CN102652279B - 显示装置 - Google Patents

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Abstract

在包含多个受光部的光传感器中也能够抑制分辨率的下降。在显示图像的显示区域设置有多个光传感器部的带光传感器的显示装置中，各光传感器部包括：能够使来自上述显示区域的图像的显示面的光入射的多个传感器用开口部（18a～18c）；和多个受光部（D1～D3），其设置于所述多个传感器用开口部（18a～18c）各自的下部，接收从所述传感器用开口部（18a～18c）射入的光并将该光转换为电信号，多个传感器用开口部（18a～18c）和多个受光部（D1～D3）沿至少一个方向排列配置，多个传感器用开口部（18a～18c）中的、位于外侧的传感器用开口部（18a～18c）相对于在其下部设置的受光部（D1～D3）设置于向内侧偏移的位置。

Description

显示装置
技术领域
本发明涉及具有光电二极管或光电晶体管等光传感器的显示装置。
背景技术
历来，例如提案有能够通过在像素内设置光电二极管等光检测元件来检测外光的明亮度并取得接近显示器的物体的图像等的带光传感器显示装置。在这样的带光传感器显示装置中，例如按每像素设置作为受光部的光检测元件。这样，在一个像素设置有一个以上的光检测元件的带光传感器显示装置中，从为了认识接近显示器的物体而得到充分的电信号的观点出发，以两个以上的光传感器元件为一个光传感器单元的结构被提案（例如参照日本特开2001-320547号公报、日本特开2004-45875号公报、日本特开2008-97171号公报、日本特开2008-262204号公报）。
发明内容
但是，以两个以上的光检测元件为一个光传感器单元的情况，与以一个光检测元件为一个光传感器单元的情况相比，一个光传感器单元的受光面积增加。由此，分辨率下降。其结果是，所取得的图像的分辨率（清晰度）下降、导致触摸位置的误识。
因此，本发明的目的在于：即使在包括多个受光部的光传感器中也能够抑制分辨率的下降。
本发明的显示装置是在显示图像的显示区域设置有多个光传感器部的带光传感器的显示装置，各光传感器部包括：能够使来自上述图像的显示面的光入射的多个传感器用开口部；和多个受光部，其设置于上述多个传感器用开口部各自的下部，接收从上述传感器用开口部射入的光并将该光转换为电信号，上述多个传感器用开口部和上述多个受光部沿至少一个方向排列配置，上述多个传感器用开口部中的、位于上述显示区域的外侧的上述传感器用开口部，相对于在上述传感器用开口部的下部设置的上述受光部，设置于向上述像素区域的内侧偏移的位置。
根据本发明的显示装置，即使在包含多个受光部的光传感器中，也能够抑制分辨率的下降。
附图说明
图1是表示具备第一实施方式的液晶显示装置的TFT基板的概略结构的框图。
图2是表示TFT基板的像素区域的像素和光传感器部的配置的等效电路图。
图3是表示驱动液晶显示装置时的时序图的一个例子。
图4A是第一实施方式的液晶显示装置的像素区域1的一个光传感器单元的量的区域的顶视图。
图4B是图4A的X2-X’2的线截面图。
图4C是图4A的Y2-Y’2的线截面图。
图5A是用于说明一个光传感器部内的一个受光部的受光区域的图。
图5B是用于说明一个光传感器部内的一个受光部的受光区域的图。
图6是表示第一实施方式的传感器用开口部和受光部的结构例的截面图。
图7是表示不使外侧的传感器用开口部向内侧移位的情况下的结构例的截面图。
图8是表示第一实施方式的传感器用开口部和受光部的其它结构例的截面图。
图9是表示第二实施方式的光传感器内置型液晶显示装置的受光部和传感器用开口部的结构的截面图。
图10是表示不使外侧的传感器用开口部向内侧移位的情况下的结构例的截面图。
图11是表示第三实施方式的光传感器内置型液晶显示装置的受光部和传感器用开口部的结构的截面图。
图12是表示不使外侧的传感器用开口部的外侧端部向光电二极管的外侧端部的内侧移位的情况下的结构例的截面图。
具体实施方式
本发明的一个实施方式的显示装置是在显示图像的显示区域设置有多个光传感器部的带光传感器的显示装置，各光传感器部包括：能够使来自上述图像的显示面的光入射的多个传感器用开口部；和多个受光部，其设置于上述多个传感器用开口部各自的下部，接收从上述传感器用开口部射入的光并将该光转换为电信号，上述多个传感器用开口部和上述多个受光部沿至少一个方向排列配置，上述多个传感器用开口部中的、位于上述显示区域的外侧的上述传感器用开口部，相对于在上述传感器用开口部的下部设置的上述受光部，设置于向上述像素区域的内侧偏移的位置（第一结构）。
在第一结构中，排列配置的多个传感器用开口部中的、位于像素区域的外侧的传感器用开口部，相对于在该传感器用开口部的下部设置的受光部，设置于向显示区域的内侧偏移的位置。由此，外侧的受光部接收的来自显示面的入射光的范围也向内侧偏移。因此，外侧的受光部接收的入射光的范围与中央附近的受光部接收的入射光的范围的重叠区域变大。即，由一个光传感器部取得的光的范围与由一个光传感器部中的任一个受光部检测的光的范围的差变小。其结果，能够抑制不必要的光的入射，进而，能够提高分辨率。
第二结构为：在第一结构中，上述受光部，以与设置于上述显示区域的多个子像素的间距对应的间距，沿至少一个方向排列配置，上述多个传感器用开口部以比上述多个受光部的间距小的间距排列配置。
第三结构为：在第一结构中，上述传感器用开口部，以与设置于上述显示区域的多个子像素的间距对应的间距，沿至少一个方向排列配置，上述受光部以比上述多个传感器用开口部的间距大的间距排列配置。
本发明的一个实施方式的显示装置是在显示图像的显示区域设置有多个光传感器部的带光传感器的显示装置，各光传感器部包括：能够使来自上述图像的显示面的光入射的传感器用开口部；和多个受光部，该多个受光部设置于上述传感器用开口部的下部，接收从上述传感器用开口部射入的光并将该光转换为电信号，上述多个受光部沿至少一个方向排列配置，上述传感器用开口部的在上述多个受光部排列的方向上的端部，相对于上述多个受光部中的在上述一个方向上位于最外侧的上述受光部的上述显示区域的外侧的端部，位于向上述显示区域的内侧偏移的位置（第四结构）。
在第四结构中，传感器用开口部的、多个受光部排列方向上的端部，相对于多个受光部中的在一个方向位于最外侧的受光部的显示区域的外侧的端部，位于向显示装置的内侧偏移的位置。由此，外侧的受光部接收的来自显示面的入射光的范围也向内侧偏移。因此，由一个光传感器部取得的光的范围与由一个光传感器部中的任一个受光部检测的光的范围的差变小。其结果，能够抑制不必要的光的入射，进而，能够提高分辨率。
第五结构为：在第一～第四结构中的任一结构中，上述显示装置还包括设置于上述显示面与上述受光部之间的金属层，上述传感器用开口部形成于上述金属层。在这样的结构中，能够在比受光部近的位置配置传感器用开口部。其结果，能够抑制杂音光射入受光部。
第六结构为：在第一～第五结构中的任一结构中，上述显示装置还包括：设置于与上述显示面相反的一侧的光源；和遮蔽部，其设置于上述受光部与上述光源之间，遮挡上述光源的光直接到达上述受光部。
第七结构为：在第一～第六结构中的任一结构中，上述显示装置还包括：射出用于图像显示的光的显示用光源；和射出与上述显示用光源射出的光的波段不同的传感器用波段的光的传感器用光源，在从上述传感器用开口部至上述受光部的光路上，具有使上述传感器用波段的光通过的滤光片。
第八结构为：在第一～第七结构中的任一结构中，上述显示装置还包括：设置有像素电路的第一基板；液晶层；和夹着上述液晶层且与上述第一基板相对的第二基板，上述受光部设置于上述第一基板。
本发明是在显示图像的显示区域设置有多个光传感器部的带光传感器显示装置，各光传感器部包括：能够使来自上述图像的显示面的光入射的多个传感器用开口部；和多个受光部，其设置于上述多个传感器用开口部各自的下部，接收从上述传感器用开口部射入的光并将该光转换为电信号，配置有上述多个传感器用开口部和上述多个受光部，使得一个上述光传感器部所包含的上述多个受光部接收与上述显示面相同的范围的入射光（第九结构）。
以下，参照附图对本发明的更具体的实施方式进行说明。另外，以下的实施方式是用于说明将本发明的显示装置作为液晶显示装置实施的情况下的结构例的实施方式。另外，本发明的显示装置被想定为利用于：通过具有光传感器部，检测接近画面的物体并进行输入操作的带触摸面板的显示装置；或具备显示功能和摄像功能的双向通信用显示装置等。
此外，为了便于说明，以下参照的各图仅将本发明的实施方式的构成部件中的、为了说明本发明而所需的主要部件简化表示。因此，本发明的显示装置能够包括在本说明书所参照的各图中未表示的任意的构成部件。此外，各图中的部件的尺寸不是忠实地表示实际的构成部件的尺寸和各部件的尺寸比例等的尺寸。
（第一实施方式）
首先，参照图1和图2，对作为本发明的第一实施方式的显示装置的光传感器内置型的液晶显示装置LCD（参照图4B、C）所具备的TFT基板100的结构进行说明。
[TFT基板的结构]
图1是表示液晶显示装置LCD所具备的TFT基板100的概略结构的框图。如图1所示，TFT基板100在玻璃基板上至少包括：像素区域1、显示器栅极驱动器2、显示器源极驱动器3、传感器列（column）驱动器4、传感器行（row）驱动器5、缓冲放大器6、FPC连接器7。此外，用于对设置于像素区域1中的、由后述的多个光传感器FS（参照图2）取得的图像信号进行处理的信号处理电路8，经由上述FPC连接器7和FPC（Flexible Printed Circuit：挠性线路板（挠性印制板））9与TFT基板100连接。
像素区域1是形成有像素电路的区域，该像素电路包括用于显示图像的多个像素。像素区域1成为显示图像的显示区域。在本实施方式中，在像素电路的各像素内设置有用于取得图像的多个光传感器部FS。像素电路经由m个栅极线G1～Gm与显示器栅极驱动器2连接，像素电路经由3n个源极线Sr1～Srn、Sg1～Sgn、Sb1～Sbn与显示器源极驱动器3连接。像素电路经由m个复位信号线RS1～RSm和m个读出信号线RW1～RWm与传感器行驱动器5连接。像素电路经由n个传感器输出线SS1～SSn与传感器列驱动器4连接。
另外，TFT基板100的上述构成部件还能够通过半导体工序在玻璃基板上形成为单片。或者，也可以为如下结构：例如利用COG（ChipOn Glass：玻璃衬底芯片）技术等将上述的构成部件中的放大器和/或驱动器等安装于玻璃基板上。或者，在图1表示在TFT基板100上的上述构成部件中的至少一部分也可以安装在FPC9上。TFT基板100与在整个面形成有对置电极21（参照图4B、C）的、后述的对置基板101（参照图4B、C）贴合。在TFT基板100与对置基板的间隙封入液晶材料。
在TFT基板100的背面设置有背光源10。背光源10包括射出白色光（可见光）的白色LED（Light Emitting Diode：光电二极管）11和射出红外光（红外线）的红外LED12。在本实施方式中，作为一个例子，红外LED12作为射出光传感器部FS的信号光波段（传感器用波段）的光的发光体来使用。白色LED11作为射出用于显示的光的发光体来使用。另外，背光源10的发光体并不仅限于上述例子。例如，作为可见光的发光体，也可以使用红色LED、绿色LED和蓝色LED的组合。此外，也可以使用冷阴极荧光灯（CCFL：Cold CathodeFluorescent Lamp）代替LED。此外，也可以为令光传感器部FS的信号光波段为可见光波段、背光源10仅包括白色LED的结构。
[显示电路的结构]
图2是表示TFT基板100的显示区域1的像素和光传感器部FS的配置关系的等效电路图。在图2的例子中，一个像素包括R（红色）、G（绿色）、B（蓝色）三个颜色的子像素（子像素）。在包括该三个子像素的一个像素内，设置有一个光传感器部FS。此处，像素为显示分辨率的单位。像素区域1具有m行×n列的呈矩阵状配置的像素和同样m行×n列的呈矩阵状配置的光传感器部FS。另外，如上所述，子像素数为m×3n。
因此，如图2所示，像素区域1具有呈井字形配置的栅极线G和源极线Sr、Sg、Sb作为像素用的配线。栅极线G与显示器栅极驱动器2连接。源极线Sr、Sg、Sb与显示器源极驱动器3连接。另外，栅极线G在像素区域1内设置有m行。以下，在需要对各个栅极线G进行区别说明的情况下，标记为Gi（i=1～m）。另一方面，源极线Sr、Sg、Sb如上述那样为了对一个像素内的三个子像素分别供给图像数据而按每一个像素设置三个。在需要对源极线Sr、Sg、Sb进行区别说明的情况下，标记为Srj、Sgj、Sbj（j＝1～n）。
在栅极线G与源极线Sr、Sg、Sb的交点，作为像素用的开关元件设置有薄膜晶体管（TFT）M1。另外，在图2中，将红色、绿色、蓝色的各个子像素中设置的薄膜晶体管M1标记为M1r、M1g、M1b。薄膜晶体管M1的栅极电极与栅极线G连接。薄膜晶体管M1的源极电极与源极线S连接。薄膜晶体管M1的漏极电极与未图示的像素电极连接。由此，如图2所示，在薄膜晶体管M1的漏极电极与对置电极（VCOM）之间形成有液晶电容CLC。此外，在漏极电极与TFTCOM之间形成有辅助电容CLS。
在图2中，在由与一个栅极线Gi和一个源极线Srj的交点连接的薄膜晶体管M1r驱动的子像素，以与该子像素对应的方式设置有红色的彩色滤光片。而且，由薄膜晶体管M1r驱动的子像素，经由源极线Srj从显示器源极驱动器3被供给红色的图像数据，由此作为红色的子像素发挥作用。此外，在由与栅极线Gi和源极线Sgj的交点连接的薄膜晶体管M1g驱动的子像素，以与该子像素对应的方式设置有绿色的彩色滤光片。而且，由薄膜晶体管M1g驱动的子像素，经由源极线Sgj从显示器源极驱动器3被供给绿色的图像数据，由此作为绿色的子像素发挥作用。进一步，在由与栅极线Gi和源极线Sbj的交点连接的薄膜晶体管M1b驱动的子像素，以与该子像素对应的方式设置有蓝色的彩色滤光片。而且，由薄膜晶体管M1b驱动的子像素，经由源极线Sbj从显示器源极驱动器3被供给蓝色的图像数据，由此作为蓝色的子像素发挥作用。
另外，在图2的例子中，光传感器部FS在像素区域1按一个像素（三个子像素）设置一个的比例设置。即，一个像素成为一个光传感器单元。在本实施方式中，光传感器部FS包括按每子像素设置的多个受光部。受光部检测出通过按每受光部设置的传感器用开口部射入的光，并将其转换为电信号。另外，像素与光传感器部的配置比例并不仅限于该例，是任意的。例如，既可以对一个子像素配置一个光传感器部，也可以对多个像素配置一个光传感器部。
[光传感器电路的结构]
如图2所示，光传感器部FS包括：作为受光部的一个例子的光电二极管D1、D2、D3；电容器C1；和作为开关元件的一个例子的晶体管M2。另外，虽然在图2未图示，但是光传感器部FS包括传感器用开口部18a、18b、18c（参照图4B）。
光电二极管D1、D2、D3分别设置于与红色的子像素、绿色的子像素和蓝色的子像素对应的位置。在光电二极管D1、D2、D3的上部分别设置有传感器用开口部18a、18b、18c（参照图4B）。光电二极管D1、D2、D3分别接收从传感器用开口部18a、18b、18c射入的光。光电二极管D1、D2、D3并联连接。在光电二极管D1、D2、D3的阳极连接有供给复位信号的复位信号线RS，在光电二极管D1、D2、D3的阴极连接有晶体管M2的栅极。
此处，将连结光电二极管D1、D2、D3与晶体管M2的栅极的配线上的节点标记为存储节点INT。在存储节点INT，还连接有电容器C1的一个电极。电容器C1的另一个电极与供给读出信号的读出信号线RW连接。晶体管M2的漏极与配线VDD连接。晶体管M2的源极与配线OUT连接。配线VDD是向光传感器部供给恒定电压VDD的配线。配线OUT是输出光传感器部FS的输出信号的输出配线的一个例子。
在图2所示的电路结构中，当从复位信号线RS供给复位信号时，存储节点INT的电位VINT被初始化。在供给复位信号后，光电二极管D1、D2、D3成为反偏压。当从读出信号线RW经由电容器C1向存储节点INT供给读出信号时，存储节点INT的电位VINT上升。由此，晶体管M2成为导通状态。其结果是，向配线OUT输出与存储节点INT的电位VINT相应的输出信号。此处，在从结束供给复位信号起至开始供给读出信号为止的期间（积分期间），在光电二极管D1、D2、D3流动与受光量相应的电流。而且，与该电流相应的电荷从电容器C1流出。因此，在供给读出信号时，存储节点INT的电位VINT与光电二极管D1、D2、D3中流动的电流相应地发生变化。向配线OUT输出与存储节点INT的电位VINT相应的输出信号。其结果是，输出信号反映光电二极管D1、D2、D3的受光量。另外，传感器电路并不仅限于上述例子。
在图2所示的例子中，源极线Sr兼作用于从传感器列驱动器4向光传感器部FS供给恒定电压VDD的配线VDD。此外，源极线Sg兼作传感器输出用的配线OUT。复位信号线RS和读出信号线RW与传感器行驱动器5连接。因为这些复位信号线RS和读出信号线RW在每一行设置，所以，在以下的说明中，在需要区别各配线的情况下，标记为RSi或RWi（i=1～m）。
传感器行驱动器5，以规定的时间间隔trow，依次选择图2所示的复位信号线RSi和读出信号线RWi。由此，在像素区域1，应该读出信号电荷的光传感器部FS的行（row）依次被选择。
另外，如图2所示，在配线OUT的端部连接有晶体管M3的漏极。晶体管M3例如为绝缘栅极型电场效应晶体管。在该晶体管M3的漏极连接有输出配线SOUT。由此，晶体管M3的漏极的电位VSOUT作为来自光传感器部FS的输出信号向传感器列驱动器4输出。晶体管M3的源极与配线VSS连接。晶体管M3的栅极，经由参照电压配线VB，与参照电压电源（未图示）连接。
[动作例]
图3是表示驱动液晶显示装置LCD1时的时序图的一个例子的图。在图3所示的例子中，垂直同步信号VSYNC按每1帧时间成为高电平。1帧时间被分割为显示期间和传感期间。传感信号SC是用于表示是显示期间还是传感期间的信号。传感信号SC在显示期间成为低电平，在传感期间成为高电平。
在显示期间，从显示器源极驱动器3向源极线Sr、Sg、Sb供给显示数据的信号。在显示期间，显示器栅极驱动器2依次使栅极线G1～Gm的电压为高电平。在栅极线Gi的电压为高电平的期间，源极线Sr1～Srn、Sg1～Sgn、Sb1～Sbn分别被施加与和栅极线Gi连接的3n个子像素各自的灰度等级（像素值）对应的电压。
在传感期间，恒定电压VDD被施加至源极线Sr1～Srn。在传感期间，传感器行驱动器5，以规定的时间间隔trow，依次选择复位信号线RSi和读出信号线RWi的行。所选择的行的复位信号线RSi和读出信号线RWi，分别被施加复位信号和读出信号。与由和所选择的行的读出信号线RWi连接的n个光传感器部FS检测出的光量相应的电压，被输出至源极线Sg1～Sgn。
[液晶显示装置的结构例]
图4A是表示本实施方式的液晶显示装置LCD的像素区域1的一个像素的量的区域的顶视图。图4B是图4A的X2-X’2线截面图，图4C是图4A的Y2-Y’2线截面图。如图4B和图4C所示，本实施方式的液晶显示装置LCD包括液晶面板103和背光源10。液晶面板103具有如下结构：设置有像素电路的第一基板（TFT基板100）和设置有彩色滤光片23r、23g、23b的第二基板（对置基板101）夹着液晶层30相对配置。即，液晶面板103具有在TFT一侧与彩色滤光片一侧的两个玻璃基板14a、14b之间夹着液晶层30的结构。在本实施方式中，液晶面板103的两个面中的对置基板101一侧的面为表面，TFT基板100一侧的面为背面。即，液晶面板103的两个面中的对置基板101一侧的面（表面）为图像的表面。背光源10设置在液晶面板103的背面侧。此外，在液晶面板103的背面和表面分别设置有偏光板13a、13b。
在对置基板101，在玻璃基板14b的液晶层30一侧的面形成有包括彩色滤光片23r、23g、23b、黑矩阵22（遮光膜）和传感器用开口部18a、18b、18c的层。以覆盖该层的方式形成有对置电极21和取向膜20b。
传感器用开口部18a、18b、18c分别设置于与RGB子像素的彩色滤光片23r、23g、23b对应的位置。传感器用开口部18a、18b、18c是使光传感器部FS应该从显示面检测出的波段的光能够射入的部分。传感器用开口部18a、18b、18c由能够使得传感器用波段（信号光波段）的光透过的材料形成。例如，传感器用开口部18a、18b、18c能够由吸收红外波段以外的光的红外光透过滤光片形成。通过红外光透过滤光片，能够抑制光向光电二极管D1、D2、D3的射入。红外光透过滤光片能够使用与彩色滤光片23r、23g、23b相同的树脂滤光片。例如，能够利用使颜料和/或碳分散在丙烯酸树脂和/或聚酰亚胺树脂等基底树脂中而得到的负型感光性抗蚀剂，来形成红外光透过滤光片、彩色滤光片。
在TFT基板100，在设置在玻璃基板14b的、与各子像素所包括的彩色滤光片23r、23g、23b对应的位置形成有包括光传感器部FS的像素电路。具体而言，光传感器部FS包括设置在玻璃基板14a上的光电二极管D1、D2、D3。作为光传感器部FS的受光部的一个例子的光电二极管D1、D2、D3，以与显示区域的多个子像素所包括的彩色滤光片23r、23g、23b的间距对应的间距在一个方向排列配置。在光电二极管D1、D2、D3与玻璃基板14a之间设置有遮光层16a、16b、16c。遮光层16a、16b、16c是为了防止来自背光源10的射出光对光电二极管D1、D2、D3的动作赋予直接影响而设置的遮蔽部的一个例子。
在玻璃基板14a上，进一步形成有构成像素电路的薄膜晶体管M1、栅极线G、源极线S等数据信号线。在这些薄膜晶体管M1、栅极线G、源极线S之上设置有经由接触孔与薄膜晶体管M1连接的像素电极19r、19g、19b。像素电极19r、19g、19b设置在与彩色滤光片23r、23g、23b相对的位置。在像素电极19r、19g、19b上设置有取向膜20a。
如图4B所示，在各光电二极管D1、D2、D3上设置有传感器用开口部18a、18b、18c。传感器用开口部18a、18b、18c内还存在除了上述红外线透过滤光片以外、例如被填充其它波长选择滤光片或白彩色滤光片的情况。此外，为了实现彩色扫描的功能，还存在在传感器用开口部18a、18b、18c填充有RGB三色的彩色滤光片的情况。
如以图4C所示的实线箭头X1所示，从背光源10输出的红外光，从液晶面板的表面发出，在检测对象物K处反射，通过传感器用开口部18b向光电二极管D2射入。该入射光对光电二极管D2而言成为信号光。此处，因为在传感器用开口部18b被填充有红外光透过滤光片，所以向传感器用开口部18b射入的光中的杂音成分被除去。因此，能够除去外部光引起的杂音成分。其结果是，S/N比变高。
在本实施方式中，传感器用开口部18a、18b、18c在一个方向排列配置。在一个方向排列的传感器用开口部18a、18b、18c中的、外侧的传感器用开口部18a、18c向光传感器部FS（一个光传感器单元）的中心方向偏移。具体而言，以通过传感器用开口部18a的中心与基板100垂直的线（中心线c1）位于光电二极管D1的中心线k1的内侧的方式配置光电二极管D1和传感器用开口部18a。同样，以传感器用开口部18c的中心线c3位于光电二极管D3的中心线k3的内侧的方式配置光电二极管D3和传感器用开口部18c。以中央的光电二极管D2的中心线k2位于与传感器用开口部18b的中心线c2相同位置的方式配置光电二极管D2和传感器用开口部18b。
这样，位于外侧的传感器用开口部18a、18c，相对于设置于其下部的受光部（光电二极管D1、D3），设置于向内侧偏移的位置。由此，能够使一个光传感器部FS所包括的多个光电二极管D1、D2、D3接收的入射光的范围，与一个光传感器部FS的任一个光电二极管接收的入射光的范围的差减小。其结果是，能够除去不需要的光，实现分辨率的提高。
图5A和图5B是用于说明一个光传感器部的受光区域和一个光传感器部所包括的一个受光部的受光区域的图。图5A是表示将传感器用开口部和受光部不移动位置地配置的情况下的、显示面的传感器用开口部SK1、SK2、SK3和子像素开口部GK1、GK2、GK3的配置例的图。图5B是表示将外侧的传感器用开口部相对于受光部向内侧移动地配置的情况下的、显示面的传感器用开口部SH1、SH2、SH3和子像素开口部GK1、GK2、GK3的配置例的图。
在图5A所示的例子中，分别在与传感器用开口部SK1、SK2、SK3中的各个传感器用开口部在与显示面垂直的方向重叠的位置、即正下方设置有受光部（例如，光电二极管）。这多个受光部包含于一个光传感器单元（光传感器部）。即，对两个以上的子像素设置一个光传感器单元。在图5A，虚线DR1表示位于中央的传感器用开口部SK2的下部的受光部经由传感器用开口部SK2接收的入射光的范围。即，虚线DR1表示一个受光部的受光区域。虚线UR1表示位于分别设置在传感器用开口部SK1、SK2、SK3的多个受光部接收的入射光的范围。即，虚线UR1表示包括一个受光部的、一个光传感器单元（光传感器部）的受光区域。这样，一个光传感器单元整体的受光区域（UR1）比一个受光部的受光区域（DR1）广。这样，一个光传感器单元的受光面积增加，因此，分辨率下降。
图5B所示的例子也是针对两个以上的子像素设置一个光传感器单元（光传感器部）的结构。在图5B所示的例子中，在一个方向排列的传感器用开口部SH1、SH2、SH3中的、外侧的传感器用开口部SH1、SH3相对于分别设置在下部的受光部J1、J2设置在向内侧偏移的位置。因此，以虚线UR2所示的一个光传感器单元整体的受光区域与以虚线DR2所示的一个受光部的受光区域大致相等。这样，通过使外侧的传感器用开口部SH1、SH3向中心方向偏移（使位于多个传感器用开口部SH1、SH2、SH3排列的方向的一端或另一端的传感器用开口部SH1、SH3不向另一端一侧或一端一侧偏移），能够使一个子像素的量的受光区域面积与一个光传感器单元的受光区域面积接近，能够提高分辨率。
（具体的结构例1）
图6是表示传感器用开口部和受光部的结构例的截面图。图6所示的截面图表示图4A的X2-X’2线截面的、传感器用开口部18a～18c和受光部（光电二极管D1、D2、D3）的配置的一个例子。在图6所示的例子中，配置的条件如下。另外，下述条件是一个例子，本发明并不仅限于下述条件。
·一个光传感器单元：受光部（光电二极管）×3个
·受光部尺寸：15×15μm
·传感器用开口部尺寸：20×20μm
·受光部间距：35μm
·传感器用开口部间距：26.5μm
·受光部-传感器用开口部间的距离：10μm
·受光部-面板表面间的距离：360μm
·面板表面-测定对象物间的距离：10μm
在图6所示的例子中，光传感器部所包括的光电二极管D1、D2、D3，以与子像素（具体而言，彩色滤光片23r、23g、23b）的间距对应的间距，沿与子像素排列的方向相同的方向排列配置。在本例中，光电二极管D1、D2、D3的间距与子像素（具体而言，彩色滤光片23r、23g、23b）的间距相同。传感器用开口部18a、18b、18c的间距（26.5μm）比光电二极管D1、D2、D3的间距（35μm）小。光电二极管D2位于传感器用开口部18b的正下方。由此，外侧的传感器用开口部18a、18c，配置在相对于光电二极管D1、D3向内侧偏移的位置。
另外，外侧的传感器用开口部18a、18c的外侧的遮光部（黑矩阵22）优选以来自传感器用开口部18a、18b、18c以外的光不射入光电二极管D1、D2、D3的程度向外侧延伸形成。即，优选的结构为：仅使外侧的传感器用开口部18a、18c向内侧偏移，而遮光部（黑矩阵22）的外侧端部不偏移而固定。在图6所示的例子中，外侧的传感器用开口部18a、18c的更外侧的黑矩阵的宽度为23.5μm。
在图6中所示的虚线P1表示各光电二极管D1、D2、D3取得的光的范围。此外，椭圆Q1表示一个光传感器部（光传感器单元）取得的光的范围。一个光电二极管取得的光的范围与一个光传感器单元取得的光的范围大致相同。
在以上述条件下，在面板上部10μm的位置存在测定对象物的情况下，如果令面板外部的空气的折射率为n0=1，令面板内部的折射率为n=1.5，则光电二极管D1、D2、D3接收约57000μm2的面积的光。
相对于此，图7是表示不使外侧的传感器用开口部18a、18c向内侧偏移的情况下的结构例的截面图。在图7所示的例子中，传感器用开口部18a、18b、18c的间距和光电二极管D1、D2、D3的间距均为35μm，是相同的。在图7所示的结构的情况下，光电二极管D1、D2、D3接收约63000μm2的面积的光。在图7中所示的虚线P2表示各光电二极管D1、D2、D3取得的光的范围。此外，椭圆Q2表示一个光传感器单元取得的光的范围。与一个光电二极管取得的光的范围相比，一个光传感器单元取得的光的范围更广。这样，在图6所示的结构中，与图7所示的结构相比，能够除去约10%的不需要的光，能够提高分辨率。
（具体的结构例2）
图8是表示传感器用开口部和受光部的结构例的截面图。图8所示的截面图表示图4A的X2-X’2线截面的、传感器用开口部18a、18b、18c和受光部（光电二极管D1、D2、D3）的配置的一个例子。在图8所示的例子中，配置的条件如下。另外，下述条件是一个例子，本发明并不仅限于下述条件。
·一个光传感器单元：受光部（光电二极管）×3个
·受光部尺寸：15×15μm
·传感器用开口部尺寸：20×20μm
·受光部间距：43.5μm
·传感器用开口部间距：35μm
·受光部-传感器用开口部间的距离：10μm
·受光部-面板表面间的距离：360μm
·面板表面-测定对象物间的距离：10μm
在图8所示的例子中，光传感器部所包括的光电二极管D1、D2、D3，以与子像素（具体而言，彩色滤光片23r、23g、23b）的间距对应的间距，沿与子像素排列的方向相同的方向排列配置。在本例中，传感器用开口部18a、18b、18c的间距与子像素（具体而言，彩色滤光片23r、23g、23b）的间距相同。光电二极管D1、D2、D3的间距（43.5μm）比传感器用开口部18a、18b、18c的间距（35μm）大。光电二极管D2位于传感器用开口部18b的正下方。由此，外侧的光电二极管D1、D3配置在相对于传感器用开口部18a、18c从中心向外侧偏移的位置。
在图8中所示的虚线P3表示各光电二极管D1、D2、D3取得的光的范围。此外，椭圆Q3表示一个光传感器部（光传感器单元）取得的光的范围。一个光电二极管取得的光的范围与一个光传感器单元取得的光的范围大致相同。在以上述条件下，在面板上部10μm的位置存在测定对象物的情况下，如果令面板外部的空气的折射率为n0=1，令面板内部的折射率为n=1.5，则光电二极管D1、D2、D3接收约57000μm2的面积的光。在图8所示的结构中，与图7所示的结构相比，能够除去约10%的不需要的光，能够提高分辨率。
以上，在结构例1、2中对在一个光传感器部（一个光传感器单元）中包括三个受光部（光电二极管）的情况进行了说明，既可以令一个光传感器部所包括的受光部的个数进一步增加，也可以令受光部为两个。存在如下倾向：如果增加平均一个光传感器单元的受光部的个数，则能够除去的不需要的光的量增加。其结果是，能够得到更好的提高分辨率的效果。
在上述结构中，对最外侧的传感器用开口部相对于受光部向内侧偏移的情况进行了说明，但是偏移并不仅限于最外侧的传感器用开口部。例如，也可以为如下结构：从光传感器部的中心（连结位于多个受光部排列的方向上的两端的受光部的中心彼此的直线的中点）看，外侧的传感器用开口部全部偏移。
（第二实施方式）
图9是表示作为第二实施方式的显示装置的液晶显示装置的受光部和传感器用开口部的结构的截面图。图9是表示一个光传感器部、即一个光传感器单元的结构的图。在图9所示的例子中，光传感器部包括在一个方向排列配置的三个受光部（此处，作为一个例子为光电二极管D1、D2、D3）和在其上形成的一个传感器用开口部。能够令图9所示的结构以外的部分与第一实施方式的图1～4所示的结构相同。
如图9所示，在本实施方式中，在黑矩阵22与光电二极管D1、D2、D3之间设置有金属层27。在黑矩阵22，对一个光传感器单元形成有一个开口部18。在金属层27设置有传感器用开口部28a、28b、28c。通过这些传感器用开口部28a、28b、28c控制开口。即，以进一步限制向黑矩阵22的开口部18射入的光的方式在金属层27形成有比开口部18窄的范围的传感器用开口部28a、28b、28c。传感器用开口部28a、28b、28c分别设置在光电二极管D1、D2、D3中的各个光电二极管的上部。传感器用开口部28a、28b、28c和光电二极管D1、D2、D3，与红色、绿色和蓝色的子像素各自具备的彩色滤光片23r、23g、23b（参照图4A、图4B地图示）对应地，沿与这些彩色滤光片23r、23g、23b的排列方向相同的方向排列配置。传感器用开口部28a、28c，相对于设置于其各自的下部的光电二极管D1、D3，设置于向内侧偏移的位置。
用于形成传感器用开口部28a、28b、28c的金属层27，既可以设置于TFT基板100一侧，也可以设置于对置基板101一侧。在设置于TFT基板100一侧的情况下，例如能够将数据信号线兼用作形成传感器用开口部的金属层的至少一部分。
这样，通过在设置于黑矩阵22与光电二极管D1、D2、D3之间的金属层27形成传感器用开口部28a、28b、28c，传感器用开口部28a、28b、28c被设置于更接近光电二极管D1、D2、D3的位置。其结果是，能够抑制向各光电二极管D1、D2、D3斜向入射的杂音光的影响。此外，在将形成有传感器用开口部28a、28b、28c的金属层27设置于TFT基板100一侧的情况下，在进行TFT基板100与对置基板101的贴合工序时发生的基板100、101间的对准偏离（位置偏离）的影响消失。因此，与仅在对置基板101设置传感器用开口部的情况相比，存在能够更精确地控制入射光的优点。
在图9所示的例子中，配置的条件如下。另外，下述条件是一个例子，本发明并不仅限于下述条件。
·一个光传感器单元：受光部（光电二极管）×3个
·受光部尺寸：15×15μm
·传感器用开口部尺寸（金属层）：15×15μm
·传感器用开口部尺寸（黑矩阵层）：20×20μm
·受光部间距：35μm
·传感器用开口部间距：25μm
·受光部-传感器用开口部（金属层）间的距离：5μm
·受光部-传感器用开口部（黑矩阵层）间的距离：10μm
·受光部-面板表面间的距离：360μm
·面板表面-测定对象物间的距离：10μm
·黑矩阵层的开口部间距：95μm
在图9所示的例子中，光传感器部所包括的光电二极管D1、D2、D3，以与子像素（具体而言，彩色滤光片23r、23g、23b）（参照图4A、图4B）的间距对应的间距，沿与子像素排列的方向相同的方向排列配置。在本例中，光电二极管D1、D2、D3的间距与子像素（具体而言，彩色滤光片23r、23g、23b）的间距相同。传感器用开口部28a、28b、28c的间距（25μm）比光电二极管D1、D2、D3的间距（35μm）小。光电二极管D2位于传感器用开口部28b的正下方。由此，外侧的传感器用开口部28a、28c配置在相对于光电二极管D1、D3向内侧偏移的位置。另外，在金属层27，位于外侧的传感器用开口部28a、18c的更外侧的部分优选以阻止来自传感器用开口部28a、28b、28c以外的光的入射的程度向外侧延伸形成。
在图9中所示的虚线P4表示各光电二极管D1、D2、D3取得的光的范围。此外，椭圆Q4表示一个光传感器部（光传感器单元）取得的光的范围。一个光电二极管取得的光的范围与一个光传感器单元取得的光的范围大致相同。
在以上述条件下，在面板上部10μm的位置存在测定对象物的情况下，如果令面板外部的空气的折射率为n0=1，令面板内部的折射率为n=1.5，则光电二极管D1、D2、D3接收约57000μm2的面积的光。
相对于此，图10是表示不使外侧的传感器用开口部28a、28c向内侧偏移的情况下的结构例的截面图。在图10所示的例子中，传感器用开口部28a、28b、28c的间距和光电二极管D1、D2、D3的间距均为35μm，是相同的。此外，在光电二极管D1、D2、D3的各个光电二极管的上部设置有形成有黑矩阵22的开口部18a、18b、18c。这些开口部18a、18b、18c的间距为35μm。在图10所示的结构的情况下，光电二极管D1、D2、D3接收约63000μm2的面积的光。在图10中所示的虚线P5表示各光电二极管D1、D2、D3取得的光的范围。此外，椭圆Q5表示一个光传感器单元取得的光的范围。与一个光电二极管取得的光的范围相比，一个光传感器单元取得的光的范围更广。这样，在图9所示的结构中，与图10所示的结构相比，能够除去约10%的不需要的光，能够提高分辨率。
另外，在上述例子中，对在一个光传感器部中包括三个受光部（光电二极管）的情况进行了说明，既可以令一个光传感器部所包括的受光部的个数进一步增加，也可以令受光部为两个。
此外，在上述第一和第二实施方式中，对受光部和传感器用开口部沿一个方向排列的例子进行了说明，但是受光部和传感器用开口部的排列方向并不仅限于一个方向。受光部和传感器用开口部也可以在两个以上的方向排列配置。在这种情况下，能够为如下结构：在各个方向，外侧的传感器用开口部相对于下部的受光部向内侧偏移。
（第三实施方式）
图11是表示作为第三实施方式的显示装置的液晶显示装置的受光部和传感器用开口部的结构的截面图。图11是表示一个光传感器部、即一个光传感器单元的结构的图。在图11所示的例子中，光传感器部包括在一个方向排列配置的三个受光部（此处，作为一个例子为光电二极管D1、D2、D3）和在其上分别形成的一个传感器用开口部18。能够令图11所示的结构以外的部分与第一实施方式的图1～4所示的结构相同。
如图11所示，在本实施方式中，在黑矩阵22与光电二极管D1、D2、D3之间设置有金属层27。在黑矩阵22，对一个光传感器单元形成有一个开口部18。在金属层27设置有一个传感器用开口部28。通过该传感器用开口部28控制开口。即，以进一步限制向黑矩阵22的开口部18射入的光的方式在金属层27形成有比开口部18窄的范围的传感器用开口部28。传感器用开口部28设置于光电二极管D1、D2、D3的上部。光电二极管D1、D2、D3，与红色、绿色和蓝色的子像素各自具备的彩色滤光片23r、23g、23b（参照图4A、图4B地图示）对应地，向与这些彩色滤光片23r、23g、23b的排列方向相同的方向排列配置。多个光电二极管D1、D2、D3中的、在这多个光电二极管D1、D2、D3排列的方向上位于最外侧的光电二极管D1、D3的外侧的端部D1t、D3t，位于传感器用开口部28的、多个光电二极管D1、D2、D3排列的方向上的端部（以下为外侧的端部）28t的外侧。
在图11所示的例子中，配置的条件如下。另外，下述条件是一个例子，本发明并不仅限于下述条件。
·一个光传感器单元：受光部（光电二极管）×3个
·受光部尺寸：15×15μm
·传感器用开口部尺寸（金属层）：65×15μm
·传感器用开口部尺寸（黑矩阵层）：70×20μm
·受光部间距：35μm
·受光部-传感器用开口部（金属层）间的距离：5μm
·受光部-传感器用开口部（黑矩阵层）间的距离：10μm
·受光部-面板表面间的距离：360μm
·面板表面-测定对象物间的距离：10μm
在图11所示的例子中，光传感器部所包括的光电二极管D1、D2、D3，以与子像素（具体而言，彩色滤光片23r、23g、23b）（参照图4A、图4B）的间距对应的间距，沿与子像素排列的方向相同的方向排列配置。多个光电二极管D1、D2、D3中的、在这多个光电二极管D1、D2、D3排列的方向上位于最外侧的光电二极管D1、D3的外侧的端部D1t、D3t位于传感器用开口部28的外侧的端部28t的外侧。即传感器用开口部28的外侧的端部28t相对于位于外侧的光电二极管D1、D3的外侧的端部D1t、D3t向内侧偏移。
根据上述结构，外侧的光电二极管D1、D3的受光范围也向内侧偏移。因此，外侧的光电二极管D1、D3的受光范围与中央光电二极管D2的受光范围的重叠区域大。即，由一个光传感器部取得的光的范围，与由一个光传感器部中的任一个光电二极管检测的光的范围的差小。其结果是，能够抑制不必要的光的入射，而且，能够提高分辨率。
在图11中所示的虚线P6表示各光电二极管D1、D2、D3取得的光的范围。此外，椭圆Q6表示一个光传感器单元取得的光的范围。一个光电二极管取得的光的范围与一个光传感器单元取得的光的范围大致相同。
在以上述条件下，在面板上部10μm的位置存在测定对象物的情况下，如果令面板外部的空气的折射率为n0=1，令面板内部的折射率为n=1.5，则光电二极管D1、D2、D3接收约57000μm2的面积的光。
相对于此，图12是表示不使传感器用开口部28的外侧的外侧端部28t向光电二极管D1、D3的外侧端部D1t、D3t的内侧偏移的情况下的结构例的截面图。在图12所示的例子中，传感器用开口部28的外侧端部28t在液晶面板的厚度方向的投影中位于与外侧的光电二极管D1、D3的外侧端部D1t、D3t大致相同的位置。在图12所示的结构的情况下，光电二极管D1、D2、D3接收约63000μm2的面积的光。在图12中所示的虚线P7表示各光电二极管D1、D2、D3取得的光的范围。此外，椭圆Q7表示一个光传感器单元取得的光的范围。与一个光电二极管取得的光的范围相比，一个光传感器单元取得的光的范围更广。另外，图11所示的传感器用开口部28的外侧端部28t与图12所示的传感器用开口部28的外侧端部28t相比向内侧偏移10μm。在图11所示的结构中，与图12所示的结构相比，能够除去约10%的不需要的光，能够提高分辨率。
在上述例子中，对在一个光传感器部中包括三个受光部（光电二极管D1、D2、D3）的情况进行了说明，既可以令一个光传感器部所包括的受光部的个数进一步增加，也可以令受光部为两个。
此外，在上述例子中，对受光部沿一个方向排列的例子进行了说明，但是受光部的排列方向并不仅限于一个方向。受光部也可以沿两个以上的方向排列配置。在这种情况下，能够为如下结构：在各个方向，传感器用开口部的端部相对于最外侧的受光部的外侧端部向内侧偏移。
上述第一～第三实施方式的受光部并不仅限于观点二极管，例如能够将观点晶体管等作为光检测元件来使用。此外，本发明的显示装置并不仅限于液晶显示装置，能够应用于利用多个像素显示图像的任意的显示装置。
产业上的可利用性
本发明能够作为在TFT基板的像素区域内具有传感器电路的显示装置在产业上加以利用。

Claims (9)

1.一种显示装置，其特征在于：
所述显示装置是在显示图像的显示区域设置有多个光传感器部的带光传感器的显示装置，
各光传感器部包括：
能够使来自所述图像的显示面的光入射的多个传感器用开口部；和
多个受光部，其设置于所述多个传感器用开口部各自的下部，接收从所述传感器用开口部射入的光并将该光转换为电信号，
所述多个传感器用开口部和所述多个受光部沿至少一个方向排列配置，
所述多个传感器用开口部中的、位于所述显示区域的外侧的所述传感器用开口部，相对于在所述传感器用开口部的下部设置的所述受光部，设置于向所述显示区域的内侧偏移的位置。
2.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于：
所述受光部，以与设置于所述显示区域的多个子像素的间距对应的间距，沿至少一个方向排列配置，
所述多个传感器用开口部以比所述多个受光部的间距小的间距排列配置。
3.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于：
所述传感器用开口部，以与设置于所述显示区域的多个子像素的间距对应的间距，沿至少一个方向排列配置，
所述受光部以比所述多个传感器用开口部的间距大的间距排列配置。
4.一种显示装置，其特征在于：
所述显示装置是在显示图像的显示区域设置有多个光传感器部的带光传感器的显示装置，
各光传感器部包括：
能够使来自所述图像的显示面的光入射的传感器用开口部；和
多个受光部，该多个受光部设置于所述传感器用开口部的下部，接收从所述传感器用开口部射入的光并将该光转换为电信号，
所述多个受光部沿至少一个方向排列配置，
所述传感器用开口部的在所述多个受光部排列的方向上的端部，相对于所述多个受光部中的在所述一个方向上位于最外侧的所述受光部的所述显示区域的外侧的端部，位于向所述显示区域的内侧偏移的位置。
5.如权利要求1～4中的任一项所述的显示装置，其特征在于：
所述显示装置还包括设置于所述显示面与所述受光部之间的金属层，
所述传感器用开口部形成于所述金属层。
6.如权利要求1～4中的任一项所述的显示装置，其特征在于，还包括：
设置于与所述显示面相反的一侧的光源；和
遮蔽部，其设置于所述受光部与所述光源之间，遮挡所述光源的光直接到达所述受光部。
7.如权利要求1～4中的任一项所述的显示装置，其特征在于：
所述显示装置还包括：
射出用于图像显示的光的显示用光源；和
射出与所述显示用光源射出的光的波段不同的传感器用波段的光的传感器用光源，
在从所述传感器用开口部至所述受光部的光路上，具有使所述传感器用波段的光通过的滤光片。
8.如权利要求1～4中的任一项所述的显示装置，其特征在于：
所述显示装置还包括：
设置有像素电路的第一基板；
液晶层；和
夹着所述液晶层与所述第一基板相对的第二基板，
所述受光部设置于所述第一基板。
9.一种显示装置，其特征在于：
所述显示装置是在显示图像的显示区域设置有多个光传感器部的带光传感器的显示装置，
各光传感器部包括：
能够使来自所述图像的显示面的光入射的多个传感器用开口部；和
多个受光部，其设置于所述多个传感器用开口部各自的下部，接收从所述传感器用开口部射入的光并将该光转换为电信号，
配置有所述多个传感器用开口部和所述多个受光部，使得一个所述光传感器部所包含的所述多个受光部接收与所述显示面相同的范围的入射光。
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