(57)【要約】【課題】フォトセンサ素子によって得られる受光データのＳ／Ｎ比を向上する。【解決手段】回折格子部ＫＫによって回折された回折光を、第１のフォトセンサ素子３２ａが受光し受光データを生成する。そして、そのフォトセンサ素子によって生成された受光データに基づいて、位置検出部４０２が被検知体の位置を検出する。【選択図】図３
2009151033.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素が画素領域に配置されている表示パネルを含み、前記画素領域において画像を表示する表示装置であって、
前記表示パネルは、
光を受光することによって受光データを生成するフォトセンサ素子と、
入射された光を回折する回折格子部と
を含み、
前記フォトセンサ素子は、前記回折格子部によって回折された光を受光し、前記受光データを生成するように設けられている
表示装置。
【請求項２】
前記表示パネルの一方の面の側に位置する被検知体の位置を検出する位置検出部
を含み、
前記表示パネルは、前記一方の面の側にて画像を表示するように構成されており、
前記フォトセンサ素子は、前記画素領域に複数が配置されると共に、前記表示パネルの一方の面の側から他方の面の側に向かう光を受光するように構成されており、
前記回折格子部は、前記画素領域において前記複数のフォトセンサ素子に対応するように複数が配置されると共に、前記表示パネルの一方の面の側から他方の面の側に向かう光を回折し、当該回折された光が前記フォトセンサ素子へ出射するように構成されており、
前記位置検出部は、前記画素領域に配置された複数のフォトセンサ素子によって生成された受光データに基づいて、前記被検知体の位置を検出するように構成されている、
請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記表示パネルは、
第１基板と、
前記第１基板から間隔を隔てて対面している第２基板と、
前記第１基板と前記第２基板との間にて挟持されており、液晶分子が配向されている液晶層と
を含む、
請求項２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記第１基板は、
前記画素領域において前記複数の画素に対応するように複数設けられた画素電極と、
前記複数の画素に対応するように前記画素領域に複数設けられ、前記画素電極に接続された画素スイッチング素子と
を有し、
前記第２基板は、
前記液晶層を介して前記画素電極に対向するように設けられた対向電極
を有し、
前記画素電極と前記対向電極とが前記液晶層に電圧を印加するように構成されている、
請求項３に記載の表示装置。
【請求項５】
前記フォトセンサ素子は、前記第１基板に設けられており、
前記回折格子部は、前記第１基板に設けられている、
請求項４に記載の表示装置。
【請求項６】
前記回折格子部は、前記複数の画素電極へ形成される導電膜をパターン加工することによって形成されている、
請求項５に記載の表示装置。
【請求項７】
前記フォトセンサ素子は、前記第１基板に設けられており、
前記回折格子部は、前記第２基板に設けられている、
請求項４に記載の表示装置。
【請求項８】
前記回折格子部は、前記対向電極へ形成される導電膜をパターン加工することによって形成されている、
請求項７に記載の表示装置。
【請求項９】
前記第２基板は、
光を遮光する遮光部
を含み、
前記回折格子部は、前記遮光部へ形成される遮光膜をパターン加工することによって形成されている、
請求項７に記載の表示装置。
【請求項１０】
前記フォトセンサ素子は、前記回折格子部が回折した回折光において１次以上の回折光を受光するように設けられている、
請求項２に記載の表示装置。
【請求項１１】
前記フォトセンサ素子において光を受光する受光面の法線方向において当該受光面に対面する受光面対面領域に設けられた遮光部
を含み、
前記回折格子部は、前記受光面対面領域以外の領域に格子パターンが形成されており、
前記フォトセンサ素子は、前記受光面対面領域以外の領域に形成された格子パターンを介在して入射する光を、受光するように構成されている、
請求項１０に記載の表示装置。
【請求項１２】
前記回折格子部は、格子パターンが形成された第１領域と、当該格子パターンが形成されない第２領域とを含み、前記第１領域が前記第２領域を挟むように設けられており、
前記第１領域は、前記フォトセンサ素子において光を受光する受光面の法線方向において当該受光面に対面する受光面対面領域以外の領域に対応するように設けられ、
前記第２領域は、前記受光面対面領域に対応するように設けられており、
前記フォトセンサ素子は、前記受光面対面領域において入射する光と、前記受光面対面領域以外の領域に形成された格子パターンを介在して入射する光とを、受光するように構成されている、
請求項２に記載の表示装置。
【請求項１３】
前記第２基板は、
赤フィルタ層と緑フィルタ層と青フィルタ層との少なくとも２つが積層されたカラーフィルタ積層体が、前記フォトセンサ素子において光を受光する受光面の法線方向において当該受光面に対面する受光面対面領域に設けられており、
前記回折格子部は、前記カラーフィルタ積層体を透過した光を回折するように構成されている、
請求項５に記載の表示装置。
【請求項１４】
前記表示パネルの他方の面の側に照明光を出射する照明部
を含み、
前記照明部は、可視光線と非可視光線とを前記照明光として出射するように構成されている、
請求項１３に記載の表示装置。
【請求項１５】
カラー画像を生成するカラー画像生成部
を含み、
前記表示パネルは、イメージング用カラーフィルタ層を有し、
前記フォトセンサ素子は、前記画素領域に複数が配置されると共に、前記表示パネルの一方の面の側から他方の面の側に向かう光を、前記イメージング用カラーフィルタ層を介在して受光するように構成されており、
前記回折格子部は、前記画素領域において前記複数のフォトセンサ素子に対応するように複数が配置されると共に、前記表示パネルの一方の面の側から他方の面の側に向かう光が前記イメージング用カラーフィルタ層を介在して入射され、当該入射された光を回折し、当該回折した回折光が前記フォトセンサ素子へ出射するように構成されており、
前記カラー画像生成部は、前記画素領域に配置された複数のフォトセンサ素子によって生成された受光データに基づいて、カラー画像を生成するように構成されている、
請求項１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、複数の画素が画素領域に配置されている表示パネルを含み、画素領域において画像を表示する表示装置であって、光を受光することによって受光データを生成するフォトセンサ素子を、その表示パネルが具備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アレイ基板と、そのＴＦＴアレイ基板に対面するように対向する対向基板と、ＴＦＴアレイ基板および対向基板の間に設けられた液晶層とを有する。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フォトセンサ素子が画素領域に内蔵されたものが提案されている。
【０００６】
上記の液晶パネルは、内蔵するフォトセンサ素子を位置センサ素子として利用することで、ユーザーインターフェイスとしての機能が実現できる（たとえば、特許文献１，特許文献２参照）。このため、Ｉ／Ｏタッチパネル（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅ−Ｏｐｔｉｃａｌ  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。したがって、装置の小型化および薄型化を、容易に実現できる。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画素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が、上記のように位置センサ素子として液晶パネルにフォトセンサ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の可視光線を、その位置センサ素子として内蔵されたフォトセンサ素子が受光する。その後、その位置センサ素子として内蔵されたフォトセンサ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フォトセンサ素子を用いて、被検知体の位置を検出する場合には、そのフォトセンサ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、画素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フォトセンサ素子は、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、位置を検出を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、可視光線以外の不可視光線を用いる技術が提案されている。ここでは、被検知体から出射される赤外線などの不可視光線を、位置センサ素子として内蔵されたフォトセンサ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３，特許文献４参照）。
【００１０】
【特許文献１】特開２００６−１２７２１２号公報
【特許文献２】特開２００７−１２８４９７号公報
【特許文献３】特開２００４−３１８８１９号公報
【特許文献４】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】
【００１１】
しかしながら、フォトセンサ素子によって得られた受光データにノイズが含まれ、十分なＳ／Ｎ比のデータを得ることが困難な場合がある。このため、被検知体の位置を的確に検出することが困難な場合がある。
【００１２】
特に、光の強度が大きい環境下においてフォトセンサ素子が光を受光した際には、その受光データ値がダイナミックレンジを超えて、センサ出力の飽和が生ずる場合がある。このため、被検知体の位置を的確に検出することが困難な場合がある。太陽から光が照射される室外の環境下においては、室内の人工的な照明の環境下と比較して、光の強度が大きく、この不具合の発生が顕在化する場合がある。また、赤外線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、被検知体の位置を的確に検出する場合において、フォトセンサ素子に入射する入射光に可視光線などのように赤外線以外の波長領域の光が含まれる際には、この不具合の発生が顕在化する場合がある。
【００１３】
したがって、本発明は、フォトセンサ素子によって得られる受光データのＳ／Ｎ比を向上可能な表示装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、複数の画素が画素領域に配置されている表示パネルを含み、前記画素領域において画像を表示する表示装置であって、前記表示パネルは、光を受光することによって受光データを生成するフォトセンサ素子と、入射された光を回折する回折格子部とを含み、前記フォトセンサ素子は、前記回折格子部によって回折された光を受光し、前記受光データを生成するように設けられている。
【００１５】
好適には、前記表示パネルの一方の面の側に位置する被検知体の位置を検知する位置検知部を含み、前記表示パネルは、前記一方の面の側にて画像を表示するように構成されており、前記フォトセンサ素子は、前記画素領域に複数が配置されると共に、前記表示パネルの一方の面の側から他方の面の側に向かう光を受光するように構成されており、前記回折格子部は、前記画素領域において前記複数のフォトセンサ素子に対応するように複数が配置されると共に、前記表示パネルの一方の面の側から他方の面の側に向かう光を回折し、当該回折された光が前記フォトセンサ素子へ出射するように構成されており、前記位置検出部は、前記画素領域に配置された複数のフォトセンサ素子によって生成された受光データに基づいて、前記被検知体の位置を検出するように構成されている。
【００１６】
好適には、前記表示パネルは、第１基板と、前記第１基板から間隔を隔てて対面している第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間にて挟持されており、液晶分子が配向されている液晶層とを含む。
【００１７】
好適には、前記第１基板は、前記画素領域において前記複数の画素に対応するように複数設けられた画素電極と、前記複数の画素に対応するように前記画素領域に複数設けられ、前記画素電極に接続された画素スイッチング素子とを有し、前記第２基板は、前記液晶層を介して前記画素電極に対向するように設けられた対向電極を有し、前記画素電極と前記対向電極とが前記液晶層に電圧を印加するように構成されている。
【００１８】
好適には、前記フォトセンサ素子は、前記第１基板に設けられており、前記回折格子部は、前記第１基板に設けられている。
【００１９】
好適には、前記回折格子部は、前記複数の画素電極へ形成される導電膜をパターン加工することによって形成されている。
【００２０】
好適には、前記フォトセンサ素子は、前記第１基板に設けられており、前記回折格子部は、前記第２基板に設けられている。
【００２１】
好適には、前記回折格子部は、前記対向電極へ形成される導電膜をパターン加工することによって形成されている。
【００２２】
好適には、前記第２基板は、光を遮光する遮光部を含み、前記回折格子部は、前記遮光部へ形成される遮光膜をパターン加工することによって形成されている。
【００２３】
好適には、前記フォトセンサ素子は、前記回折格子部が回折した回折光において１次以上の回折光を受光するように設けられている。
【００２４】
好適には、前記フォトセンサ素子において光を受光する受光面の法線方向において当該受光面に対面する受光面対面領域に設けられた遮光部を含み、前記回折格子部は、前記受光面対面領域以外の領域に格子パターンが形成されており、前記フォトセンサ素子は、前記受光面対面領域以外の領域に形成された格子パターンを介在して入射する光を、受光するように構成されている。
【００２５】
好適には、前記回折格子部は、格子パターンが形成された第１領域と、当該格子パターンが形成されない第２領域とを含み、前記第１領域が前記第２領域を挟むように設けられており、前記第１領域は、前記フォトセンサ素子において光を受光する受光面の法線方向において当該受光面に対面する受光面対面領域以外の領域に対応するように設けられ、前記第２領域は、前記受光面対面領域に対応するように設けられており、前記フォトセンサ素子は、前記受光面対面領域において入射する光と、前記受光面対面領域以外の領域に形成された格子パターンを介在して入射する光とを、受光するように構成されている。
【００２６】
好適には、前記第２基板は、赤フィルタ層と緑フィルタ層と青フィルタ層との少なくとも２つが積層されたカラーフィルタ積層体が、前記フォトセンサ素子において光を受光する受光面の法線方向において当該受光面に対面する受光面対面領域に設けられており、前記回折格子部は、前記カラーフィルタ積層体を透過した光を回折するように構成されている。
【００２７】
好適には、前記表示パネルの他方の面の側に照明光を出射する照明部を含み、前記照明部は、可視光線と非可視光線とを前記照明光として出射するように構成されている。
【００２８】
好適には、カラー画像を生成するカラー画像生成部を含み、前記表示パネルは、カラーフィルタ層を有し、前記フォトセンサ素子は、前記画素領域に複数が配置されると共に、前記表示パネルの一方の面の側から他方の面の側に向かう光を、前記カラーフィルタ層を介在して受光するように構成されており、前記回折格子部は、前記画素領域において前記複数のフォトセンサ素子に対応するように複数が配置されると共に、前記表示パネルの一方の面の側から他方の面の側に向かう光が前記カラーフィルタ層を介在して入射され、当該入射された光を回折し、当該回折した回折光が前記フォトセンサ素子へ出射するように構成されており、前記カラー画像生成部は、前記画素領域に配置された複数のフォトセンサ素子によって生成された受光データに基づいて、カラー画像を生成するように構成されている。
【００２９】
本発明においては、回折格子部によって回折された光をフォトセンサ素子が受光し、受光データを生成する。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、フォトセンサ素子によって得られる受光データのＳ／Ｎ比を向上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】
【００３１】
本発明にかかる実施形態の一例について説明する。
【００３２】
＜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。
【００３３】
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。
【００３４】
液晶パネル２００は、アクティブマトリクス方式であり、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。
【００３５】
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、互いに間隔を隔てるよう対面している。そして、そのＴＦＴアレイ基板２０１と対向基板２０２との間に挟まれるように、液晶層２０３が設けられている。
【００３６】
そして、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が配置されており、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。そして、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画素領域ＰＡを含み、その液晶パネル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、その画素領域ＰＡにおいて変調する。ここでは、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）として設けられており、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、画素領域ＰＡにおいて画像が表示される。ここでは、たとえば、カラー画像が表示される。
【００３７】
また、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タッチパネルであり、詳細については後述するが、液晶パネル２００においてバックライト３００が設置された背面に対して反対側となる正面に、ユーザーの指やタッチペンなどの被検知体が接触または近接した際に、その被検知体によって反射される反射光を受光するフォトセンサ素子（図示無し）が、位置センサ素子として形成されている。たとえば、フォトダイオードが、このフォトセンサ素子として形成されており、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、フォトセンサ素子は、光電変換することによって、受光データを生成する。
【００３８】
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の画素領域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の画素領域ＰＡの全面に平面光を照射する。
【００３９】
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に対面している面に対して反対側の面に、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。
【００４０】
本実施形態においては、バックライト３００の光源３０１は、導光板３０２の一方の端部に設けられ、可視光線を出射する。具体的には、光源３０１は、白色ＬＥＤであり、白色の可視光線を照射面から照射する。そして、光源３０１から照射された白色の可視光線が、導光板３０２において拡散され、平面光として、導光板３０２の一方の面から液晶パネル２００の背面に照射される。
【００４１】
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。
【００４２】
データ処理部４００の制御部４０１は、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）の動作を制御する。たとえば、線順次駆動を実行させる。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。このように、制御部４０１は、液晶パネル２００とバックライト３００との動作を制御することによって、液晶パネル２００の画素領域ＰＡに画像を表示する。
【００４３】
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に位置センサ素子として複数設けられたフォトセンサ素子（図示無し）の動作を制御し、そのフォト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。
【００４４】
データ処理部４００の位置検出部４０２は、液晶パネル２００に複数設けられたフォトセンサ素子（図示無し）から収集した受光データに基づいて、液晶パネル２００の正面側において、画素領域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検出する。たとえば、受光データの信号強度が基準値よりも大きい座標位置を、被検知体Ｆが画素領域ＰＡにおいて接触した座標位置として検出する。
【００４５】
（液晶パネルの全体構成）
液晶パネル２００の全体構成について説明する。
【００４６】
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。
【００４７】
図２に示すように、液晶パネル２００は、画素領域ＰＡと、周辺領域ＣＡとを有する。
【００４８】
液晶パネル２００において画素領域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。詳細については後述するが、画素Ｐは、画素スイッチング素子として機能するＴＦＴ（図示無し）を含む。そして、この複数の画素Ｐに対応するように、位置センサ素子として機能するフォトセンサ素子（図示無し）が、複数、形成されている。
【００４９】
液晶パネル２００において周辺領域ＣＡは、図２に示すように、画素領域ＰＡの周辺を囲うように位置している。この周辺領域ＣＡにおいては、図２に示すように、表示用垂直駆動回路１１と、表示用水平駆動回路１２と、センサ用垂直駆動回路１３と、センサ用水平駆動回路１４とが形成されている。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（図示無し）と、位置センサ素子として機能するフォトセンサ素子（図示無し）と同様にして形成された半導体素子によって、この各回路が構成されている。
【００５０】
そして、画素領域ＰＡにおいて画素Ｐに対応するように画素スイッチング素子として設けられたＴＦＴを、表示用垂直駆動回路１１および表示用水平駆動回路１２が駆動し、画像表示を実行する。そして、これと共に、画素領域ＰＡにおいて画素Ｐに対応するように位置センサ素子として設けられたフォトセンサ素子（図示無し）を、センサ用垂直駆動回路１３とセンサ用水平駆動回路１４とが駆動し、受光データを収集する。
【００５１】
具体的には、表示用垂直駆動回路１１は、図２に示すように、垂直方向ｙに延在している。そして、表示用垂直駆動回路１１は、垂直方向ｙにおいて複数の画素Ｐに対応するように画素スイッチング素子として形成された各ＴＦＴ（図示無し）のゲート電極に、接続されている。そして、表示用垂直駆動回路１１は、供給される制御信号に基づいて、その垂直方向ｙに並ぶ複数のＴＦＴに、走査信号を、順次、供給する。ここでは、水平方向ｘに並ぶ複数の画素Ｐに対応して形成された複数のＴＦＴのそれぞれにゲート線（図示無し）が接続され、そのゲート線が垂直方向ｙに並ぶ複数の画素Ｐに対応するように複数形成されており、表示用垂直駆動回路１１は、その複数のゲート線に、順次、走査信号を供給する。
【００５２】
表示用水平駆動回路１２は、図２に示すように、水平方向ｘに延在している。そして、表示用水平駆動回路１２は、水平方向ｘにおいて複数の画素Ｐに対応するように画素スイッチング素子として形成された各ＴＦＴ（図示無し）のソース電極に接続されている。そして、表示用水平駆動回路１２は、供給される制御信号に基づいて、その垂直方向ｙに並ぶ複数のＴＦＴに、データ信号を、順次、供給する。ここでは、垂直方向ｙに並ぶ複数の画素Ｐに対応して形成された複数のＴＦＴのそれぞれに信号線（図示無し）が接続され、その信号線が水平方向ｘに並ぶ複数の画素Ｐに対応するように複数形成されており、表示用水平駆動回路１２は、その複数の信号線に、順次、映像データ信号を供給する。
【００５３】
センサ用垂直駆動回路１３は、図２に示すように、垂直方向ｙに延在している。そして、センサ用垂直駆動回路１３は、垂直方向ｙにおいて複数の画素Ｐに対応するように位置センサ素子として形成された各フォトセンサ素子（図示無し）に接続されている。そして、センサ用垂直駆動回路１３は、供給される制御信号に基づいて、その垂直方向ｙに並ぶ複数のフォトセンサ素子において、受光データを読み出すフォトセンサ素子を選択する。ここでは、水平方向ｘに並ぶ複数の画素Ｐに対応して形成された複数のフォトセンサ素子のそれぞれに、ゲート線（図示無し）が接続され、そのゲート線が垂直方向ｙに並ぶ複数の画素Ｐに対応するように複数形成されており、センサ用垂直駆動回路１３は、その複数のゲート線を順次選択するように走査信号を供給する。
【００５４】
センサ用水平駆動回路１４は、図２に示すように、水平方向ｘに延在している。そして、センサ用水平駆動回路１４は、水平方向ｘにおいて複数の画素Ｐに対応するように位置センサ素子として形成された各フォトセンサ素子（図示無し）に接続されている。そして、センサ用水平駆動回路１４は、供給される制御信号に基づいて、その垂直方向ｙに並ぶ複数のフォトセンサ素子から受光データを、順次、読み出す。ここでは、垂直方向ｙに並ぶ複数の画素Ｐに対応して形成された複数のフォトセンサ素子のそれぞれに、信号読み出し線（図示無し）が接続され、その信号読み出し線が水平方向ｘに並ぶ複数の画素Ｐに対応するように複数形成されており、センサ用水平駆動回路１４は、その複数の信号読み出し線を介してフォトセンサ素子から、順次、受光データを読み出した後、位置検出部４０２へ出力する。そして、液晶パネル２００の画素領域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、そのフォトセンサ素子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。
【００５５】
（液晶パネルの画素領域の構成）
図３は、本発明にかかる実施形態１において、液晶パネル２００における画素領域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４は、本発明の実施形態１において、液晶パネル２００の画素領域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３は、図４においてＸ１−Ｘ２部分に対応する部分である。
【００５６】
図３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とを有する。
【００５７】
液晶パネル２００において、ＴＦＴアレイ基板２０１と対向基板２０２とのそれぞれは、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と対向基板２０２とは、スペーサ（図示無し）によって間隔が隔てるように対面しており、シール材（図示無し）で貼り合わされ、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が封入されている。そして、ＴＦＴアレイ基板２０１および対向基板２０２には、互いに対面する面に液晶配向膜（図示なし）が設けられており、液晶配向膜によって液晶層２０３が配向されている。たとえば、液晶層２０３の液晶分子が垂直配向されている。
【００５８】
この液晶パネル２００は、図３と図４とに示すように、表示領域ＴＡとセンサ領域ＲＡとを含む。
【００５９】
表示領域ＴＡにおいては、図３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、対向電極２３と、画素スイッチング素子３１と、画素電極６２とが形成されており、バックライト３００から出射された照明光が、ＴＦＴアレイ基板２０１の側から対向基板２０２の側へ透過し、画像表示が行われる。
【００６０】
表示領域ＴＡに設けられた各部について説明する。
【００６１】
カラーフィルタ層２１は、図３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。また、カラーフィルタ層２１は、図３と図４とに示すように、赤と緑と青との３原色を１組として構成されており、赤フィルタ層２１Ｒと緑フィルタ層２１Ｇと青フィルタ層２１Ｂとを含む。この赤フィルタ層２１Ｒと緑フィルタ層２１Ｇと青フィルタ層２１Ｂとのそれぞれは、図４に示すように、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。また、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、ブラックマトリクス層２１Ｋによって区画されるように形成されており、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の側へ透過するように構成されている。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とのそれぞれは、その色に対応した着色顔料とフォトレジスト材料とを含む塗布液を、スピンコート法などのコーティング方法によって塗布して塗膜を形成後、リソグラフィ技術によって、その塗膜をパターン加工することによって形成される。ここでは、たとえば、ポリイミド樹脂をフォトレジスト材料として用いる。
【００６２】
ブラックマトリクス層２１Ｋは、図３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。ここでは、ブラックマトリクス層２１Ｋは、カラーフィルタ層２１を構成する赤フィルタ層２１Ｒと緑フィルタ層２１Ｇと青フィルタ層２１Ｂとのそれぞれを区画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ており、光を遮光する。
【００６３】
対向電極２３は、図３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。ここでは、対向電極２３は、カラーフィルタ層２１とブラックマトリクス層２１Ｋとを被覆するように絶縁性材料で形成された平坦化膜２２上に、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。
【００６４】
画素スイッチング素子３１は、図３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形成されている。ここでは、画素Ｐのカラーフィルタ層２１を構成する赤フィルタ層２１Ｒと緑フィルタ層２１Ｇと青フィルタ層２１Ｂとのそれぞれに対応するように設けられている。
【００６５】
図５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。
【００６６】
図５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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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５に示すように、ゲート電極４５に対応するようにチャネル領域４８Ｃが形成されると共に、そのチャネル領域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、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。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、アルミニウムなどの導電材料を用いて形成されている。
【００７０】
画素電極６２は、図３に示すように、ＴＦＴアレイ基板２０１において対向基板２０２に対面する面に形成されている。ここでは、画素電極６２は、画素スイッチング素子３１を被覆するようにＴＦＴアレイ基板２０１に形成された平坦化膜６０の上に設けられている。本実施形態においては、画素電極６２は、図３に示すように、カラーフィルタ層２１を構成する赤フィルタ層２１Ｒと緑フィルタ層２１Ｇと青フィルタ層２１Ｂとのそれぞれに対応するように複数が間隔を隔てて設けられており、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おり、画素スイッチング素子３１のドレイン電極５４に接続されている。そして、画素電極６２は、画素スイッチング素子３１から映像信号として供給される電位によって、対向電極２３との間に挟む液晶層２０３に電圧を印加する。
【００７１】
一方で、センサ領域ＲＡにおいては、図３と図４とに示すように、遮光部２１Ｓと、第１のフォトセンサ素子３２ａと、第２のフォトセンサ素子３２ｂと、回折格子部ＫＫとが形成されており、液晶パネル２００の正面側から入射する光を検出するように構成されている。
【００７２】
遮光部２１Ｓは、図３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おり、光を遮光する。ここでは、遮光部２１Ｓは、ブラックマトリクス層２１Ｋと同様に設けられている。そして、この遮光部２１Ｓにおいては、図３と図４とに示すように、受光領域ＳＡが設けられており、この受光領域ＳＡにおいて、光が透過するように構成されている。そして、表示領域ＴＡと同様に平坦化膜２２が遮光部２１Ｓを被覆するように対向基板２０２に形成されており、その平坦化膜２２上に対向電極２３が設けられている。
【００７３】
第１のフォトセンサ素子３２ａは、図３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形成されている。ここでは、第１のフォトセンサ素子３２ａは、図３に示すように、受光領域ＳＡに対応するように設けられており、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。そして、第１のフォトセンサ素子３２ａは、その受光領域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、その生成した受光データが読み出される。本実施形態においては、第１のフォトセンサ素子３２ａは、回折格子部ＫＫによって回折された光を受光面ＪＳａで受光し、受光データを生成するように設けられている。
【００７４】
図６は、本発明にかかる実施形態１において、第１のフォトセンサ素子３２ａの断面を拡大して示す断面図である。
【００７５】
図６に示すように、第１のフォトセンサ素子３２ａは、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、ＰＩＮ構造のフォトダイオードである。
【００７６】
具体的には、第１のフォトセンサ素子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、ポリシリコンで形成されており、ｐ層４７ｐとｎ層４７ｎの間に高抵抗のｉ層４７ｉが介在している。そして、アノード電極５１とカソード電極５２とが、アルミニウムを用いて形成されている。
【００７７】
第２のフォトセンサ素子３２ｂは、図３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、第１のフォトセンサ素子３２ａと同様な構成になるように形成されている。ここでは、第２のフォトセンサ素子３２ｂは、図３に示すように、センサ領域ＲＡにおいて受光領域ＳＡ以外の領域に対応するように設けられている。つまり、第２のフォトセンサ素子３２ｂは、センサ領域ＲＡにおいて遮光部２１Ｓが設けられた領域に対応するように設けられている。ここでは、第２のフォトセンサ素子３２ｂは、迷光を受光面ＪＳｂで受光し光電変換することによって、受光データを生成して、その生成した受光データが読み出される。
【００７８】
回折格子部ＫＫは、図３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形成されている。ここでは、回折格子部ＫＫは、第１のフォトセンサ素子３２ａおよび第２のフォトセンサ素子３２ｂを被覆するようにＴＦＴアレイ基板２０１に設けられた平坦化膜６０の上に設けられている。この回折格子部ＫＫは、周期的に格子が並んだ格子パターンに加工されており、その格子パターンによって、入射光を回折して、回折光を出射するように構成されている。本実施形態においては、回折格子部ＫＫは、図３に示すように、断面が凹凸形状になるように形成されている。
【００７９】
図７は、本発明にかかる実施形態１において、回折格子部ＫＫを拡大して示す平面図である。
【００８０】
図７に示すように、回折格子部ＫＫは、ＴＦＴアレイ基板２０１の面においてｙ方向に延在した直線状のラインパターンＬＰを複数含むように、格子パターンが形成されている。そして、回折格子部ＫＫは、その複数のラインパターンＬＰが、互いに平行であって、周期的にスペースＳＰを隔てて、ｘ方向に並ぶように、格子パターンが設けられている。たとえば、複数のラインパターンＬＰの間のピッチｄが、１μｍになるように形成されている。
【００８１】
また、回折格子部ＫＫは、図３に示すように、遮光部２１Ｓに設けられた受光領域ＳＡに対応するように設けられている。そして、回折格子部ＫＫは、受光領域ＳＡにおいて対向基板２０２の側からＴＦＴアレイ基板２０１の側へ向う光を、液晶層２０３を介して受光して回折し、その回折した回折光が、第１のフォトセンサ素子３２ａへ出射するように構成されている。ここでは、回折格子部ＫＫは、回折格子部ＫＫの格子パターンの中心軸が第１のフォトセンサ素子３２ａの受光面ＪＳａの中心軸に対応するように設けられており、回折光において０次の回折光を第１のフォトセンサ素子３２ａが受光面ＪＳａで受光するように構成されている。
【００８２】
本実施形態においては、回折格子部ＫＫは、画素電極６２と同様に、ＩＴＯを用いて形成されている。たとえば、回折格子部ＫＫは、平坦化膜６０の上において画素電極６２と回折格子部ＫＫとを形成する領域を被覆するように導電膜であるＩＴＯ膜を成膜した後に、そのＩＴＯ膜をパターン加工することによって、画素電極６２と共に形成される。具体的には、画素電極６２と回折格子部ＫＫとを形成する領域以外の領域に設けられたＩＴＯ膜を、たとえば、エッチング処理によって除去することで、画素電極６２と回折格子部ＫＫとの両者が形成される。
【００８３】
（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の画素領域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。
【００８４】
図８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の画素領域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模式的に示す断面図である。図８においては、要部を記載し、その他の部分については、記載を省略している。
【００８５】
ユーザーの指などの被検知体Ｆが画素領域ＰＡに接触もしくは移動された場合には、図８に示すように、バックライト３００から照明された照明光Ｒが、その被検知体Ｆによって反射された反射光Ｈを、第１のフォトセンサ素子３２ａが受光する。
【００８６】
ここでは、バックライト３００が照明光Ｒとして可視光線を液晶パネル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、センサ領域ＲＡにて受光領域ＳＡ以外の領域においては、その被検知体Ｆによって反射された反射光Ｈが遮光部２１Ｓによって遮光される。一方で、センサ領域ＲＡの受光領域ＳＡにおいては、その被検知体Ｆによって反射された反射光Ｈが、各部を透過し、第１のフォトセンサ素子３２ａの受光面ＪＳａへ向かう。そして、その受光領域ＳＡにおいて第１のフォトセンサ素子３２ａの受光面ＪＳａへ向かう反射光Ｈを、第１のフォトセンサ素子３２ａが受光する。
【００８７】
このとき、この受光領域ＳＡにて被検知体Ｆによって反射された反射光Ｈは、図８に示すように、液晶パネル２００の正面側から背面側へ向かう際に回折格子部ＫＫに入射される。そして、その回折格子部ＫＫによって回折されて、回折光として出射される。本実施形態においては、その回折格子部ＫＫが回折した回折光において、０次の回折光ＨＫ０が、第１のフォトセンサ素子３２ａの受光面ＪＳａへ出射される。
【００８８】
そして、受光面ＪＳａへ出射された０次の回折光ＨＫ０を第１のフォトセンサ素子３２ａが受光面ＪＳａで受光し、光電変換することによって、その受光した光量に応じた信号強度の受光データを生成する。その後、周辺回路によって、その受光データが読み出される。
【００８９】
また、これと共に、第２のフォトセンサ素子３２ｂが迷光を受光面ＪＳｂで受光し、光電変換することによって、その受光した光量に応じた信号強度の受光データを生成する。つまり、各部において不規則に反射および拡散して干渉された光による受光データを生成する。そして、その後、周辺回路によって、その受光データが読み出される。
【００９０】
そして、上記のように、第１のフォトセンサ素子３２ａから読み出した受光データと、第２のフォトセンサ素子３２ｂから読み出した受光データとを用いて、被検知体Ｆが画素領域ＰＡにおいて接触した位置を、位置検出部４０２が検出する。
【００９１】
ここでは、各画素Ｐにおいて第１のフォトセンサ素子３２ａから読み出した受光データと第２のフォトセンサ素子３２ｂから読み出した受光データとを差分する差分処理を実施し、差分データを得る。つまり、第１のフォトセンサ素子３２ａが読み出した受光データから迷光によるノイズ成分を除去する。そして、画素領域ＰＡの各画素Ｐおいて得られた差分データと、その座標位置とに基づいて、被検知体Ｆが画素領域ＰＡにおいて接触した座標位置が、位置検出部４０２によって検出される。
【００９２】
以上のように、本実施形態においては、回折格子部ＫＫによって回折された回折光を、第１のフォトセンサ素子３２ａが受光し受光データを生成する。そして、そのフォトセンサ素子によって生成された受光データに基づいて、位置検出部４０２が被検知体の位置を検出する。ここでは、回折格子部ＫＫが回折した回折光において、０次の回折光ＨＫ０を、第１のフォトセンサ素子３２ａが受光して受光データを生成後、その受光データを用いて位置検出を行う。このように、本実施形態においては、特定の次数の回折光を第１のフォトセンサ素子３２ａが選択的に受光して受光データを得るため、Ｓ／Ｎ比を向上可能である。
【００９３】
したがって、本実施形態は、被検知体の位置を的確に検出することが可能である。
【００９４】
また、本実施形態においては、複数の画素電極６２にパターン加工するＩＴＯ膜を用いて、回折格子部ＫＫを形成している。このため、本実施形態は、製造効率を向上させることができる。
【００９５】
＜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。
【００９６】
図９は、本発明にかかる実施形態２において、液晶パネル２００における画素領域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。この図９は、図４においてＸ１−Ｘ２部分に対応する部分を示している。
【００９７】
本実施形態は、図９に示すように、回折格子部ＫＫが実施形態１と異なる。この点を除き、本実施形態は、実施形態１と同様である。このため、重複する個所については、説明を省略する。
【００９８】
図９に示すように、回折格子部ＫＫは、実施形態１と異なり、対向基板２０２においてＴＦＴアレイ基板２０１に対面する側の面に形成されている。
【００９９】
ここでは、回折格子部ＫＫは、カラーフィルタ層２１とブラックマトリクス層２１Ｋと遮光部２１Ｓとを被覆するように対向基板２０２に設けられた平坦化膜２２の上に設けられている。
【０１００】
そして、回折格子部ＫＫは、実施形態１と同様に、受光領域ＳＡにおいて対向基板２０２の側からＴＦＴアレイ基板２０１の側へ向う光を、液晶層２０３を介して受光して回折し、その回折した回折光が、第１のフォトセンサ素子３２ａへ出射するように構成されている。ここでは、回折格子部ＫＫは、回折格子部ＫＫの格子パターンの中心軸が第１のフォトセンサ素子３２ａの受光面ＪＳａの中心軸に対応するように設けられており、回折光において０次の回折光ＨＫ０を第１のフォトセンサ素子３２ａが受光面ＪＳａで受光するように構成されている。
【０１０１】
この回折格子部ＫＫは、対向電極２３と同様に、ＩＴＯを用いて形成されている。たとえば、平坦化膜２２の上において対向電極２３と回折格子部ＫＫとを形成する領域を被覆するように、導電膜であるＩＴＯ膜を成膜した後に、そのＩＴＯ膜をパターン加工することによって、対向電極２３と回折格子部ＫＫとのそれぞれが、共に形成される。具体的には、対向電極２３と回折格子部ＫＫとを形成する領域以外の領域に設けられたＩＴＯ膜を、たとえば、エッチング処理によって除去することで、対向電極２３と回折格子部ＫＫとの両者を形成する。
【０１０２】
以上のように、本実施形態においては、実施形態１と異なり、回折格子部ＫＫを対向基板２０２に設けている。このため、本実施形態は、回折格子部ＫＫにおいて出射される回折光が、その回折格子部ＫＫから第１のフォトセンサ素子３２ａまで到達する距離が、実施形態１の場合よりも長い。このため、本実施形態においては、第１のフォトセンサ素子３２ａが受光する光の波長を選択する波長選択性を高めることができるため、受光データのＳ／Ｎ比を更に向上させることができる。
【０１０３】
また、本実施形態においては、対向電極２３にパターン加工するＩＴＯ膜を用いて、回折格子部ＫＫを形成している。このため、本実施形態は、製造効率を向上させることができる。
【０１０４】
＜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。
【０１０５】
図１０は、本発明にかかる実施形態３において、液晶パネル２００における画素領域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。この図１０は、図４においてＸ１−Ｘ２部分に対応する部分を示している。
【０１０６】
本実施形態は、図１０に示すように、回折格子部ＫＫが実施形態１と異なる。この点を除き、本実施形態は、実施形態１と同様である。このため、重複する個所については、説明を省略する。
【０１０７】
図１０に示すように、回折格子部ＫＫは、実施形態１と異なり、対向基板２０２においてＴＦＴアレイ基板２０１に対面する側の面に形成されている。
【０１０８】
ここでは、回折格子部ＫＫは、対向基板２０２にてカラーフィルタ層２１とブラックマトリクス層２１Ｋと遮光部２１Ｓとが形成されている面に設けられている。
【０１０９】
そして、回折格子部ＫＫは、実施形態１と同様に、受光領域ＳＡにおいて対向基板２０２の側からＴＦＴアレイ基板２０１の側へ向う光を、液晶層２０３を介して受光して回折し、第１のフォトセンサ素子３２ａへ出射するように構成されている。ここでは、回折格子部ＫＫは、回折格子部ＫＫの格子パターンの中心軸が第１のフォトセンサ素子３２ａの受光面ＪＳａの中心軸に対応するように設けられており、回折光において０次の回折光ＨＫ０を第１のフォトセンサ素子３２ａが受光面ＪＳａで受光するように構成されている。
【０１１０】
この回折格子部ＫＫは、ブラックマトリクス層２１Ｋと遮光部２１Ｓと同様に、黒色の金属酸化膜を用いて形成されている。たとえば、対向基板２０２上においてブラックマトリクス層２１Ｋと遮光部２１Ｓと回折格子部ＫＫとを形成する領域を被覆するように金属酸化膜を設けた後に、その金属酸化膜をパターン加工することによって、ブラックマトリクス層２１Ｋと遮光部２１Ｓと回折格子部ＫＫとのそれぞれが、共に形成される。具体的には、ブラックマトリクス層２１Ｋと遮光部２１Ｓと回折格子部ＫＫとを形成する領域以外の領域に設けられた金属酸化膜を、たとえば、エッチング処理によって除去することで、ブラックマトリクス層２１Ｋと遮光部２１Ｓと回折格子部ＫＫとのそれぞれが、形成される。
【０１１１】
以上のように、本実施形態においては、実施形態１と異なり、回折格子部ＫＫを対向基板２０２に設けている。このため、本実施形態は、実施形態２と同様に、回折格子部ＫＫにおいて出射される回折光が、その回折格子部ＫＫから第１のフォトセンサ素子３２ａまで到達する距離が、実施形態１の場合よりも長い。このため、本実施形態においては、実施形態２と同様に、第１のフォトセンサ素子３２ａが受光する光の波長を選択する波長選択性を高めることができるため、受光データのＳ／Ｎ比を、更に、向上させることができる。
【０１１２】
また、本実施形態においては、ブラックマトリクス層２１Ｋと遮光部２１Ｓとのそれぞれにパターン加工する金属酸化膜を用いて、回折格子部ＫＫを形成している。このため、本実施形態は、製造効率を向上させることができる。
【０１１３】
＜実施形態４＞
以下より、本発明にかかる実施形態４について説明する。
【０１１４】
図１１は、本発明にかかる実施形態４において、液晶パネル２００における画素領域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。この図１１は、図４においてＸ１−Ｘ２部分に対応する部分を示している。
【０１１５】
本実施形態は、図１１に示すように、遮光部ＫＳが、更に設けられている。また、回折格子部ＫＫと第１のフォトセンサ素子３２ａとの位置関係が実施形態１と異なる。この点を除き、本実施形態は、実施形態１と同様である。このため、重複する個所については、説明を省略する。
【０１１６】
遮光部ＫＳは、図１１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形成されている。ここでは、遮光部ＫＳは、平坦化膜６０上において、その平坦化膜６０を介して第１のフォトセンサ素子３２ａの受光面ＪＳａに対面するように設けられており、対向基板２０２の側から第１のフォトセンサ素子３２ａの受光面ＪＳａへ向かう反射光Ｈを遮光している。具体的には、遮光部ＫＳは、第１のフォトセンサ素子３２ａにおいて光を受光する受光面ＪＳａの法線方向ｚにおいて、その受光面ＪＳａに対面する受光面対面領域に対応するように設けられている。たとえば、遮光部ＫＳは、金属酸化膜などをパターン加工することによって形成されている。
【０１１７】
回折格子部ＫＫは、図１１に示すように、実施形態１と同様に、ＴＦＴアレイ基板２０１において対向基板２０２に対面する側の面に形成されている。
【０１１８】
そして、回折格子部ＫＫは、受光領域ＳＡにおいて対向基板２０２の側からＴＦＴアレイ基板２０１の側へ向う反射光Ｈを、液晶層２０３を介して受光して回折し、その回折した回折光が、第１のフォトセンサ素子３２ａへ出射する。
【０１１９】
ここでは、回折格子部ＫＫは、実施形態１と異なり、第１のフォトセンサ素子３２ａにおいて光を受光する受光面ＪＳａの法線方向ｚにおいて、その受光面ＪＳａに対面する受光面対面領域以外の領域に、格子パターンが形成されており、１次以上であるｍ次の回折光ＨＫｍ（ｍ＝±１，±２，±３，・・・，±ｉ、ｉは整数）を、第１のフォトセンサ素子３２ａの受光面ＪＳａへ出射する。
【０１２０】
つまり、図１１に示すように、回折格子部ＫＫは、回折格子部ＫＫの格子パターンの中心軸と第１のフォトセンサ素子３２ａの受光面ＪＳａの中心軸とが、液晶パネル２００の面方向ｙｚにおいて互いに対応せずに、オフセットされるように設けられており、０次の回折光ＨＫ０ではなく、１次以上であるｍ次の回折光ＨＫｍを、第１のフォトセンサ素子３２ａが受光面ＪＳａで受光可能なように構成されている。
【０１２１】
回折格子部ＫＫは、以下の数式（１）に基づいて、ｍ次の回折光ＨＫｍが第１のフォトセンサ素子３２ａの受光面ＪＳａに出射されるように設置することができる。この数式（１）において、ｍは、回折光の次数であり、上記のように、ｍ＝±１，±２，±３，・・・，±ｉで示される。また、λは、回折格子部ＫＫに入射する光の波長である。また、ｎは、回折格子部ＫＫから光が出射する媒質の屈折率である。また、ｄは、回折格子部ＫＫを構成する複数の格子パターンのピッチである。また、θは、入射光が回折格子部ＫＫに対して入射する際の入射角度である。そして、βは、出射光が回折格子部ＫＫに対して出射する際の角度である。つまり、θは、回折格子部ＫＫを構成する複数の格子パターンが形成された面に入射光が入射する角度を示しており、βは、その面から出射光が出射する角度を示している。
【０１２２】
ｍλ＝ｎｄ（ｓｉｎθ＋ｓｉｎβ）      ・・・（１）
【０１２３】
たとえば、液晶パネル２００の正面から入射する入射光について回折された回折光にて、１次の回折光ＨＫ１（ｍ＝１）を第１のフォトセンサ素子３２ａが受光し、受光データを生成するように構成する場合において、入射光が回折格子部ＫＫに入射する入射角度θが、法線方向ｚに沿った、９０°の角度であり、入射光の波長λが５５０ｎｍであり、回折格子部ＫＫを構成する複数のラインパターンＬＰの間のピッチｄが１μｍであり（図７参照）、回折格子部ＫＫから回折光が出射される平坦化膜６０の屈折率ｎが１．５であると仮定した場合には、回折格子部ＫＫから出射する光の出射角度βは、２１．５°となる。このため、この場合には、回折格子部ＫＫの中心において法線方向ｚから２１．５°の角度が傾斜した方向に、第１のフォトセンサ素子３２ａの受光面ＪＳａが位置するように、回折格子部ＫＫと第１のフォトセンサ素子３２ａとのそれぞれを形成する。
【０１２４】
以上のように、本実施形態においては、実施形態１と異なり、第１のフォトセンサ素子３２ａにおいて光を受光する受光面ＪＳａの法線方向ｚにおいて、その受光面ＪＳａに対面する受光面対面領域に、遮光部ＫＳが設けられており、第１のフォトセンサ素子３２ａの受光面ＪＳａへ向かう光を、その遮光部ＫＳが遮光する。そして、その受光面対面領域以外の領域に、回折格子部ＫＫの格子パターンが形成されており、その受光面対面領域以外の領域に形成された回折格子部ＫＫの格子パターンを介在して入射する光を、第１のフォトセンサ素子３２ａが受光する。ここでは、回折格子部ＫＫが回折した回折光において１次以上の回折光を、第１のフォトセンサ素子３２ａが受光する。そして、その第１のフォトセンサ素子３２ａによって生成された受光データに基づいて、位置検出部４０２が被検知体の位置を検出する。このように、本実施形態においては、特定の次数の回折光を第１のフォトセンサ素子３２ａが選択的に受光して受光データを得るため、Ｓ／Ｎ比を向上可能である。また、第１のフォトセンサ素子３２ａのダイナミックレンジを容易に調整することができる。
【０１２５】
したがって、本実施形態は、被検知体の位置を的確に検出することが可能である。
【０１２６】
＜実施形態５＞
以下より、本発明にかかる実施形態５について説明する。
【０１２７】
図１２は、本発明にかかる実施形態５において、液晶パネル２００における画素領域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。この図１２は、図４においてＸ１−Ｘ２部分に対応する部分を示している。
【０１２８】
図１３は、本発明にかかる実施形態５において、回折格子部ＫＫを拡大して示す平面図である。
【０１２９】
本実施形態は、図１２と図１３とに示すように、回折格子部ＫＫの構成が実施形態１と異なる。この点を除き、本実施形態は、実施形態１と同様である。このため、重複する個所については、説明を省略する。
【０１３０】
回折格子部ＫＫは、図１２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形成されている。
【０１３１】
しかしながら、実施形態１と異なり、回折格子部ＫＫは、図１２と図１３とに示すように、格子パターンが形成された第１領域Ａ１と、格子パターンが形成されない第２領域Ａ２とを含み、その第１領域Ａ１が第２領域Ａ２を挟むように設けられている。
【０１３２】
具体的には、回折格子部ＫＫは、図１２に示すように、受光領域ＳＡにおいて、第１のフォトセンサ素子３２ａが光を受光する受光面ＪＳａの法線方向ｚにて、その受光面ＪＳａに対面する受光面対面領域以外の第１領域Ａ１に、格子パターンが形成されている。
【０１３３】
本実施形態においては、図１２と図１３とに示すように、受光面ＪＳａに対面する受光面対面領域である第２領域Ａ２の両端部に、この格子パターンが形成されている第１領域Ａ１が設けられている。ここでは、実施形態４と同様に、第１領域Ａ１において回折した回折光にて、０次の回折光ではなく、１次以上の回折光ＨＫｍが、第１のフォトセンサ素子３２ａの受光面ＪＳａへ出射されるように、格子パターンが設けられている。
【０１３４】
たとえば、図１３に示すように、この第１領域Ａ１においては、ＴＦＴアレイ基板２０１の面にてｙ方向に延在した直線状のラインパターンＬＰを、格子パターンとして複数含むように形成されている。
【０１３５】
この一方で、図１２に示すように、受光領域ＳＡにおいて、第１のフォトセンサ素子３２ａの受光面ＪＳａに対面する受光面対面領域である第２領域Ａ２においては、回折格子部ＫＫは、格子パターンが形成されてない。
【０１３６】
このため、第１領域Ａ１においては、液晶パネル２００の正面側から入射する反射光Ｈが回折された回折光にて、１次以上の回折光ＨＫｍが、第１のフォトセンサ素子３２ａの受光面ＪＳａで受光されるのに対して、第２領域Ａ２においては、格子パターンが形成されていないので、液晶パネル２００の正面側から入射する反射光Ｈが、直接的に、第１のフォトセンサ素子３２ａの受光面ＪＳａで受光される。
【０１３７】
以上のように、本実施形態においては、受光領域ＳＡにおいて第１領域Ａ１に形成された格子パターンを介在して入射する光と、第２領域Ａ２において直接的に入射する光と、を第１のフォトセンサ素子３２ａが受光面ＪＳａで受光する。このように、本実施形態においては、第１領域Ａ１に形成された格子パターンによって広い範囲の光を受光できると共に、第２領域Ａ２において大きな強度の光を受光できるので、受光データのＳ／Ｎ比を向上させることができる。
【０１３８】
したがって、本実施形態は、被検知体の位置を的確に検出することが可能である。
【０１３９】
＜実施形態６＞
以下より、本発明にかかる実施形態６について説明する。
【０１４０】
図１４は、本発明にかかる実施形態６において、液晶表示装置１００の構成を示す断面図である。また、図１５は、本発明にかかる実施形態６において、液晶パネル２００における画素領域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１６は、本発明の実施形態６において、液晶パネル２００の画素領域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１５は、図１６においてＸ１−Ｘ２部分に対応する部分である。
【０１４１】
本実施形態は、図１４に示すように、バックライト３００の光源３０１の構成が実施形態１と異なる。また、本実施形態においては、図１５と図１６とに示すように、カラーフィルタ積層体２１ＳＴが設けられている点が実施形態１と異なる。この点を除き、本実施形態は、実施形態１と同様である。このため、重複する個所については、説明を省略する。
【０１４２】
バックライト３００の光源３０１は、図１４に示すように、可視光源３０１ａと、赤外光源３０１ｂとを有する。
【０１４３】
可視光源３０１ａと赤外光源３０１ｂとのそれぞれは、導光板３０２の端部に設けられ、可視光線と非可視光線とを照明光として出射する。
【０１４４】
具体的には、可視光源３０１ａは、白色ＬＥＤであり、白色の可視光線を照射面から照射する。
【０１４５】
また、赤外光源３０１ｂは、赤外ＬＥＤであり、赤外線を照射面から照射する。たとえば、中心波長が８５０ｎｍである赤外線を照射する。
【０１４６】
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。
【０１４７】
カラーフィルタ積層体２１ＳＴは、図１５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。たとえば、カラーフィルタ積層体２１ＳＴは、カラーフィルタ層２１と同様に、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ている。
【０１４８】
本実施形態においては、カラーフィルタ積層体２１ＳＴは、図１５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、対向基板２０２の側から赤フィルタ層２１Ｒｓと青フィルタ層２１Ｂｓとが順次積層されて構成されている。
【０１４９】
ここでは、カラーフィルタ積層体２１ＳＴは、図１５に示すように、受光領域ＳＡに対応するように設けられている。つまり、第１のフォトセンサ素子３２ａにおいて光を受光する受光面ＪＳａの法線方向ｚにおいて、その受光面ＪＳａに対面する受光面対面領域に対応するように設けられている。このカラーフィルタ積層体２１ＳＴは、図１６に示すように、矩形形状であり、赤フィルタ層２１Ｒと緑フィルタ層２１Ｇと青フィルタ層２１Ｂとのそれぞれに、水平方向ｘにおいて並ぶように形成されている。
【０１５０】
このカラーフィルタ積層体２１ＳＴ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。たとえば、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、スピンコート法などのコーティング方法によって塗布して塗膜を形成後、リソグラフィ技術によって、その塗膜をパターン加工することによって、カラーフィルタ層２１の赤フィルタ層２１Ｒと、カラーフィルタ積層体２１ＳＴの赤フィルタ層２１Ｒｓとを形成する。その後、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、スピンコート法などのコーティング方法によって塗布して塗膜を形成後、リソグラフィ技術によって、その塗膜をパターン加工することによって、カラーフィルタ層２１の青フィルタ層２１Ｂと、カラーフィルタ積層体２１ＳＴの青フィルタ層２１Ｂｓとを形成する。ここでは、カラーフィルタ積層体２１ＳＴの赤フィルタ層２１Ｒｓ上に、カラーフィルタ積層体２１ＳＴの青フィルタ層２１Ｂｓが積層されるようにパターン加工する。
【０１５１】
図１７は、本発明に係る実施形態６において、被検知体が液晶パネル２００の画素領域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模式的に示す断面図である。図１７においては、要部を記載し、その他の部分については、記載を省略している。
【０１５２】
ユーザーの指などの被検知体Ｆが画素領域ＰＡに接触もしくは移動された場合には、図１７に示すように、バックライト３００から照明された照明光Ｒが、その被検知体Ｆによって反射された反射光Ｈを、第１のフォトセンサ素子３２ａが受光する。
【０１５３】
ここでは、バックライト３００が可視光線ＶＲと赤外線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、第１のフォトセンサ素子３２ａが受光する。
【０１５４】
照明光Ｒにおいて可視光線ＶＲは、カラーフィルタ積層体２１ＳＴによって吸収され、その強度が低下した状態となる。これに対して、照明光Ｒにおいて赤外線ＩＲは、カラーフィルタ積層体２１ＳＴによって吸収される割合が可視光線ＶＲよりも小さいため、第１のフォトセンサ素子３２ａの受光面ＪＳａに到達して受光される。
【０１５５】
ここでは、被検知体Ｆによって反射された反射光Ｈにおいて赤外線ＩＲは、図１７に示すように、液晶パネル２００の正面側から背面側へ向かう際に回折格子部ＫＫに入射され、その回折格子部ＫＫによって回折されて、回折光として出射される。本実施形態においては、実施形態１と同様に、その回折格子部ＫＫが回折した回折光において、０次の回折光ＨＫ０が、第１のフォトセンサ素子３２ａの受光面ＪＳａへ出射される。
【０１５６】
そして、受光面ＪＳａへ出射された０次の回折光ＨＫ０を第１のフォトセンサ素子３２ａが受光し、光電変換することによって、その受光した光量に応じた信号強度の受光データを生成する。その後、周辺回路によって、その受光データが読み出される。
【０１５７】
また、これと共に、実施形態１と同様に、第２のフォトセンサ素子３２ｂが迷光を受光面ＪＳｂで受光し、光電変換することによって、その受光した光量に応じた信号強度の受光データを生成後、周辺回路によって、その受光データが読み出される。
【０１５８】
そして、上記のように、第１のフォトセンサ素子３２ａから読み出した受光データと、第２のフォトセンサ素子３２ｂから読み出した受光データとを用いて、被検知体Ｆが画素領域ＰＡにおいて接触した位置を、位置検出部４０２が検出する。
【０１５９】
以上のように、本実施形態においては、可視光線ＶＲと赤外線ＩＲとを照明光Ｒとしてバックライト３００が出射する。そして、その照明光Ｒが被検知体Ｆによって反射された反射光Ｈがカラーフィルタ積層体２１ＳＴを透過し、そのカラーフィルタ積層体２１ＳＴを透過した光を回折格子部ＫＫが回折する。そして、その回折格子部ＫＫによって回折された回折光を、第１のフォトセンサ素子３２ａが受光し受光データを生成する。そして、そのフォトセンサ素子によって生成された受光データに基づいて、位置検出部４０２が被検知体の位置を検出する。ここでは、反射光Ｈに含まれる可視光線ＶＲがカラーフィルタ積層体２１ＳＴによって吸収されるため、赤外線ＩＲが選択的にカラーフィルタ積層体２１ＳＴを透過する。また、回折格子部ＫＫが回折した回折光において、０次の回折光ＨＫ０を、第１のフォトセンサ素子３２ａが受光して受光データを生成する。このように、本実施形態においては、カラーフィルタ積層体２１ＳＴを選択的に透過した赤外線ＩＲにおいて特定の次数の回折光を第１のフォトセンサ素子３２ａが受光し受光データを得るため、受光データのＳ／Ｎ比を向上可能である。
【０１６０】
したがって、本実施形態は、被検知体の位置を的確に検出することが可能である。
【０１６１】
なお、カラーフィルタ積層体２１ＳＴは、赤フィルタ層と緑フィルタ層と青フィルタ層との少なくとも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。
【０１６２】
＜実施形態７＞
以下より、本発明にかかる実施形態７について説明する。
【０１６３】
図１８は、本発明にかかる実施形態７において、液晶表示装置１００の構成を示す断面図である。また、図１９は、本発明にかかる実施形態７において、液晶パネル２００における画素領域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。
【０１６４】
本実施形態は、図１８に示すように、実施形態１と異なり、位置検出部４０２に代わって、カラー画像生成部４０３が設けられており、液晶表示装置１００は、画像表示と共に、被写体像をイメージングするように構成されている。また、本実施形態においては、図１９に示すように、実施形態１と異なり、イメージング用カラーフィルタ層２１Ｊが設けられいる。また、さらに、図１９に示すように、第１のフォトセンサ素子３２ａおよび回折格子部ＫＫの構成が実施形態１と異なる。この点を除き、本実施形態は、実施形態１と同様である。このため、重複する個所については、説明を省略する。
【０１６５】
データ処理部４００は、図１８に示すように、本実施形態においては、カラー画像生成部４０３を有する。このカラー画像生成部４０３は、液晶パネル２００に複数設けられた第１のフォトセンサ素子３２ａと第２のフォトセンサ素子３２ｂとから収集した受光データに基づいて、カラー画像を生成する。本実施形態においては、固体撮像装置と同様に、受光データについて画像再構成処理を実行することによって、デジタル画像データを生成する。
【０１６６】
イメージング用カラーフィルタ層２１Ｊは、図１９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。たとえば、イメージング用カラーフィルタ層２１Ｊは、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ている。このイメージング用カラーフィルタ層２１Ｊは、図１９に示すように、赤と緑と青との３原色を１組として構成されており、イメージング用赤フィルタ層２１ＪＲと、イメージング用緑フィルタ層２１ＪＧと、イメージング用青フィルタ層２１ＪＢとを含む。
【０１６７】
このイメージング用赤フィルタ層２１ＪＲとイメージング用緑フィルタ層２１ＪＧとイメージング用青フィルタ層２１ＪＢとのそれぞれは、カラーフィルタ層２１の赤フィルタ層２１Ｒと緑フィルタ層２１Ｇと青フィルタ層２１Ｂと同様に、水平方向ｘに並ぶように形成されている。そして、イメージング用赤フィルタ層２１ＪＲとイメージング用緑フィルタ層２１ＪＧとイメージング用青フィルタ層２１ＪＢとそれぞれは、液晶パネル２００の正面側から入射された光が着色されて、対向基板２０２の側からＴＦＴアレイ基板２０１の側へ透過するように構成されている。
【０１６８】
第１のフォトセンサ素子３２ａは、図１９に示すように、複数設けられている。具体的には、第１のフォトセンサ素子３２ａは、図１９に示すように、赤用フォトセンサ素子３２ａｒと、緑用フォトセンサ素子３２ａｇと、青用フォトセンサ素子３２ａｂとのそれぞれとして設けられている。
【０１６９】
この赤用フォトセンサ素子３２ａｒと緑用フォトセンサ素子３２ａｇと青用フォトセンサ素子３２ａｂとのそれぞれは、ＴＦＴアレイ基板２０１において対向基板２０２に対面する側の面に形成されている。たとえば、ＰＩＮ構造のフォトダイオードとして形成されている。
【０１７０】
ここでは、赤用フォトセンサ素子３２ａｒと緑用フォトセンサ素子３２ａｇと青用フォトセンサ素子３２ａｂとのそれぞれは、図１９に示すように、イメージング用カラーフィルタ層２１Ｊを構成するイメージング用赤フィルタ層２１ＪＲとイメージング用緑フィルタ層２１ＪＧとイメージング用青フィルタ層２１ＪＢとのそれぞれに対応するように設けられている。また、図１９に示すように、受光領域ＳＡに対応するように設けられており、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。
【０１７１】
つまり、赤用フォトセンサ素子３２ａｒは、イメージング用赤フィルタ層２１ＪＲを透過した光を受光し、緑用フォトセンサ素子３２ａｇは、イメージング用緑フィルタ層２１ＪＧを透過した光を受光し、青用フォトセンサ素子３２ａｂは、イメージング用青フィルタ層２１ＪＢを透過した光を受光するように構成されている。そして、その受光領域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、その生成した受光データが読み出される。本実施形態においては、回折格子部ＫＫによって回折された光を受光面ＪＳａで受光し、受光データを生成するように設けられている。
【０１７２】
回折格子部ＫＫは、図１９に示すように、複数設けられている。具体的には、回折格子部ＫＫは、図１９に示すように、赤用回折格子部ＫＫＲと、緑用回折格子部ＫＫＧと、青用回折格子部ＫＫＢとのそれぞれとして、設けられている。
【０１７３】
赤用回折格子部ＫＫＲと、緑用回折格子部ＫＫＧと、青用回折格子部ＫＫＢとのそれぞれは、ＴＦＴアレイ基板２０１において対向基板２０２に対面する側の面に形成されている。赤用回折格子部ＫＫＲと、緑用回折格子部ＫＫＧと、青用回折格子部ＫＫＢとのそれぞれは、周期的に格子が並んだ格子パターンに加工されており、その格子パターンによって、入射光を回折して、回折光を出射するように構成されている。本実施形態においては、実施形態１と同様に、断面が凹凸形状になるように形成されている。
【０１７４】
そして、赤用回折格子部ＫＫＲと緑用回折格子部ＫＫＧと青用回折格子部ＫＫＢとのそれぞれは、受光領域ＳＡにおいて対向基板２０２の側からＴＦＴアレイ基板２０１の側へ向う光を、液晶層２０３を介して受光して回折し、その回折した回折光が、赤用フォトセンサ素子３２ａｒと緑用フォトセンサ素子３２ａｇと青用フォトセンサ素子３２ａｂとのそれぞれへ出射するように構成されている。
【０１７５】
つまり、赤用回折格子部ＫＫＲは、受光領域ＳＡにおいてイメージング用赤フィルタ層２１ＪＲを透過した光を回折し、その回折した回折光が、赤用フォトセンサ素子３２ａｒへ出射される。そして、緑用回折格子部ＫＫＧは、受光領域ＳＡにおいてイメージング用緑フィルタ層２１ＪＧを透過した光を回折し、その回折した回折光が、緑用フォトセンサ素子３２ａｇへ出射される。そして、青用回折格子部ＫＫＢは、受光領域ＳＡにおいてイメージング用青フィルタ層２１ＪＢを透過した光を回折し、その回折した回折光が、青用フォトセンサ素子３２ａｂへ出射される。
【０１７６】
ここでは、赤用回折格子部ＫＫＲと緑用回折格子部ＫＫＧと青用回折格子部ＫＫＢとのそれぞれは、その格子パターンの中心軸が、赤用フォトセンサ素子３２ａｒと緑用フォトセンサ素子３２ａｇと青用フォトセンサ素子３２ａｂとのそれぞれの受光面ＪＳａの中心軸に対応するように設けられており、回折光において０次の回折光が受光面ＪＳａで受光されるように構成されている。
【０１７７】
また、本実施形態においては、赤用回折格子部ＫＫＲと緑用回折格子部ＫＫＧと青用回折格子部ＫＫＢとのそれぞれは、ＩＴＯを用いて形成されている。
【０１７８】
以上のように本実施形態においては、回折格子部ＫＫを構成する赤用回折格子部ＫＫＲと緑用回折格子部ＫＫＧと青用回折格子部ＫＫＢとのそれぞれによって回折された回折光を、第１のフォトセンサ素子３２ａを構成する赤用フォトセンサ素子３２ａｒと緑用フォトセンサ素子３２ａｇと青用フォトセンサ素子３２ａｂとのそれぞれが受光し受光データを生成する。そして、その受光データに基づいて、カラー画像生成部４０３がカラー画像を生成する。ここでは、赤用回折格子部ＫＫＲと緑用回折格子部ＫＫＧと青用回折格子部ＫＫＢとのそれぞれが回折した回折光において、０次の回折光ＨＫ０を、赤用フォトセンサ素子３２ａｒと緑用フォトセンサ素子３２ａｇと青用フォトセンサ素子３２ａｂとのそれぞれが受光して受光データを生成する。そして、その第１のフォトセンサ素子３２ａから読み出した受光データと第２のフォトセンサ素子３２ｂから読み出した受光データとを差分する差分処理を実施し、差分データを生成後、その差分データと、その差分データが得られた座標位置とに基づいて、カラー画像生成部４０３が画像を生成する。
【０１７９】
このように、本実施形態においては、特定の次数の回折光を選択的に受光して受光データを得るため、Ｓ／Ｎ比を向上可能である。そして、このＳ／Ｎ比が向上されたデータを用いて画像を生成するため、その画像品質を向上することができる。
【０１８０】
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。
【０１８１】
たとえば、本実施形態においては、画素スイッチング素子３１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。
【０１８２】
図２０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。
【０１８３】
図２０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。また、この他に、デュアルゲート構造になるように、このフォトセンサ素子３２ａを形成してもよい。
【０１８４】
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フォトセンサ素子３２ａ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つのフォトセンサ素子３２ａを設けてもよく、逆に、１つの画素Ｐに対して複数のフォトセンサ素子３２ａを設けてもよい。
【０１８５】
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。
【０１８６】
図２１から図２５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。
【０１８７】
図２１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。
【０１８８】
また、図２２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。
【０１８９】
また、図２３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。
【０１９０】
また、図２４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。
【０１９１】
また、図２５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。
【０１９２】
この他に、本実施形態においては、フォトセンサ素子３２ａについて、ＰＩＮ型のフォトダイオード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、ｉ層に不純物がドーピングされたＰＤＮ構造のフォトダイオードを、フォトセンサ素子３２ａとして形成しても同様な効果を奏することができる。さらに、フォトトランジスタをフォトセンサ素子３２ａとして設けても良い。
【０１９３】
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に並ぶように形成すると共に、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が、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とを、２×２のマトリクス状に配置しても良い。
【０１９４】
イメージング用赤フィルタ層２１ＪＲとイメージング用緑フィルタ層２１ＪＧとイメージング用青フィルタ層２１ＪＢとについても、上記と同様であり、たとえば、ベイヤー配列に対応するように、各層を設置してもよい。
【０１９５】
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。
【０１９６】
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。
【０１９７】
また、上記の実施形態においては、回折格子部ＫＫの格子パターンとして、複数のラインパターンＬＰを設けた場合について説明したが、これに限定されない。
【０１９８】
図２６は、本発明にかかる実施形態において、回折格子部ＫＫの格子パターンを示す平面図である。
【０１９９】
たとえば、図２６（ａ）に示すように、複数の正方形パターンＳＱを所定のピッチｄで所定のスペースＳＰを隔ててマトリクス状に並べることによって、格子パターンを形成してもよい。また、図２６（ｂ）に示すように、複数の直径が異なる円形パターンＣＲを、その中心を合わせると共に、所定のピッチｄで所定のスペースＳＰを隔てて並べることによって、格子パターンを形成してもよい。
【０２００】
なお、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、位置検出部４０２は、本発明の位置検知部に相当する。また、上記の実施形態において、カラー画像生成部４０３は、本発明のカラー画像生成部に相当する。また、上記の実施形態において、画素領域ＰＡは、本発明の画素領域に相当する。また、上記の実施形態において、対向電極２３は、本発明の対向電極に相当する。また、上記の実施形態において、画素スイッチング素子３１は、本発明の画素スイッチング素子に相当する。また、上記の実施形態において、画素電極６２は、本発明の画素電極に相当する。また、上記の実施形態において、遮光部２１Ｓは、本発明の遮光部に相当する。また、上記の実施形態において、カラーフィルタ積層体２１ＳＴは、本発明のカラーフィルタ積層体に相当する。また、上記の実施形態において、イメージング用カラーフィルタ層２１Ｊは、本発明のイメージング用カラーフィルタ層に相当する。また、上記の実施形態において、第１のフォトセンサ素子３２ａは、本発明のフォトセンサ素子に相当する。また、上記の実施形態において、回折格子部ＫＫは、本発明の回折格子部に相当する。また、上記の実施形態において、遮光部ＫＳは、本発明の遮光部ＫＳに相当する。また、上記の実施形態において、画素Ｐは、は、本発明の画素に相当する。
【図面の簡単な説明】
【０２０１】
【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１００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２００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、液晶パネル２００における画素領域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４】図４は、本発明の実施形態１において、液晶パネル２００の画素領域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５】図５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。
【図６】図６は、本発明にかかる実施形態１において、第１のフォトセンサ素子３２ａの断面を拡大して示す断面図である。
【図７】図７は、本発明にかかる実施形態１において、回折格子部ＫＫを拡大して示す平面図である。
【図８】図８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の画素領域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模式的に示す断面図である。
【図９】図９は、本発明にかかる実施形態２において、液晶パネル２００における画素領域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１０】図１０は、本発明にかかる実施形態３において、液晶パネル２００における画素領域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１１】図１１は、本発明にかかる実施形態４において、液晶パネル２００における画素領域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１２】図１２は、本発明にかかる実施形態５において、液晶パネル２００における画素領域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１３】図１３は、本発明にかかる実施形態５において、回折格子部ＫＫを拡大して示す平面図である。
【図１４】図１４は、本発明にかかる実施形態６において、液晶表示装置１００の構成を示す断面図である。
【図１５】図１５は、本発明にかかる実施形態６において、液晶パネル２００における画素領域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１６】図１６は、本発明の実施形態６において、液晶パネル２００の画素領域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１７】図１７は、本発明に係る実施形態６において、被検知体が液晶パネル２００の画素領域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模式的に示す断面図である。
【図１８】図１８は、本発明にかかる実施形態７において、液晶表示装置１００の構成を示す断面図である。
【図１９】図１９は、本発明にかかる実施形態７において、液晶パネル２００における画素領域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２０】図２０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。
【図２１】図２１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。
【図２２】図２２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。
【図２３】図２３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。
【図２４】図２４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。
【図２５】図２５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。
【図２６】図２６は、本発明にかかる実施形態において、回折格子部ＫＫの格子パターンを示す平面図である。
【符号の説明】
【０２０２】
１１：表示用垂直駆動回路、１２：表示用水平駆動回路、１３：センサ用垂直駆動回路、１４：センサ用水平駆動回路、２１：カラーフィルタ層、２１Ｋ：ブラックマトリクス層、２１Ｓ：遮光部（遮光部）、２１ＳＴ：カラーフィルタ積層体（カラーフィルタ積層体）、２１Ｊ：イメージング用カラーフィルタ層（イメージング用カラーフィルタ層）、２３：対向電極（対向電極）、３１：画素スイッチング素子（画素スイッチング素子）、３２ａ：第１のフォトセンサ素子（フォトセンサ素子）、３２ｂ：第２のフォトセンサ素子、６２：画素電極（画素電極）、１００：液晶表示装置（表示装置）、２００：液晶パネル（表示パネル）、３００：バックライト（照明部）、４００：データ処理部、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）、３０１：光源、３０２：導光板、４０１：制御部、４０２：位置検出部（位置検知部）、４０３：カラー画像生成部（カラー画像生成部）、ＫＫ：回折格子部（回折格子部）、ＫＳ：遮光部（遮光部ＫＳ）、Ｐ：画素（画素）、ＴＡ：表示領域、ＲＡ：センサ領域、ＰＡ：画素領域（画素領域）、ＣＡ：周辺領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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