(57)【要約】【課題】画面から受光素子へ入射する光の光量を制御できる表示装置を提供する。【解決手段】液晶２５の配向の制御により画面５ａからの光の出射量を制御する電子機器１は、液晶２５の背後に配置され、画面５ａから入射した光を検出可能な受光素子１５と、受光素子１５に重畳する位置の液晶２５の配向の制御により受光素子１５への光の入射量を制御する制御部６１とを有する。【選択図】図２
2009151020.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶の配向の制御により画面からの光の出射量を制御する表示装置であって、
前記液晶の背後に配置され、前記画面から入射した光を検出可能な受光素子と、
前記受光素子に重畳する位置の前記液晶の配向の制御により前記受光素子への光の入射量を制御する制御部と、
を有する表示装置。
【請求項２】
前記液晶及び前記受光素子を挟んで互いに対向し、前記画面に亘って設けられた第１及び第２の偏光板と、
前記液晶及び前記受光素子との間に、前記画面の前記受光素子に重畳する一部に亘って設けられた第３の偏光板と、
を有する請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記第３の偏光板は、前記第１及び第２の偏光板のうち前記液晶の背後側の偏光板と吸収軸が一致するように配置されている
請求項２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記受光素子とは重畳しない位置に配置され、前記液晶の配向を制御する電界を形成する第１電極と、
前記受光素子と重畳する位置に配置され、前記液晶の配向を制御する電界を形成する第２電極と、
前記第１及び第２電極に独立に電圧を印加する制御部と、
を有する請求項１に記載の表示装置。
【請求項５】
前記第２電極は、前記受光素子の投影領域を含む、当該投影領域よりも広い領域に亘って設けられている
請求項４に記載の表示装置。
【請求項６】
前記受光素子に重畳しないように設けられた、
複数の画素毎に設けられた複数の画素電極と、
前記複数の画素に共通に設けられた共通電極と、
前記受光素子に重畳するように設けられた、
前記複数の画素電極と同一の層に前記画素電極とは分離して設けられた検出電極と、
前記共通電極と同一の層に前記共通電極と分離して設けられたシールド電極と、
を有し、
前記共通電極及び前記シールド電極の層は、前記液晶と前記受光素子との間の位置に配置されており、
前記制御部は、前記共通電極及び前記複数の画素電極の電位をそれぞれ変動させることにより前記共通電極及び前記複数の画素電極に電圧を印加し、前記シールド電極の電位を固定し、前記検出電極の電位を変動させることにより前記シールド電極及び前記検出電極に電圧を印加する
請求項１に記載の表示装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記受光素子からの信号に基づいて、前記受光素子に重畳する位置の前記液晶の配向を制御する
請求項１に記載の表示装置。
【請求項８】
液晶の配向の制御により画面からの光の出射量を制御する表示部を有する電子機器であって、
前記液晶の背後に配置され、前記画面に入射した光を検出可能な受光素子と、
前記受光素子に重畳する位置の前記液晶の配向の制御により前記受光素子への光の入射量を制御する制御部と、
を有する電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画面から入射する光を検出可能な表示装置及び電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
画面から入射する光を検出可能な表示装置が知られている。例えば、特許文献１の液晶表示装置は、液晶パネル内に、画素毎に設けられた複数の可視光用のセンサ（受光素子）を有しており、画面に対向配置された画像を取り込むスキャナとして機能する。また、特許文献１の液晶表示装置は、液晶パネル内に、画素毎に設けられた複数の非可視光用のセンサ（受光素子）を有しており、バックライトから出射され、画面に近接したユーザの指等の被検出物に反射された非可視光を検出することにより、タッチパネル式の表示装置として機能する。なお、特許文献１の技術は、受光素子上においては、可視光及び非可視光を透過可能なスペーサが配置されており、液晶は配置されていない。
【特許文献１】特開２００５−２７５６４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１の技術は、非可視光用の受光素子上において、可視光を遮光し、非可視光を透過するフィルタを設けることについて開示されているものの、可視光用又は非可視光用の受光素子に入射する光の量を適宜に制御することについては開示していない。受光素子に入射する光が制御されない場合、種々の問題が生じる。例えば、携帯用の表示装置は、昼間の屋外等の外光強度が高い明環境下で使用されたり、暗い屋内等の外光強度が低い暗環境下で使用されるところ、ダイナミックレンジが一律に設定されていると、明環境下では受光素子が飽和するおそれがあり、暗環境下では受光素子からの信号が微弱になりノイズの影響を受けやすい。異なるダイナミックレンジを有する複数の受光素子を配置する等の方法が考えられるが、そのような方法では、表示を行う画素に対する受光素子の配置領域が大きくなり、その結果、表示品位が低下するおそれがある。
【０００４】
本発明の目的は、画面から受光素子へ入射する光の光量を制御可能な表示装置及び電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の表示装置は、液晶の配向の制御により画面からの光の出射量を制御する表示装置であって、前記液晶の背後に配置され、前記画面から入射した光を検出可能な受光素子と、前記受光素子に重畳する位置の前記液晶の配向の制御により前記受光素子への光の入射量を制御する制御部と、を有する。
【０００６】
好適には、前記液晶及び前記受光素子を挟んで互いに対向し、前記画面に亘って設けられた第１及び第２の偏光板と、前記液晶及び前記受光素子との間に、前記画面の前記受光素子に重畳する一部に亘って設けられた第３の偏光板と、を有する。
【０００７】
好適には、前記第３の偏光板は、前記第１及び第２の偏光板のうち前記液晶の背後側の偏光板と吸収軸が一致するように配置されている。
【０００８】
好適には、前記受光素子とは重畳しない位置に配置され、前記液晶の配向を制御する電界を形成する第１電極と、前記受光素子と重畳する位置に配置され、前記液晶の配向を制御する電界を形成する第２電極と、前記第１及び第２電極に独立に電圧を印加する制御部と、を有する。
【０００９】
好適には、前記第２電極は、前記受光素子の投影領域を含む、当該投影領域よりも広い領域に亘って設けられている。
【００１０】
好適には、前記受光素子に重畳しないように設けられた、複数の画素毎に設けられた複数の画素電極と、前記複数の画素に共通に設けられた共通電極と、前記受光素子に重畳するように設けられた、前記複数の画素電極と同一の層に前記画素電極とは分離して設けられた検出電極と、前記共通電極と同一の層に前記共通電極と分離して設けられたシールド電極と、を有し、前記共通電極及び前記シールド電極の層は、前記液晶と前記受光素子との間の位置に配置されており、前記制御部は、前記共通電極及び前記複数の画素電極の電位をそれぞれ変動させることにより前記共通電極及び前記複数の画素電極に電圧を印加し、前記シールド電極の電位を固定し、前記検出電極の電位を変動させることにより前記シールド電極及び前記検出電極に電圧を印加する。
【００１１】
好適には、前記制御部は、前記受光素子からの信号に基づいて、前記受光素子に重畳する位置の前記液晶の配向を制御する。
【００１２】
本発明の電子機器は、液晶の配向の制御により画面からの光の出射量を制御する表示部を有する電子機器であって、前記液晶の背後に配置され、前記画面に入射した光を検出可能な受光素子と、前記受光素子に重畳する位置の前記液晶の配向の制御により前記受光素子への光の入射量を制御する制御部と、を有する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、画面から受光素子へ入射する光の光量を制御できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
（第１の実施形態）
図１（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係る表示装置又は電子機器としての電子機器１の外観を示す斜視図である。電子機器１は、例えば、携帯電話機である。
【００１５】
電子機器１は、各種の電子部品が内蔵される筐体３を有している。筐体３には、例えば、画面５ａに画像を表示する表示部５と、ユーザの操作を受け付ける操作部７とが設けられている。
【００１６】
表示部５は、画面５ａに亘って複数の画素９（図１（ａ）において一部のみ図示する）を有しており、複数の画素９から出射される光の光量を制御することにより任意の形状の画像を表示する。また、表示部５は、画面５ａから入射する光を検出可能に構成されている。例えば、表示部５は、タッチセンサ式の表示装置により構成されており、電子機器１は、ユーザの画面５ａに対する操作を受け付け可能に構成されている。また、例えば、電子機器１は、画面５ａに対向配置された画像を取り込むスキャナとして機能するように構成されている。
【００１７】
図１（ｂ）は、画素９を拡大して示す平面図である。
【００１８】
画素９は、表示を行うための複数のサブ画素１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂ（以下、Ｒ、Ｇ、Ｂを省略することがある。）と、光を検出するための検出部１３とを有している。なお、サブ画素１１も画素の一種である。
【００１９】
サブ画素１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂは、例えば、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）に対応する波長の光を出射する。表示部５は、一の画素９において、サブ画素１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂから出射される光の光量を調整することにより、任意の色をユーザに視認させ、ひいては、画面５ａ全体において任意の色及び形状の画像をユーザに視認させる。
【００２０】
検出部１３は、平面視においてサブ画素１１と重畳しない位置に設けられており、画面５ａから入射する光を受光可能な受光素子（センサ）１５を有している。検出部１３は、適宜な大きさに設定されてよいが、例えば、平面視においてサブ画素１１と同等の大きさを有している。
【００２１】
なお、サブ画素１１及び検出部１３は、平面視において適宜な配列で配置されてよい。すなわち、サブ画素１１及び検出部１３は、ストライプ配列、モザイク配列、デルタ配列等の適宜な配列で配置されてよい。また、図１（ｂ）では、サブ画素１１及び検出部１３が１列に配列されている場合を例示しているが、サブ画素１１及び検出部１３は、２列に配列されて１つの画素９を構成してもよい。
【００２２】
図２（ａ）は、図１（ｂ）のＩＩａ−ＩＩａ線の断面等を示す模式図である。
【００２３】
まず、電子機器１における画像の表示に係る構成、換言すれば、サブ画素１１に係る構成について説明する。
【００２４】
電子機器１の表示部５は、例えば、半透過型又は透過型の液晶表示装置により構成されており、液晶パネル１７と、液晶パネル１７を覆い、画面５ａを構成するカバー部材１９（図２（ａ）では不図示。図１（ａ）参照）と、液晶パネル１７を背後から照明する不図示のバックライトを有している。
【００２５】
液晶パネル１７は、互いに対向して配置されたアレイ基板２１及びカラーフィルタ基板（ＣＦ基板）２３と、これらの隙間に封入された液晶２５とを有している。なお、図２（ａ）紙面上方側が画面５ａ側である。すなわち、液晶パネル１７は、ＣＦ基板２３が画面５ａ側になるように配置されている。
【００２６】
アレイ基板２１は、基体として第１ガラス基板２７を有している。第１ガラス基板２７には、各種の部材が積層的に設けられている。具体的には、第１ガラス基板２７のバックライト側（図２（ａ）の紙面下方側）の面には、光を偏光に変換する第１偏光板２９が貼り合わされている。また、第１ガラス基板２７の液晶２５側の面には、図２（ａ）の紙面下方側から紙面上方側へ順に、不図示のゲート電極等を絶縁するための第１絶縁膜３１と、不図示のＴＦＴ素子等により生じた凹凸を平坦化するための第１平坦化膜３３と、液晶２５の配向を制御する電界を形成するために複数の画素９に亘って共通に設けられた共通電極３５と、共通電極３５等を絶縁するための第２絶縁膜３７と、液晶２５の配向を制御する電界を形成するためにサブ画素１１毎に設けられた画素電極３９と、液晶２５を一定の方向へ配向させるための第１配向膜４１とが積層されている。
【００２７】
なお、アレイ基板２１には、図示した構成要素以外に、ゲート電極（一般に、Ｙ電極と呼ばれることもある。）、データ電極（一般に、Ｘ電極、データ信号線、ソース信号線と呼ばれることもある。）、液晶駆動用のスイッチング素子として機能するＴＦＴ素子、アクティブマトリックス動作のための信号保持容量としてのキャパシタ等が設けられる。
【００２８】
ＣＦ基板２３は、基体として第２ガラス基板４３を有している。第２ガラス基板４３には、各種の部材が積層的に設けられている。具体的には、第２ガラス基板４３の液晶２５とは反対側の面には、光を偏光に変換する第２偏光板４５が貼り合わされている。また、第２ガラス基板４３の液晶２５側の面には、図２（ａ）の紙面上方側から紙面下方側へ順に、サブ画素１１毎に設けられたカラーフィルタ４７と、カラーフィルタ４７等による凹凸を平坦化するための第２平坦化膜４９と、液晶２５を一定の方向に配向させるための第２配向膜５１とが積層されている。
【００２９】
図２（ｂ）は、画素電極３９の平面図である。画素電極３９は、例えば、格子状に形成されている。すなわち、画素電極３９は、一方向（図２（ｂ）の紙面上下方向）に延びる長尺状の電極構成部がその長手方向に直交する方向（図２（ｂ）の紙面左右方向）に複数（図２（ｂ）では３本を例示）配列されるとともに、その両端が互いに接続されて構成されている。
【００３０】
図２（ａ）に示すように、電子機器１（又は表示部５）は、液晶パネル１７の動作を制御するための制御部６１を有している。制御部６１は、例えば、ＩＣ等により構成されており、不図示のＣＰＵやメモリを有している。制御部６１は、表示用駆動部６３を介して画素電極３９及び共通電極３５に電圧を印加する。
【００３１】
以上の構成を有する電子機器１における、表示に係る作用は以下のとおりである。サブ画素１１では、画素電極３９及び共通電極３５に電圧が印加されることにより液晶２５の配置空間に電界が形成され、液晶２５は、第１配向膜４１及び第２配向膜５１により規定される向きとは異なる向きへ、画素電極３９及び共通電極３５に印加された電圧に応じた角度で配向する。これにより、第１偏光板２９から第２偏光板４５へ進む偏光の旋光する角度が制御され、ひいては、サブ画素１１において出射される光の光量が調整される。そして、各カラーフィルタ４７では、可視光のうち、Ｒ、Ｇ又はＢに対応する（特定の波長に対応する）光のみが透過されるから、サブ画素１１における光の出射量が調整されることにより、各色の光の光量のバランスが調整され、カラー表示がなされる。
【００３２】
なお、液晶パネル１７は、例えば、いわゆる水平配向モードの液晶パネルにより構成されている。また、液晶パネル１７は、いわゆるノーマリブラックの液晶パネルにより構成されている。従って、画素電極３９及び共通電極３５に電圧が印加されていない状態では、液晶２５は、光が第１偏光板２９及び第２偏光板４５の双方を透過しないようになる方向に配向しており、画素電極３９及び共通電極３５に印加される電圧が大きくなるほど、光が第１偏光板２９及び第２偏光板４５の双方を透過するようになる方向へ配向する。
【００３３】
次に、電子機器１における画面５ａから入射する光の検出に係る構成について説明する。
【００３４】
検出部１３は、サブ画素１１と比較して、受光素子１５及び受光素子１５からの信号を出力するための信号線５３が設けられている点、カラーフィルタ４７が省略されている点、第３偏光板５５が設けられている点、共通電極３５に代えてシールド電極５７が設けられている点で相違する。
【００３５】
受光素子１５は、受光した光量に応じた電気信号を出力するものであり、例えば、ａ−Ｓｉやｕ−Ｓｉを用いたＰＩＮフォトダイオードやＰＤＮフォトダイオードを含んで構成されている。受光素子１５は、例えば、ＴＦＴ素子等と同様に、第１ガラス基板２７に対するフォトリソグラフィーなどにより形成される。受光素子１５は、液晶２５の背後に配置されている。例えば、受光素子１５は、第１ガラス基板２７上に設けられており、第１絶縁膜３１や第１平坦化膜３３に覆われている。
【００３６】
信号線５３は、受光素子１５の検出した信号を制御部６１に出力するためのものであり、例えば、Ａｌ等の金属により構成されている。信号線５３は、例えば、不図示のゲート電極等と同様に、第１ガラス基板２７に対するフォトリソグラフィーなどにより形成される。信号線５３は、適宜な位置に設けられてよいが、例えば、第１絶縁膜３１上に積層され、第１平坦化膜３３に覆われている。
【００３７】
検出部１３においては、カラーフィルタ４７が設けられていないことから、あらゆる波長の光が受光素子１５へ入射する。すなわち、可視光及び非可視光の双方が入射可能であり、また、可視光は、白色の可視光が入射可能であり、非可視光は、赤外光及び紫外光の双方が入射可能である。なお、国際照明委員会（ＣＩＥ：Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  ｄｅ  １’Ｅｃｌａｉｒｒａｇｅ）では、紫外光と可視光との波長の境界は３６０ｎｍ〜４００ｎｍ、可視光と赤外光との波長の境界は７６０ｎｍ〜８３０ｎｍとしている。ただし、実用的には、３５０ｎｍ以下の波長を紫外光、７００ｎｍ以上の波長を赤外光としてもよい。
【００３８】
第３偏光板５５は、第１偏光板２９と同様に、液晶２５を挟んで、より具体的には、第１配向膜４１、液晶２５及び第２配向膜５１を挟んで、第２偏光板４５と対向している。また、第３偏光板５５は、例えば、第１偏光板２９と吸収軸が一致するように配置されている。すなわち、第３偏光板５５及び第１偏光板２９は、第３偏光板５５を透過する光の振動方向と第１偏光板２９を透過する光の振動方向が一致するように配置されている。
【００３９】
従って、第３偏光板５５は、第１偏光板２９と同様の機能を果たす。すなわち、液晶２５が、光が第１偏光板２９及び第２偏光板４５の双方を透過しないようになる方向に配向しているときは、光は第１偏光板２９及び第３偏光板５５の双方を透過せず、液晶２５が、光が第１偏光板２９及び第２偏光板４５の双方を透過するようになる方向へ配向しているときは、光は第１偏光板２９及び第３偏光板５５の双方を透過する。
【００４０】
第３偏光板５５は、第１偏光板２９及び第２偏光板４５が画面５ａ（その広さは画像の表示が行われる範囲によって規定される）に亘って設けられているのに対し、受光素子１５と重畳する、画面５ａの一部に亘って設けられている。また、第３偏光板５５は、液晶２５と受光素子１５との間に配置されている。換言すれば、受光素子１５は、液晶２５、液晶２５を挟む第１配向膜４１及び第２配向膜５１、並びに、液晶２５、第１配向膜４１及び第２配向膜５１を挟む第２偏光板４５及び第３偏光板５５の背後に配置されている。従って、液晶２５の配向の制御により、受光素子１５上の透過率は局部的に制御される。なお、第３偏光板５５は、より具体的には、第１配向膜４１と画素電極３９（第２絶縁膜３７）との間に配置されている。
【００４１】
シールド電極５７は、共通電極３５と同様に、検出部１３の画素電極３９とで液晶２５の配向を制御する電界を形成するためのものである。ただし、共通電極３５が、複数のサブ画素１１、更には、複数の画素９に亘って共通に設けられている（複数の画素９に亘って広がっている）のに対して、シールド電極５７は、検出部１３においてのみ広がっており、共通電極３５とは接続されていない。
【００４２】
図２（ｃ）は、受光素子１５周辺の平面図（一部透視図）である。第３偏光板５５、画素電極３９、シールド電極５７（図２（ｃ）では不図示）は、例えば、受光素子１５よりも外形の面積が広く形成されており、受光素子１５を覆うように配置されている。換言すれば、第３偏光板５５、画素電極３９、シールド電極５７（図２（ｃ）では不図示）は、受光素子１５を画面５ａに直交する方向へ投影した投影領域を含む、当該投影領域よりも広い領域に亘って設けられている
【００４３】
図２（ａ）に示すように、電子機器１（又は表示部５）は、検出部１３の画素電極３９及びシールド電極５７に、制御部６１からの電気信号に応じた電圧を印加するための検出用駆動部６５を有している。制御部６１は、例えば、受光素子１５からの信号に基づいて、検出用駆動部６５に電気信号を出力する。
【００４４】
以上の構成を有する電子機器１における、光の検出に係る作用は以下のとおりである。
【００４５】
画面５ａ（図１（ａ））から光が入射すると、その光は液晶パネル１７を透過して受光素子１５に入射し、光量に応じた電気信号に変換され、制御部６１に入力される。ただし、第２偏光板４５と第３偏光板５５との間においては、サブ画素１１における第１偏光板２９と第２偏光板４５との間と同様の作用が生じる。
【００４６】
すなわち、画素電極３９及びシールド電極５７に電圧が印加されることにより液晶２５の配置空間には電界が形成され、液晶２５は、第１配向膜４１及び第２配向膜５１により規定される向きとは異なる向きへ、画素電極３９及びシールド電極５７に印加された電圧に応じた角度で配向する。これにより、第２偏光板４５から第３偏光板５５へ進む偏光の旋光する角度が制御され、ひいては、画面５ａから入射し、第２偏光板４５及び第３偏光板５５の双方を透過する光の光量が調整される。その結果、受光素子１５に入射する光の光量が制御される。
【００４７】
図３（ａ）は、検出部１３の画素電極３９及びシールド電極５７に電圧を印加した状態を示す断面図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）の一部の平面図（一部透視図）である。なお、既出の図２（ａ）及び図２（ｃ）は、検出部１３の画素電極３９及びシールド電極５７に電圧が印加されていない状態を示している。
【００４８】
また、図４は、第２偏光板４５、第３偏光板５５及び第１偏光板２９の吸収軸の方向、並びに、液晶２５の配向方向の関係を、画素電極３９及びシールド電極５７に電圧が印加されていない状態（図２に対応する状態）で示す模式図である。図５は、図４と同様の関係を、画素電極３９及びシールド電極５７に電圧が印加されている状態（図３に対応する状態）で示す模式図である。
【００４９】
更に、図６は、液晶パネル１７の受光素子１５上の部分の透過率の、画素電極３９及びシールド電極５７に印加する電圧に対する依存性を例示する図である。図６において、横軸は電圧、縦軸は透過率である。なお、横軸及び縦軸には数値が示されているが、当該数値は一例に過ぎない。
【００５０】
上述のように、液晶パネル１７は、例えば、いわゆる水平配向モード及びノーマリブラックの液晶パネルにより構成されている。従って、画素電極３９及びシールド電極５７に電圧が印加されていない状態では、図２及び図４に示すように、液晶２５は、光が第２偏光板４５及び第３偏光板５５の双方を透過しないようになる方向に配向しており、図６の横軸左側において示すように、受光素子１５上の透過率は低い。一方、画素電極３９及びシールド電極５７に印加される電圧が大きくなると、図３及び図５に示すように、液晶２５は、光が第２偏光板４５及び第３偏光板５５の双方を透過するようになる方向へ配向し、図６の横軸右側において示すように、受光素子１５上の透過率は高くなる。
【００５１】
図７（ａ）は、サブ画素１１における画素電極３９及び共通電極３５に印加される電圧を示す模式図である。図７（ｂ）は、検出部１３における画素電極３９及びシールド電極５７に印加される電圧を示す模式図である。図７（ａ）及び図７（ｂ）において、横軸は時間、縦軸は電位を示している。
【００５２】
図７（ａ）において、実線Ｌ１は共通電極３５における電位を、点線Ｌ２は画素電極３９における電位を示している。サブ画素１１においては、共通電極３５及び画素電極３９の双方の電位が変動することにより、共通電極３５及び画素電極３９に電圧が印加されている。このようにすることにより、各電極における電位の変動幅を小さく抑えつつ、両電極の間に印加される電圧（電位差）を高くして、効率的に液晶２５の配向を制御することができる。
【００５３】
図７（ｂ）において、実線Ｌ３はシールド電極５７における電位を、点線Ｌ４は画素電極３９における電位を示している。検出部１３においては、シールド電極５７は、固定電位となっている。そして、画素電極３９の電位が変動することにより、シールド電極５７及び画素電極３９に電圧が印加されている。このようにすることにより、シールド電極５７は、共通電極３５に比較して、受光素子１５側にノイズとなる電界を生じ難くなっており、また、シールドとしての機能も果たす。
【００５４】
以上の実施形態によれば、液晶２５の配向の制御により画面５ａからの光の出射量を制御する電子機器１（表示部５）は、液晶２５の背後に配置され、画面５ａから入射した光を検出可能な受光素子１５と、受光素子１５に重畳する位置の液晶２５の配向の制御により受光素子１５への光の入射量を制御する制御部６１とを有することから、受光素子１５に入射する光の光量を好適に制御できる。しかも、表示を行うための液晶２５を利用して光量を制限することから、液晶パネル１７の構成が簡素である。
【００５５】
電子機器１は、液晶２５及び受光素子１５を挟んで互いに対向し、画面５ａに亘って設けられた第１偏光板２９及び第２偏光板４５と、液晶２５及び受光素子１５との間に、画面５ａの、受光素子１５に重畳する一部に亘って設けられた第３偏光板５５とを有することから、画質を落とすことなく、受光素子１５に入射する光の光量を制御することができ、且つ、受光素子１５を設けることが容易である。
【００５６】
例えば、第３偏光板５５を、第１偏光板２９と同様に画面５ａに亘って広がるものとすることが考えられる（なお、この例も本発明の一例である。また、この場合、第３偏光板５５は省略することができる。）。この場合、第３偏光板５５がサブ画素１１においても設けられることになるが、第３偏光板５５のように、液晶パネル１７の内部側に設けられる偏光板は、第１偏光板２９のように液晶パネル１７の外部側に設けられる偏光板に比較して、製造工程上の理由などから画質の低下を招くおそれがある。しかし、本実施形態では、検出部１３のみに重畳するように第３偏光板５５を設けていることから、そのようなおそれがない。
【００５７】
また、例えば、第３偏光板５５を省略するとともに、受光素子１５を第１偏光板２９よりも背後に設けることが考えられる（なお、この例も本発明の一例である。）。この場合、受光素子１５をフォトリソ等により液晶パネル１７に設けることが困難になる。しかし、本実施形態では、第３偏光板５５を設けることにより、受光素子１５を液晶パネル１７に設けることを容易にしている。
【００５８】
第３偏光板５５は、液晶２５の背後側の第１偏光板２９と吸収軸が一致するように配置されていることから、表示用の光の出射量を制御するための第２偏光板４５を、検出用の光の入射量を制御する偏光板に兼用させることができ、構成が簡素である。すなわち、検出部１３において、第１偏光板２９とは別個に、第３偏光板５５と液晶２５を挟んで対向する偏光板を設ける構成（なお、この例も本発明の一例である。）に比較して構成が簡素である。
【００５９】
電子機器１は、受光素子１５とは重畳しない位置に配置され、液晶２５の配向を制御する電界を形成する、サブ画素１１の画素電極３９と、受光素子１５と重畳する位置に配置され、液晶２５の配向を制御する電界を形成する、検出部１３の画素電極３９とを有することから、サブ画素１１における光の出射量の制御と、検出部１３における光の入射量の制御とを同時的に独立して行うことができる。従って、サブ画素１１及び検出部１３に共有される画素電極が設けられる構成（この場合、例えば、表示と検出とが時分割により交互に行われる。また、この例も本発明の一例である。）に比較して、画質の維持及び制御が容易である。
【００６０】
検出部１３の画素電極３９は、受光素子１５の投影領域を含む、当該投影領域よりも広い領域に亘って設けられていることから、受光素子１５に対して斜めに入射するような光の光量も調整することができる。
【００６１】
電子機器１は、受光素子１５に重畳しないように、複数の画素９に共通に設けられた共通電極３５及び複数の画素９毎に設けられたサブ画素１１の複数の画素電極３９と、受光素子１５に重畳するように、共通電極３５と同一の層に共通電極３５と分離して設けられたシールド電極５７及び検出部１３の複数の画素電極３９とを有し、共通電極３５及びシールド電極５７の層は、液晶２５と受光素子１５との間の位置に配置されており、制御部６１は、共通電極３５及びサブ画素１１の画素電極３９の電位をそれぞれ変動させることにより共通電極３５及びサブ画素１１の画素電極３９に電圧を印加し、シールド電極５７の電位を固定し、検出部１３の画素電極３９の電位を変動させることによりシールド電極５７及び検出部１３の画素電極３９に電圧を印加することから、従来の共通電極３５及び画素電極３９を有する液晶パネルの構成から大きく設計変更することなく、画面５ａからの光の入射量を制限するための電極を構成することができ、且つ、上述のように、シールド電極５７のシールド効果により受光素子１５におけるノイズを低減できる。
【００６２】
制御部６１は、受光素子１５からの信号に基づいて、受光素子１５に重畳する位置の液晶２５の配向を制御することから、例えば、外光強度が高い明環境では、図２及び図４に示すように、受光素子１５に入射する光量を少なくして受光素子１５の飽和を防止し、外光強度が低い暗環境では、図３及び図５に示すように、受光素子１５に入射する光量を多くしてＳＮ比を高くすることができる。
【００６３】
なお、このような光量の制御は、明環境と暗環境との間における２段階の制御に限らず、明環境と暗環境との間における複数段階の制御であってもよいし、連続的な制御であってもよい。また、制御部６１は、光量を変化させるか否かについて、及び／又は、受光素子が飽和したか否かについて、一の受光素子１５からの信号に基づいて判定してもよいし、複数の受光素子１５からの信号に基づいて（撮像画像に基づいて）判定してもよいし、有効画素内の受光素子１５からの信号に基づいて判定してよいし、有効画素外の受光素子１５からの信号に基づいて判定してもよい。光の入射量の制限量は、全ての画素において同量に設定されてもよいし、画素毎に制限量が異なっていてもよい。
【００６４】
なお、以上の実施形態において、電子機器１は本発明の電子機器及び表示装置の一例であり、表示部５は本発明の表示装置の一例であり、サブ画素１１の画素電極３９は本発明の第１電極の一例であり、検出部１３の画素電極３９は本発明の第２電極及び検出電極の一例である。
【００６５】
（第２の実施形態）
図８〜図１２は、第２の実施形態を説明する図であり、それぞれ、第１の実施形態における図２〜６に対応している。ただし、図８において、サブ画素の図示は一部を除いて省略している。
【００６６】
なお、本実施形態及び後述する実施形態において、第１の実施形態の構成要素と概ね同等の機能を有する構成要素については、厳密には、材質、形状、位置等が第１の実施形態の構成要素とは異なっていても、本実施形態等と第１の実施形態との対応関係を容易に把握して、本実施形態等の理解を迅速化するために、第１の実施形態と同一の符号を付して説明を省略する。
【００６７】
第１の実施形態では、液晶パネル１７が水平配向モードの液晶パネルにより構成されていたのに対し、第２の実施形態は、液晶パネル２１７が、垂直配向モードの液晶パネルにより構成されている点で第１の実施形態と相違する。
【００６８】
図８（ａ）に示すように、第２の実施形態では、共通電極３５は、ＣＦ基板２２３に設けられており、液晶２５を挟んで画素電極３９と対向している。また、第２絶縁膜３７は省略されている。共通電極３５は、図８においては不図示のサブ画素及び検出部２１３に亘って設けられており、第１の実施形態のようにシールド電極５７は設けられていない。なお、共通電極３５にはホールが形成されている。また、画素電極３９は、例えば、矩形状に形成されている。なお、第２の実施形態では、検出部２１３においては、サブ画素と同様に、画素電極３９及び共通電極３５の電位を変化させることにより、画素電極３９及び共通電極３５に電圧が印加される。
【００６９】
第２の実施形態においても、第１の実施形態と同様の作用及び効果を奏することができる。すなわち、画素電極３９及び共通電極３５に電圧が印加されていない状態では、図８及び図１０に示すように、液晶２５は、光が第２偏光板４５及び第３偏光板５５の双方を透過しないようになる方向に配向しており、図１１の横軸左側において示すように、受光素子１５上の透過率は低い。一方、画素電極３９及び共通電極３５に印加される電圧が大きくなると、図９及び図１１に示すように、液晶２５は、光が第２偏光板４５及び第３偏光板５５の双方を透過するようになる方向へ配向し、図１２の横軸右側において示すように、受光素子１５上の透過率は高くなる。従って、表示用の液晶２５を利用して、受光素子１５に入射する光の光量を調整することがきる。
【００７０】
（第３の実施形態）
図１３〜図１７は、第３の実施形態を説明する図であり、それぞれ、第１の実施形態における図２〜６に対応している。ただし、図１３において、サブ画素の図示は一部を除いて省略している。また、図１３、図１４、図１５、図１６は、電圧が画素電極等に印加されているか否かの観点では図２、図３、図４、図５に対応し、液晶パネルを透過する光量が多いか否かの観点では図３、図２、図５、図４に対応する。
【００７１】
第１の実施形態では、液晶パネル１７が水平配向モードの液晶パネルにより構成されていたのに対し、第３の実施形態は、液晶パネル３１７がＴＮモードの液晶パネルにより構成されている点で第１の実施形態と相違する。また、第１の実施形態では、液晶パネル１７がノーマリブラックの液晶パネルにより構成されていたのに対し、第３の実施形態は、液晶パネル３１７がノーマリホワイトの液晶パネルにより構成されている点で第１の実施形態と相違する。
【００７２】
第３の実施形態では、図８（ａ）に示す第２の実施形態と同様に、図１３（ａ）に示すように、共通電極３５は、ＣＦ基板２２３に設けられるとともに、不図示のサブ画素及び検出部３１３に亘って設けられており、第１の実施形態の第２絶縁膜３７は省略され、シールド電極５７は設けられていない。
【００７３】
第３の実施形態においても、第１及び第２の実施形態と同様の作用及び効果を奏することができる。すなわち、画素電極３９及び共通電極３５に電圧が印加されていない状態では、図１３及び図１５に示すように、液晶２５は、光が第２偏光板４５及び第３偏光板５５の双方を透過するようになる方向に配向しており、図１７の横軸左側において示すように、受光素子１５上の透過率は高い。一方、画素電極３９及び共通電極３５に印加される電圧が大きくなると、図１４及び図１６に示すように、液晶２５は、光が第２偏光板４５及び第３偏光板５５の双方を透過しないようになる方向へ配向し、図１７の横軸右側において示すように、受光素子１５上の透過率は低くなる。従って、表示用の液晶２５を利用して、受光素子１５に入射する光の光量を調整することがきる。
【００７４】
以上の各実施形態において、第３偏光板５５や第２偏光板４５には、透過率に適宜な波長依存性を有するものが用いられてよい。
【００７５】
図１８は、偏光板の波長依存性の例を示す図である。横軸は光の波長、縦軸は光の透過率を示している。
【００７６】
図１８に示される波長依存性を有する偏光板は、一般の表示装置に用いられているものであり、可視光の波長域においては光を偏光することから５０％程度の透過率となっており、また、赤外光の波長域においては１００％程度の透過率となっている。
【００７７】
図１９及び図２０は、図１８に示される波長依存性を有する偏光板により第３偏光板５５や第２偏光板４５を構成した場合の作用を説明する図である。具体的には、第１の実施形態の構成を例にとり、図１９は、画素電極等に電圧が印加されていない状態を、図２０は、画素電極等に電圧が印加されている状態を示している。
【００７８】
図１９に示すように、画素電極等に電圧が印加されていない状態では、可視光の受光素子１５への入射量が制限され、赤外光の受光素子１５への入射量は制限されない。また、図２０に示すように、画素電極等に電圧が印加されている状態では、可視光及び非可視光双方の入射量が制限されない。
【００７９】
このような作用を奏する場合、例えば、バックライトから出射され、画面５ａに近接又は接触した被検出物により反射した光（可視光及び非可視光を含む）を検出して、被検出物の近接又は接触を検出する構成において、可視光の外光強度が高く、赤外光の外光強度が低い環境下においては、図１９に示すように、可視光の受光素子１５への入射量を制限して非可視光のみにより被検出物を検出し、受光素子１５の飽和を防止するとともにノイズを低減し、可視光の外光強度が低い環境下においては、図２０に示すように、可視光及び非可視光の双方の受光素子１５への入射量を許容して可視光及び非可視光の双方により被検出物を検出し、ＳＮ比を向上させることができる。
【００８０】
図２１は、偏光板の波長依存性の他の例を示す図である。横軸は光の波長、縦軸は光の透過率を示している。
【００８１】
図２１に示される波長依存性を有する偏光板は、赤外光を偏光するように構成されたものであり、赤外光の波長域においては３５％程度の透過率となっている。また、可視光の波長域においては透過率が非常に小さくなっている。すなわち、図２１に示される波長依存性を有する偏光板は、可視光は概ね遮光し、赤外光を偏光に変換する。
【００８２】
なお、赤外光を偏光するように構成される偏光板は、可視光も偏光するように構成されてもよい。換言すれば、可視光の波長域における透過率と赤外光の波長域における透過率とが同等になるように構成されてもよい。偏光板は、例えば、ヨウ素の分子が何個繋がっているかによって偏光に変換される波長が決定されるから、そのヨウ素の分子が繋がる数が異なるものを適宜に組み合わせることにより、可視光及び非可視光の波長において光を偏光に変換することができる偏光板が形成される。
【００８３】
図２２及び図２３は、赤外光を偏光に変換可能な偏光板により第３偏光板５５や第２偏光板４５を構成した場合の作用を説明する図である。具体的には、第１の実施形態の構成を例にとり、図２２は、画素電極等に電圧が印加されていない状態を、図２３は、画素電極等に電圧が印加されている状態を示している。
【００８４】
なお、第２偏光板４５は、表示を行うサブ画素１１における偏光板も兼ねるものであるから、可視光も偏光に変換できる（可視光を透過させる）偏光板により構成されている。なお、検出部１３において、第２偏光板４５とは別個に第３偏光板５５に対向する偏光板が設けられる場合には、その対向する偏光板は、可視光を透過しないものであってもよい。
【００８５】
図２２に示すように、画素電極等に電圧が印加されていない状態では、可視光及び非可視光の双方の受光素子１５への入射量が制限される。また、図２３に示すように、画素電極等に電圧が印加されている状態では、可視光（破線Ｌ１１で示す。）及び非可視光双方の受光素子１５への入射が許容される。
【００８６】
このような作用を奏する場合、例えば、バックライトから出射され、画面５ａに近接又は接触した被検出物により反射した光（可視光及び非可視光を含む）を検出して、被検出物の近接又は接触を検出する構成において、可視光及び赤外光の外光強度が高い環境下においては、図２２に示すように、可視光及び赤外光の双方の受光素子１５への入射量を制限して受光素子１５の飽和を防止し、可視光及び赤外光の外光強度が低い環境下においては、図２３に示すように、可視光及び非可視光の双方の受光素子１５への入射量を許容してＳＮ比を向上させることができる。
【００８７】
なお、第３偏光板５５及びこれに対向する偏光板が、可視光を透過せず、赤外光を偏光に変換するものである場合には、図２３において点線Ｌ１３で示すように可視光の受光素子１５への入射は制限され、赤外光のみ受光素子１５への入射が許容される。このような作用を奏する場合、例えば、赤外光のみにより被検出物を検出する場合に、赤外光の外光強度に応じて受光素子１５への入射量を制御し、受光素子１５の飽和を防止したり、ＳＮ比を向上させることができる。
【００８８】
本発明は、以上の実施形態に限定されず、種々の態様で実施されてよい。
【００８９】
本発明の電子機器又は表示装置は、あらゆる電子機器に適用されてよい。例えば、本発明の電子機器は、携帯電話機、デジタルカメラ、ＰＤＡ、ノートパソコン、ゲーム機、テレビ、カーナビゲーション、ＡＴＭに適用されてよい。
【００９０】
液晶パネルは、複数の画素により画像を表示するものに限定されない。例えば、液晶パネルは、セグメント表示を行うものであってもよい。複数の画素によりカラー画像を表示する場合、サブ画素は、３色に対応するものに限定されない。例えば、画素は、白色に対応するサブ画素を含んでいてもよい。また、液晶パネルは、透過型や半透過型のものに限定されず、反射型のものであってもよい。
【００９１】
受光素子は、適宜な数で適宜な位置に設けられてよく、画素毎に設けられるものに限定されない。例えば、受光素子は、一の画面に対して一つのみ設けられてもよいし、少数の画素（画面全体に配列された複数の画素の一部）に対して一つずつ設けられてもよいし、複数のサブ画素毎に設けられてもよい。
【００９２】
受光素子は、バックライトからの反射光を検出することを目的として設けられるものであってもよいし、他の機器等から放射された光を検出することを目的として設けられるものであってもよい。また、受光素子は、可視光を検出することを目的として設けられるものであってもよいし、非可視子を検出することを目的として設けられるものであってもよいし、可視光及び非可視光の双方を検出することを目的として設けられるものであってもよい。受光素子は、被検出物の検出やスキャニングの他に、通信等の適宜な目的で設けられてよい。
【００９３】
画面と受光素子との間には、液晶、液晶を挟む２枚の配向膜、液晶及び配向膜を挟む２枚の偏光板があれば、液晶の配向の制御により画面から受光素子へ入射する光の光量を制御できるから、液晶パネルは、第１〜第３の偏光板を有するものに限定されず、例えば、実施形態においても述べたように、第３の偏光板を有しないものであってもよいし、逆に、第３の偏光板に対向する第４の偏光板を有するものであってもよい。
【００９４】
第１の実施形態では、シールド電極を共通電極から分離して、シールド電極の電位を固定電位とする例を示したが、シールド電極を省略して、サブ画素及び検出部において、共通電極を固定電位とし、画素電極のみの電位を変動させてもよい。
【００９５】
第３偏光板、シールド電極及び検出電極は、画素毎に設けられていなくてもよい。すなわち、サブ画素や検出部の配列によっては（例えば、ストライプ配列など）、隣接する画素の第３偏光板、シールド電極及び検出電極と一体化させることができる。この場合、受光素子に対して第３偏光板等を広く形成しやすくなり、受光素子に対して斜めに入射する光の入射量を制御しやすくなる。
【００９６】
液晶の配向の制御は、受光素子の信号に基づいて行われるものに限定されず、ユーザの操作に基づいて行われるものであってもよい。
【００９７】
受光素子上には、非可視光のみを透過するフィルタや、特定の波長（色）の可視光のみを透過するフィルタ（カラーフィルタ）や、カラーフィルタを積層したフィルタ等が設けられてもよい。換言すれば、受光素子の検出対象の光は、適宜な波長とされてよい。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る電子機器を示す斜視図及び一部拡大図。
【図２】図１の電子機器の表示部を説明する図。
【図３】図１の電子機器の表示部を図２とは異なる状態で説明する図。
【図４】図２の表示部の偏光板の位置関係及び液晶の配向方向を説明する図。
【図５】図２の表示部の偏光板の位置関係及び液晶の配向方向を図４とは異なる状態で説明する図。
【図６】図２の表示部の受光素子に入射する光の光量の電圧に対する依存性を例示する図。
【図７】図２の表示部の画素電極等に印加される電圧を説明する模式図。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る電子機器の表示部を説明する図。
【図９】図８の電子機器の表示部を図８とは異なる状態で説明する図。
【図１０】図８の表示部の偏光板の位置関係及び液晶の配向方向を説明する図。
【図１１】図８の表示部の偏光板の位置関係及び液晶の配向方向を図１０とは異なる状態で説明する図。
【図１２】図８の表示部の受光素子に入射する光の光量の電圧に対する依存性を例示する図。
【図１３】本発明の第３の実施形態に係る電子機器の表示部を説明する図。
【図１４】図１３の電子機器の表示部を図１３とは異なる状態で説明する図。
【図１５】図１３の表示部の偏光板の位置関係及び液晶の配向方向を説明する図。
【図１６】図１３の表示部の偏光板の位置関係及び液晶の配向方向を図１５とは異なる状態で説明する図。
【図１７】図１３の表示部の受光素子に入射する光の光量の電圧に対する依存性を例示する図。
【図１８】偏光板の波長依存性の例を示す図。
【図１９】図１８の特性を有する偏光板を用いた場合の作用を説明する図。
【図２０】図１８の特性を有する偏光板を用いた場合の作用を図１９とは異なる状態で説明する図。
【図２１】偏光板の波長依存性の他の例を示す図。
【図２２】図２１の特性を有する偏光板を用いた場合の作用を説明する図。
【図２３】図２１の特性を有する偏光板を用いた場合の作用を図２２とは異なる状態で説明する図。
【符号の説明】
【００９９】
１…電子機器（電子機器、表示装置）、５…表示部（表示装置）、１５…受光素子、１７…液晶パネル、２５…液晶、６１…制御部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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