位置検出のＳ／Ｎ比が大きい。
【０１１０】
なお、第２実施形態における蓄光部６０Ａは、画像表示装置の表面の保護板を兼ねてもよい。保護板の表示面となるオーバーコート材料に、赤外フォトルミネッセンス材料をサブミクロンオーダーの微粒子として分散させて使うこともできる。
フロントライト光量が不足する場合は、蓄光部６０Ａとは別に照明部（フロントライト）を設け、蓄光部６０Ａからの光はその補助照明光としてもよい。
【０１１１】
《第３実施形態》
図１０は、本実施形態において、位置検出のためのＩＲ光を発生する手段を説明するための、模式的な液晶表示装置の断面図である。
図１０に図解する液晶表示装置１００Ｂは、液晶パネルのＣＦ基板２０２に、カラーフィルタ基板側に、互いに分離した複数の蓄光部６０Ｂがパターニングされている。蓄光部６０Ｂが形成されるＣＦ基板２０２の面は、図示のように液晶層２０３側の面でもよいし、表示面２００Ａ側の面でもよい。
【０１１２】
本実施形態では、必要な位置にのみ蓄光部６０Ｂを設けることができる。これにより、第１実施形態と同様な利益が受けられるほか、位置検出精度の向上が可能である。
また、例えば、カラーフィルタとの組み合わせにより、ＩＲ光検出精度向上のための設計が可能となる。
【０１１３】
つぎの第４および第５実施形態は、この第３実施形態のより具体的な実施形態である。
なお、第３〜第５実施形態においては照明部は必要であるが、照明オフ時には蓄光部が簡易的な補助照明として機能する。
【０１１４】
《第４実施形態》
図１１は、第４実施形態において、位置検出のためのＩＲ光を発生する手段を説明するための、液晶表示装置の断面図である。図１２は、本発明が適用されていない液晶表示装置において、図１１とほぼ同じ断面を示す比較例の断面図である。
【０１１５】
図１２に示す比較例では、可視光成分（ＶＬ）を遮光し、反射赤外光成分（ＩＲ＿Ｒ）を含む赤外線を透過するＩＲ透過フィルタ（ＩＲＰＦ）が配置されている。ＩＲ透過フィルタ（ＩＲＰＦ）の形成位置は、センサ領域(ＰＡ２)あるいは光センサ部１である。例えば図４に示すようにブラックマトリックス２１Ｋが平面パターンを有する場合、光センサ部１におけるブラックマトリックス２１Ｋのセンサ開口部ＳＡ内に、ＩＲ透過フィルタ（ＩＲＰＦ）が配置される。ＩＲ透過フィルタ（ＩＲＰＦ）の周囲には、図１２および図４に示すように、赤フィルタ２１Ｒ、緑フィルタ２１Ｇおよび青フィルタ２１Ｂが配置される。これらの４種類のフィルタとブラックマトリックス２１Ｋにより、カラーフィルタ２０４が構成されている。
【０１１６】
図１１に示す本実施形態に関わる液晶表示装置１００Ｃにおいて、図１２に示すＩＲ透過フィルタ（ＩＲＰＦ）に代えて、赤外線を含む残光を出力可能なフォトルミネッセンス部材（蓄光部６０Ｃ）が配設されている。
本実施形態における蓄光部６０Ｃは、可視光成分（ＶＬ）をフォトダイオードＰＤ側に透過させるとＳ／Ｎ比を悪くすることから、可視光成分（ＶＬ）を遮断する、図１２のＩＲ透過フィルタ（ＩＲＰＦ）と同様なフィルタ機能を備えることが必要である。具体的には、蓄光部６０Ｃを２層構造として、そのフォトダイオードＰＤ側の層にＩＲ透過フィルタ（ＩＲＰＦ）と同様な可視光遮断の機能を持たせ、他の層に蓄光の機能を持たせるとよい。
【０１１７】
ただし、蓄光の機能は蓄光層を設けることで実現する必要は必ずしもない。フォトルミネッセンス材料を、可視光を遮光し赤外線を透過する層の中に分散してもよいし、その層の表示面２００Ａ側と反対の面に塗布してもよい。
【０１１８】
第４実施形態によれば、第１実施形態と同様な利益がえられるほか、フォトダイオードＰＤに近い必要な箇所に、既存のカラーフィルタ２０４に多少の変更を加えることで、蓄光の機能を実現できる。
また、赤外フォトルミネッセンス材料（赤外蓄光材料）の多くは可視光に吸収を持つため色が付くが、可視光を遮光する領域に選択的に配設するために、パネルの透過率の低下率を回避することが可能となる。
【０１１９】
《第５実施形態》
図１３は、第５実施形態において、位置検出のためのＩＲ光を発生する手段を説明するための、液晶表示装置の断面図である。
図解する液晶表示装置１００Ｄは、図１２における構造において、赤フィルタ２１Ｒの位置に、これと置き換えて、赤フィルタ２１Ｒの機能と蓄光機能を併せ持つフィルタ蓄光部６０Ｄを配置している。具体的には、従来の赤フィルタ２１Ｒの中に、赤外フォトルミネッセンス材料を分散することにより、蓄光の機能を持たせることができる。
【０１２０】
なお、この構成を採用する場合は、フォトルミネッセンス材料として、赤領域に発光を持たないことが望ましい。つまり、赤領域の可視光成分（ＶＬ）は吸収せずに透過にさせて赤表示の画素としての役目を損なわないようにするとよい。したがって、フィルタ蓄光部６０Ｄは、可視光に対しては青領域、緑領域に吸収を持つフォトルミネッセンス材料から形成するとよい。これにより、液晶パネルの透過率低下を回避することが可能となる。
【０１２１】
赤フィルタ（図１２の赤フィルタ２１Ｒ）に蓄光機能を持たせてフィルタ蓄光部６０Ｄとした理由は、赤色のフィルタ材料は赤外線領域の透過率が高いために、透過率特性を容易に制御でき、残光の反射赤外光成分（ＩＲ＿Ｒ）の発光効率を高くできることから、位置検出の精度（Ｓ／Ｎ比）を、より高くできるためである。ただし、透過率特性の制御が可能なら、緑フィルタ２１Ｇまたは青フィルタ２１Ｂに蓄光機能を持たせることも可能である。
【０１２２】
第５実施形態によれば、第１実施形態と同様な利益がえられるほか、フォトダイオードＰＤに近い必要な箇所に、既存のカラーフィルタ２０４に多少の変更を加えることで、蓄光の機能を実現できる。
なお、ＩＲ透過フィルタ（ＩＲＰＦ）はセンサ領域(ＰＡ２)において形成されているため、可視光遮断の機能は十分に高い。
【０１２３】
《第６実施形態》
図１４は、第６実施形態において、位置検出のためのＩＲ光を発生する手段を説明するための、液晶表示装置の断面図である。
図１４に図解する液晶表示装置１００Ｄは、検出対象物としてのスタイラスペン１０１を備品として有する。
スタイラスペン１０１において、先端を含む領域に設けられている蓄光部６０Ｅは、第１実施形態の蓄光部６０と同様な蓄光材料（フォトルミネッセンス材料）から形成されている。スタイラスペン１０１は、ユーザが液晶パネル２００に表示されたアプリケーションの表示コンテンツに応じて指示を与え、あるいは、情報を入力するときに、蓄光部６０Ｅが形成されたペン先を液晶パネル２００の表示面２００Ａに接触または近接させて用いる。
【０１２４】
液晶パネル２００内には、ＴＦＴアレイ基板２０１に形成された非可視光（例えばＩＲ光）を検出するフォトダイオードＰＤが配置されている。図１４は液晶表示装置の例を示すため、液晶層２０３およびＣＦ基板２０２を有しており、その他に、照明部なども必要である。ただし、表示パネルが液晶パネル以外、例えば自発光型の有機ＥＬパネルの場合、照明部は不要である。
【０１２５】
本実施形態によれば、第１実施形態と同様な利益が得られるほか、照明部等の非可視光（ここではＩＲ光）を発生する手段が表示パネル内に存在しない場合でも、被検出物の位置や大きさ等の検出（物体検出）のための非可視光（ＩＲ光）は、ペン先に形成された蓄光部６０Ｅから表示面２００Ａを通って表示パネル内に供給される。したがって、物体検出のための光源が表示パネル内に不要であり、また、スタイラスペン１０１にも物体検出のための光を発生するときの電源が不要であり、表示装置全体としてコストダウンが図れる。
【０１２６】
スタイラスペン１０１に蓄光部６０Ｅを設けた場合、その検出は、表示パネル内で発生し、あるいは、表示パネル内を通って外部へ出力された非可視光の反射を利用したものでなく、非可視光（検出光）の直接光を利用する。そのため、フォトダイオードＰＤに達する非可視光（検出光）において、非可視光が表示パネル内で反射を繰り返して発生する迷光成分が小さい。また、フォトダイオードＰＤを表示面２００Ａ近くに配置できる。この２つの理由から、フォトダイオードＰＤの出力に基づく位置検出の精度が極めて高い。
【０１２７】
本実施形態に関わる表示装置は、以上の説明に限定されず、以下の種々の変形が可能である。
【０１２８】
＜変形例１＞
変形例１では、非可視光を受光する受光素子としてのフォトダイオードＰＤの他に、可視光を主成分とする外光を検出し、その検出結果に応じて図１に示すバックライト３００から出力される光の強度を制御する例を示す。ここでは図１〜図８に示す第１実施形態の変形例を説明するが、バックライト等の照明部を有する限り、変形例１は他の実施形態にも適用できる。
【０１２９】
外光を検出する外光センサは、特に図示しないが、図１に示す液晶パネル２００において、有効表示領域ＰＡまたは周辺領域ＣＡに配置される。外光センサの配置の位置および個数は任意である。
外光センサを有効表示領域ＰＡ内に配置する場合、外光センサを、非可視光を受光する光センサ（フォトダイオードＰＤ）と同様にマトリクス状に配置することができる。この場合、各外光センサを、周囲に存在する複数の光センサから等距離の位置に配置する。例えばフォトダイオードＰＤと外光センサとが、有効表示領域ＰＡの平面視で市松模様を形成するようにするとよい。
市松模様でなくとも、外光センサを等間隔で配置してよい。このほか、外光センサを、有効表示領域ＰＡの四隅付近に配置する、有効表示領域ＰＡの外側辺のうち、少なくとも１辺に近い位置に並べて配置するなど、配置と数に制限はない。
【０１３０】
外光センサの基本構成は、図５と同様な等価回路や平面パターンが適用できる。ただし、外光センサのフォトダイオードは、光センサとしてのフォトダイオードＰＤとは、薄膜半導体層の材料などが異なってよい。例えば、外光センサは、350[nm]から700[nm]の波長範囲にて規定される可視光に感度ピークを持つように、外光センサの薄膜半導体層を、エネルギー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とよい。例えば、外光センサの薄膜半導体層としては、そのエネルギーバンドギャップが1.6[eV]のものを用いることができる。
なお、非可視センサのフォトダイオードＰＤにおいてもアモルファスシリコンまたは微結晶シリコンを薄膜半導体層の材料に用い得ることは既に述べたが、この場合の薄膜半導体層と、外光センサの薄膜半導体層とは、エネルギーバンドギャップが違うため赤外の吸収特性が異なるように形成されたものを使用する。ただし、可視光センサおよび光センサとして、エネルギーバンドギャップが異なり感度が多少低いが、ポリシリコンまたは結晶シリコンを薄膜半導体層の材料に用いることは可能である。このような場合、フィルタ側に波長選択性を持たせるとよい。
【０１３１】
図１に示すデータ処理部４００は、外光センサ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。制御部４０１の制御を受けた位置検出部４０２が、外光の輝度に比例した信号（蓄積電荷量）の振幅を受光データ、即ち、電圧値（検出電位Ｖdet）、もしくは、電流値（検出電流Ｉdet）によって検出する。制御部４０１が、検出結果に基づいて、液晶表示装置のバックライト３００の発光強度を調整する。
これにより、外光センサによって得られた受光データにおいて、受光した光の強度が大きい場合には、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される。受光した光の強度が小さい場合には、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される。
【０１３２】
薄膜トランジスタの画素スイッチを有する表示装置において、一般に、外光（特に太陽光)が差し込む環境においては、表示装置は表示パネルの表面層の反射によりコントラストが低下し、画像を良好に認識できないことがある。そのため、表示パネル自身から表面の外に出射される光の輝度を、表示パネルの表面の反射輝度以上にする必要がある。そのためには、表示パネルを背面から照射するバックライト３００の発光強度を、より強く制御する。
また、暗闇等の外光の強度が極めて低い状態においては、表示パネルの表面での反射光による画質低下（コントラスト低下）は発生せず、バックライト３００の発光強度を落とす必要がある。変形例１では、表示装置の表面輝度を下げることが可能となり、これにより、バックライト３００の消費電力を削減することができる。
本変形例１では、このような画質低下（コントラスト低下）と消費電力の削減を、外光量の変化に応じて適応的に制御できる利点がある。
【０１３３】
図１５は、変形例１において、外光センサを有効表示領域ＰＡに形成した場合（表示領域内配置の適用）と、周辺領域ＣＡに形成した場合（表示領域内配置の非適用）とにおいて得られる、受光データの入力光強度に対する変化を示す図である。図１５において、横軸は、外光の照度（単位：ルクス[lx]）を示しており、縦軸は、その外光センサから得られる受光データの値を照度換算したもの（単位：[lx]）を示している。図１５において、実線は、外光センサの表示領域内配置が適用された場合の曲線であり、破線は、表示領域内配置が非適用の場合の曲線である。
【０１３４】
図１５に示すように、たとえば、1000[lx]の外光が入射した際には、外光センサを周辺領域ＣＡに形成した場合には、約100[lx]の照度に対応した受光データが得られるのに対して、有効表示領域ＰＡに形成した場合には、約1000[lx]の照度に対応した受光データが得られる。このように、外光センサを有効表示領域ＰＡに設けることによって、高い強度の光を受光できる。
よって図１５からは、外光センサを有効表示領域ＰＡ内に配置するほうが望ましいことが分かる。
【０１３５】
図１６に、変形例１を適用しないで指先を検出したときの画面（（Ａ））と、変形例１を適用して指先を検出したときの画面（（Ｂ））とを示す。
図１６に示す画面は、マトリックス状に細かく配置された複数の光センサ部の各出力を、検出（白）と非検出（黒）のドット表示として、それを画面上でマッピングしたものである。
図１６からも、外光センサを有効表示領域ＰＡ内に配置したほうが、検出精度が高いことが分かる。
【０１３６】
変形例１によれば、画質低下（コントラスト低下）と消費電力の削減を、外光量の変化に応じて適応的に制御できる利点に加え、特に周囲の外光量が少ない場合に、必要以上のバックライト３００光量が液晶パネルに入射されないことから、その分、可視光の迷光が発生する防止または抑制できる。このことは、図７等に示す光センサとしてのフォトダイオードＰＤが、非可視光（例えばＩＲ光）以外に、可視光にも感度を持つ場合に位置検出の精度を向上させることができる利益をもたらす。
【０１３７】
なお、変形例１では、外光センサにより検出される外光強度がある程度大きいと判断されるときは、光センサ部１の出力と外光センサの出力とから、外光による被検出物の影を検出し、その検出結果に基づいて、被検出物の有無、位置あるいは大きさを検出してもよい。
【０１３８】
＜変形例２：その他の変形可能点＞
本実施形態およびその変形例１において、非可視光として赤外線（ＩＲ光）を主として説明に用いたが、紫外線であってもよい。
【０１３９】
バックライト３００は、光源及び導光部材を有するものに限定されず、例えば、複数のＬＥＤを２次元に配列したバックライトのように、光源のみを有するものであってもよい。また、バックライト３００は、面光源に限定されず、線光源や点光源であってもよい。導光部材は、板状のもの（導光板３０２）に限定されず、例えば、長尺状の直方体状のものや立方体状のものであってもよい。
【０１４０】
読み出し回路（図５）における、フォトダイオードＰＤ、リセットトランジスタＴＳ、アンプトランジスタＴＡおよび読み出しトランジスタＴＲ、ならびに、画素回路におけるスイッチング素子ＳＷを含む全てのＴＦＴ構造、コントロールゲートＣＧをもつＴＦＤ(Thin Film Diode)構造を、トップゲート型として形成してもよい。この場合、ＴＦＤの受光領域（Ｉ領域またはＤ領域）、ＴＦＴのチャネル形成領域の少なくとも背面側を遮光層で覆ってバックライト３００からの直接光が、これらの受光領域やチャネル形成領域に入らないようにするとよい。
【０１４１】
図４でフィルタ（２１Ｒ,２１Ｇ,２１Ｂ)によって示す画素ユニットの構成（配置と色の種類）、および、光センサ部に対応するセンサ開口部ＳＡの画素ユニットに対する隣接位置関係は、図４に示すものに限定されない。
【０１４２】
＜変形例３＞
本実施形態およびその変形例１,２は、液晶表示装置に限らず、有機ＥＬ表示装置などの自発光型表示装置、電子ペーパーに応用可能な電子遊動を用いた表示装置などに広く適用できる。
電子遊動を用いた表示装置は、画素電極と対向基板（透明基板）に備えられる共通電極との間に、電子インクを備える。電子インクは、図１における液晶層２０３に代わるもので、液体中に懸濁する、正に帯電した白の粒子と負に帯電した黒の粒子とを有する複数のマイクロカプセルを備える。電子遊動は、画素電極と共通電極間に印加される電界が正の場合と負の場合で、画素電極側と共通電極側に移動する粒子が白と黒で反転し、透明基板側に移動する白の粒子の割合が多いときに画素が明るく観測者から見えることを利用して、入力データに応じた画素の階調表示を可能とする。このため、液晶層２０３の光変調の仕方以外は、上記の実施形態の説明がほぼ同様に適用できる。
一方、有機ＥＬ表示装置は、バックライト３００が不要で、表示パネル内で画素ごとに積層された有機材料膜自体が、印加する電界の大きさに応じた輝度で発光する現象を利用している。したがって、集光レンズは、例えば層内レンズ層により形成することが望ましい。それ以外は、上記の実施形態の説明がほぼ同様に適用できる。
【０１４３】
＜表示装置の適用製品例＞
実施形態およびその変形例１〜３は、以下の各種製品の文字や画像の表示部品と適用できる。
具体的には、テレビジョン受像装置、パーソナルコンピュータ等のモニタ装置、携帯電話、ゲーム機、ＰＤＡなどの映像再生機能を持つモバイル機器、スチルカメラやビデオカメラ等の撮影装置、カーナビゲーション装置などの車載機器などに、上記実施形態およびその変形例１〜３が適用可能である。
【０１４４】
本実施形態およびその変形例によれば、以下の利益が得られる。
表示パネルの前面側に配置する、２層導電性フィルムもしくは薄型ガラスを有する抵抗式や静電容量式のタッチパネルが必要でなくなる。つまり、タッチパネルの機能を表示パネル内に具備する「インセルタッチパネル」が実現できる。このため、表示装置のコンパクト化、特に薄型化が達成できる。
【０１４５】
検出位置の受光データとアドレスが組みでメモリに格納されるため、複数の離れた箇所の同時検出が可能である。また、被検出物の位置のみならず、その大きさを検出することもできる。
【０１４６】
照明部を有する場合、指やスタイラスペン等の被検出物を認識させることによって指示や情報の入力を行っている最中に照明がオフされても、または、省電力モードで自動オフ機能が働いても、暫く（最大１日程度）は、被検出物の検出が可能である。また、暗闇でも残光による照明が可能なため、操作に支障をきたさない。
【０１４７】
照明部を有する場合、有さない場合のいずれにおいても、環境の明るさが急激に変化したときに、残光による補助照明によって、画面が一瞬見づらくなることが防止または緩和される。
【０１４８】
画面が完全に黒表示の場合に指やスタイラスペンでは検知ができない問題を、検出光の光源を付加することなく解決できる。
残光による補助照明が可能なため、照明部のコストダウンが可能である。暗い環境での使用に限れば、照明部自身が不要となる。
【０１４９】
変形例１では、可視光による外光検知を表示装置の表示領域で実施することが可能となる。とくに外光センサを有効表示領域内に配置した場合、外光センサを表示領域外に配置する方式に比べて、表示装置上の表面輝度をより正確に測定することが可能となり、そのためバックライトの発光強度の制御精度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【０１５０】
【図１】本発明の第１実施形態に関わる透過型液晶表示装置の概略的な全体構成図である。
【図２】図１に示す構成の分解斜視図である。
【図３】本発明の実施形態に関わる液晶パネル内の駆動回路の構成例を示すブロック図である。
【図４】本発明の実施形態に関わるブラックマトリックスのパターン例を示す平面図である。
【図５】本発明の実施形態に関わり、（Ａ）に光センサ部の平面図を、（Ｂ）に（Ａ）のパターンに対応する光センサ部の等価回路図を示す。
【図６】本発明の実施形態に関わる画素に対応するＴＦＴアレイ基板部分の平面図である。
【図７】本発明の実施形態に関わるＰＩＮ構造（（Ａ））と、ＰＤＮ構造（（Ｂ））のフォトダイオードを概略的に示す図である。
【図８】本発明の第１実施形態に関わり、ＩＲ光の発生手段を説明するための、模式的な表示装置の断面図である。
【図９】本発明の第２実施形態に関わり、ＩＲ光の発生手段を説明するための、模式的な表示装置の断面図である。
【図１０】本発明の第３実施形態に関わり、ＩＲ光の発生手段を説明するための、模式的な表示装置の断面図である。
【図１１】本発明の第４実施形態に関わり、ＩＲ光の発生手段を説明するための、模式的な表示装置の断面図である。
【図１２】本発明が適用されていない液晶表示装置において、図１１とほぼ同じ断面を示す比較例の断面図である。
【図１３】本発明の第５実施形態に関わり、ＩＲ光の発生手段を説明するための、模式的な表示装置の断面図である。
【図１４】本発明の第６実施形態に関わり、ＩＲ光の発生手段を説明するための、模式的な表示装置の断面図である。
【図１５】本発明の実施形態の変形例１に関わり、受光データの入力光強度に対する変化を示すグラフである。
【図１６】外光センサの表示領域内配置を適用しない場合（（Ａ））と、適用した場合（（Ｂ））の指先を検出したときの検出結果を示す図である。
【符号の説明】
【０１５１】
１…光センサ部、１０…表示部、１１…垂直ドライバ、１２…ディスプレイドライバ、１３…センサドライバ、１４…選択スイッチアレイ、１５…ＤＣ／ＤＣコンバータ、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、２１Ｋ…ブラックマトリックス、２１Ｒ等…フィルタ、３１…ＶＤＤ線、３２…ＶＳＳ線、３３…リセット線、３４…リード制御線、３５…検出線、３６…薄膜半導体層、６０,６０Ａ〜６０Ｃ,６０Ｅ…蓄光部、６０Ｄ…フィルタ蓄光部、１００…液晶表示装置、１０１…スタイラスペン、２００…液晶パネル、２００Ａ…表示面、２００Ｂ…反射面、２０１…ＴＦＴアレイ基板、２０２…ＣＦ基板、２０３…液晶層、３００…バックライト３００、４００…データ処理部、４０１…制御部、４０２…位置検出部、ＰＡ…有効表示領域、ＰＡ１…画素領域、ＰＡ２…センサ領域、ＣＡ…周辺領域、ＰＩＸ…画素、ＰＤ…フォトダイオード
【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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