JP2005275644A - Liquid crystal display - Google Patents

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Sueyoshi Oshima
季佳 尾島
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a liquid crystal display provided with a touch sensor capable of detecting contact even when force pushing a screen is weak. <P>SOLUTION: The liquid crystal display is provided with a liquid crystal display panel 11 having a backlight 10 emitting an invisible ray and a visible ray, and fist and second principle planes, and the backlight is arranged such that it is positioned in a second principle plane side. The liquid crystal display panel 11 has a first sensor detecting the invisible ray, and it includes a plurality of two-dimensionally arranged picture elements. Positional information of an object on the first principle plane is acquired by detecting reflected light obtained by reflecting the invisible ray emitted from the backlight and transmitted through the liquid crystal display panel by the object contacting or adjacent to the first principle plane of the liquid crystal display panel by the first sensor 25. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は液晶表示装置に関し、画面に情報入力機能が設けられた液晶表示装置に関する。   The present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly to a liquid crystal display device having an information input function on a screen.

指やペンの接触した位置を検出するタッチセンサあるいはタッチパネルが位置情報入力手段として従来より広く用いられている。特に、画面にタッチパネルを設けたタッチパネル付き液晶表示装置は、多くの機能を備えた機器において、変化する選択可能な操作や機能をリアルタイムで画面に表示して説明するとともに、その操作や機能の選択をタッチパネルによって行うことができる。このため、機器の操作が容易で、ユーザフレンドリーな入力装置として、ビデオカメラやカーナビゲーションシステムなどの情報機器や産業用の製造機器などに用いられている。   Conventionally, a touch sensor or a touch panel for detecting a position touched by a finger or a pen has been widely used as position information input means. In particular, a liquid crystal display device with a touch panel provided with a touch panel on the screen is explained in real-time by displaying on the screen the changing selectable operations and functions on a device with many functions, and selecting the operations and functions. Can be performed by a touch panel. For this reason, the operation of equipment is easy, and it is used as a user-friendly input device for information equipment such as a video camera and a car navigation system, industrial manufacturing equipment, and the like.

タッチパネルの位置検出方式としは、抵抗膜方式や静電容量方式などが一般的である。従来のタッチパネル付き液晶表示装置では、位置検出方法から生じる制限により、２箇所以上において接触している接触物の位置情報を取得することが困難であった。この問題を解決するために、たとえば、特許文献１は、帯状の導電性パターンが複数平行に配列された一対のパネルを導電性パターンが交差するように支持し、導電性パターンを走査して、押圧による接触点を検出する方法を開示している。
特開２００２−３４２０１４号公報 特開平９−１９９０８６公報 特許第３２２４４６７号明細書 As a touch panel position detection method, a resistance film method or a capacitance method is generally used. In a conventional liquid crystal display device with a touch panel, it has been difficult to acquire position information of a contact object that is in contact at two or more places due to a restriction caused by the position detection method. In order to solve this problem, for example, Patent Document 1 supports a pair of panels in which a plurality of strip-like conductive patterns are arranged in parallel so that the conductive patterns intersect, and scans the conductive patterns. A method for detecting a contact point by pressing is disclosed.
JP 2002-342014 A JP-A-9-199086 Japanese Patent No. 3224467

しかしながら、従来のタッチパネルおよび特許文献１に開示されたタッチパネルでは、位置情報を検出させるために指やペンなどでパネルに圧力をかけて押す必要がある。このため、押す力が弱いと正しく検出されないという問題がある。   However, in the conventional touch panel and the touch panel disclosed in Patent Document 1, it is necessary to press and press the panel with a finger or a pen in order to detect position information. For this reason, there is a problem that if the pushing force is weak, it is not correctly detected.

また、入力動作が繰り返されると、タッチパネルの特定の領域が繰り返し、指やペンと接触するため、表面が劣化しやすいという問題が生じる。   Further, when the input operation is repeated, a specific area of the touch panel is repeatedly contacted with a finger or a pen, so that there is a problem that the surface is easily deteriorated.

また、タッチパネルを表示装置の画面に設けることによって、外光反射が生じたり、表示装置の表示光の透過率が低下するなどが生じ、視認性が低下するという問題も生じる。   In addition, by providing a touch panel on the screen of the display device, external light reflection occurs, the display light transmittance of the display device is reduced, and the visibility is lowered.

本発明はこのような従来の課題の少なくとも１つを解決し、複数の位置情報を取得することが可能な表示装置を提供することを目的としている。   An object of the present invention is to solve at least one of the conventional problems and to provide a display device capable of acquiring a plurality of pieces of position information.

本発明の液晶表示装置は、不可視光線および可視光線を出射するバックライトと、第１および第２の主面を有し、前記第２の主面側に前記バックライトが位置するよう配置された液晶表示パネルであって、前記不可視光線を検出する第１のセンサをそれぞれ有し、二次元的に配置された複数の画素を含む液晶表示パネルとを備え、前記バックライトから出射し、前記液晶表示パネルを透過した不可視光線が前記液晶表示パネルの第１の主面に接触あるいは近接した物体により反射することにより得られる反射光を前記第１のセンサで検出することにより、前記第１の主面上における前記物体の位置情報を取得する。   The liquid crystal display device of the present invention has a backlight that emits invisible light and visible light, and first and second main surfaces, and is arranged such that the backlight is located on the second main surface side. A liquid crystal display panel, each having a first sensor for detecting the invisible light, and including a plurality of pixels arranged two-dimensionally. The liquid crystal display panel emits from the backlight, and the liquid crystal By detecting reflected light obtained by reflecting invisible light transmitted through the display panel by an object that is in contact with or close to the first main surface of the liquid crystal display panel, the first main sensor detects the reflected light. The position information of the object on the surface is acquired.

ある好ましい実施形態において、前記画素は可視光線を検出する第２のセンサをさらに含む。   In a preferred embodiment, the pixel further includes a second sensor that detects visible light.

ある好ましい実施形態において、前記画素は、液晶層と、前記液晶層を挟む一対の偏光板とを含み、前記偏光板は、可視光線を偏光し、不可視光線を偏光しない。   In a preferred embodiment, the pixel includes a liquid crystal layer and a pair of polarizing plates sandwiching the liquid crystal layer, and the polarizing plate polarizes visible light and does not polarize invisible light.

ある好ましい実施形態において、前記画素は、画素電極および前記画素電極と向き合う対向電極とを有し、前記第１のセンサは前記対向電極および画素電極が設けられた領域外の領域に設けられている。   In a preferred embodiment, the pixel includes a pixel electrode and a counter electrode facing the pixel electrode, and the first sensor is provided in a region outside the region where the counter electrode and the pixel electrode are provided. .

ある好ましい実施形態において、前記液晶パネルは、異なる波長領域の光を透過するＮ種（Ｎは２以上の整数）以上のフィルタ部が複数設けられたカラーフィルタを含み、隣接するＮ個の画素ごとにそれぞれ前記Ｎ種のフィルタ部を含み、カラー画素を構成している。   In a preferred embodiment, the liquid crystal panel includes a color filter provided with a plurality of N or more (N is an integer of 2 or more) filter portions that transmit light in different wavelength regions, and each adjacent N pixels. Each of which includes the N types of filter sections to constitute a color pixel.

ある好ましい実施形態において、前記カラーフィルタには赤、青、緑の三種のフィルタ部が複数設けられている。   In a preferred embodiment, the color filter is provided with a plurality of three types of filter portions of red, blue, and green.

ある好ましい実施形態において、前記フィルタ部は、前記対向電極および画素電極が設けられた領域および前記第２のセンサが設けられた領域を覆っている。   In a preferred embodiment, the filter section covers a region where the counter electrode and the pixel electrode are provided and a region where the second sensor is provided.

ある好ましい実施形態において、液晶表示装置は、前記画素の第１のセンサで検出した信号から前記物体の位置情報を生成する第１の検出部と、前記物体の位置情報に基づいて、前記物体が位置する領域の画素から前記バックライトの前記可視光線が出射するように、前記液晶表示パネルに表示すべき画像信号を修正する画像合成部と、前記画像合成部から得られる出力に基づいて前記液晶表示パネルを駆動する駆動部と、前記各画素の第２のセンサで検出した信号から２次元画像情報を生成する第２の検出部とをさらに備える。   In a preferred embodiment, the liquid crystal display device includes: a first detection unit that generates position information of the object from a signal detected by a first sensor of the pixel; and the object based on the position information of the object. An image composition unit for correcting an image signal to be displayed on the liquid crystal display panel so that the visible light of the backlight is emitted from a pixel in a region located, and the liquid crystal based on an output obtained from the image composition unit A drive unit that drives the display panel and a second detection unit that generates two-dimensional image information from a signal detected by the second sensor of each pixel are further included.

ある好ましい実施形態において、前記第１の検出部は、前記各カラー画素を構成するＮ個の画素のうち、１つ画素の第１のセンサで検出した信号に基づいて前記カラー画素の他の画素の第１のセンサで検出した信号を生成する。   In a preferred embodiment, the first detection unit includes other pixels of the color pixel based on a signal detected by a first sensor of one pixel among N pixels constituting the color pixels. A signal detected by the first sensor is generated.

ある好ましい実施形態において、前記バックライトは、可視光線を出射する可視光光源と不可視光線を出射する不可視光光源とを含み、前記不可視光光源は所定の周期で駆動され、前記第１のセンサから得られる検出信号が前記所定の周期と一致する場合に前記物体の位置情報を取得する。   In a preferred embodiment, the backlight includes a visible light source that emits visible light and an invisible light source that emits invisible light, and the invisible light source is driven at a predetermined period, and is from the first sensor. If the obtained detection signal coincides with the predetermined period, the position information of the object is acquired.

本発明によれば、画面に接触する物体を検出するのにバックライトから出射する不可視光線を用いる。このため、物体が画面に強く接触する必要はなく、押す力が弱くても確実に物体の検出を行うことができる。たとえば、写真や絵などの接触も検出することができる。複数の位置を同時に検出することもできる。   According to the present invention, invisible light emitted from the backlight is used to detect an object that touches the screen. For this reason, it is not necessary for the object to come into strong contact with the screen, and the object can be reliably detected even if the pressing force is weak. For example, contact with a photograph or a picture can be detected. A plurality of positions can also be detected simultaneously.

本発明の液晶表示装置は、バックライトから赤外線などの不可視光線を出射し、画面に接触している指などの物体により反射した不可視光線を画素に設けたセンサで検出する。これにより、物体の画面上での位置情報を取得する。バックライトから出射する不可視光線の反射を利用するため、指やペンを画面に強く接触させることなく、位置情報を取得できる。また、本発明の液晶表示装置は画像の取り込みも行うことができる。以下、図面を参照しながら、本発明の液晶表示装置の実施形態を説明する。   The liquid crystal display device of the present invention emits invisible light such as infrared rays from a backlight, and detects the invisible light reflected by an object such as a finger in contact with the screen with a sensor provided in the pixel. Thereby, the position information on the screen of the object is acquired. Since the reflection of the invisible light emitted from the backlight is used, position information can be acquired without bringing a finger or pen into strong contact with the screen. The liquid crystal display device of the present invention can also capture an image. Hereinafter, embodiments of the liquid crystal display device of the present invention will be described with reference to the drawings.

図１（ａ）および図１（ｂ）は、本実施形態による液晶表示装置１００の１画素１０１の断面構造を模式的に示している。図２に示すように、画素１０１の直交する１（ａ）−１（ａ）断面および１（ｂ）−１（ｂ）断面をそれぞれ図１（ａ）および図１（ｂ）は示している。図２に示すように、各画素１０１は領域１０１ａ、１０１ｂ、および１０１ｃに分割される。各画素１０１の領域１０１ａは通常の液晶表示装置と同様、映像を表示する画素領域となる。領域１０１ｂには可視光線を検出する検出センサが設けられており、画面に接触した物体の画像を取り込む。領域１０１ｃには不可視光線を検出する検出センサが設けられており、画面に接触した物体の位置情報を取得する。   1A and 1B schematically show a cross-sectional structure of one pixel 101 of the liquid crystal display device 100 according to the present embodiment. As shown in FIG. 2, FIG. 1 (a) and FIG. 1 (b) show the 1 (a) -1 (a) and 1 (b) -1 (b) cross sections of the pixel 101 orthogonal to each other. . As shown in FIG. 2, each pixel 101 is divided into regions 101a, 101b, and 101c. A region 101a of each pixel 101 is a pixel region for displaying an image, as in a normal liquid crystal display device. The area 101b is provided with a detection sensor that detects visible light, and captures an image of an object that has touched the screen. The region 101c is provided with a detection sensor that detects invisible light, and acquires position information of an object that has touched the screen.

液晶表示装置１００は、透過型であり、バックライト１０と、液晶パネル１１とを備えている。バックライト１０は、各画素１０１の領域１０１ａ、１０１ｂおよび１０１ｃに設けられ、可視光線および不可視光線を出射する。液晶表示装置１００により、カラー画像を表示する場合には可視光線は白色光線であることが好ましい。不可視光線は、位置情報を取得するべき物体を透過しない波長領域を含んでいることが好ましい。赤外線は多くの物質の表面で反射し、また、物質にダメージを与えることがないため、不可視光線として好適に用いることができる。   The liquid crystal display device 100 is a transmissive type, and includes a backlight 10 and a liquid crystal panel 11. The backlight 10 is provided in the regions 101a, 101b, and 101c of each pixel 101, and emits visible light and invisible light. When a color image is displayed by the liquid crystal display device 100, the visible light is preferably white light. The invisible light preferably includes a wavelength region that does not pass through the object whose position information is to be acquired. Infrared rays are reflected on the surface of many substances and do not damage the substances, so that they can be suitably used as invisible rays.

可視光線および不可視光線を出射する光源をバックライト１０としても用いてもよいし、可視光線および不可視光線をそれぞれ出射する異なる光源を組み合わせてバックライト１０として用いてもよい。たとえば、赤外線領域および可視光線領域の光を出射する光源として特許文献２に開示された冷陰極蛍光ランプを用いることができる。この冷陰極蛍光ランプは、クロム付活アルミン酸イットリウムを蛍光体として用いることによって可視光線および赤外線領域の光を放出することができる。   A light source that emits visible light and invisible light may be used as the backlight 10, or different light sources that emit visible light and invisible light may be used in combination as the backlight 10. For example, the cold cathode fluorescent lamp disclosed in Patent Document 2 can be used as a light source that emits light in an infrared region and a visible light region. This cold cathode fluorescent lamp can emit light in the visible and infrared regions by using chromium-activated yttrium aluminate as a phosphor.

２つ以上の光源を組み合わせてバックライト１０を構成する例としては、たとえば、白色ＬＥＤと赤外線ＬＥＤとの組み合わせを好適に用いることができる。この場合には、白色ＬＥＤと赤外線ＬＥＤとを異なるタイミングで点灯させることができ、以下で詳細に説明するように、画像表示と独立して物体の位置検出を行うことができる。   As an example of configuring the backlight 10 by combining two or more light sources, for example, a combination of a white LED and an infrared LED can be suitably used. In this case, the white LED and the infrared LED can be turned on at different timings, and the position of the object can be detected independently of the image display, as will be described in detail below.

液晶パネル１１は、第１の主面１１ａおよび第２の主面１１ｂを有し、第２の主面側にバックライト１０が位置するよう配置されている。液晶パネル１１は、二次元に配列された複数の画素１０１によって構成され、各画素１０１は、液晶層１７と、液晶層１７を挟むように配置された対向電極１５および画素電極１９と、対向電極１５および画素電極１９をさらに挟むように配置された偏光板１３および２０とを含む。また、液晶層１７と対向電極１５および画素電極１９との間には、液晶層１７を構成する液晶分子の配向を制御するための配向膜１６および１７がそれぞれ設けられている。対向電極１５および画素電極１９は領域１０１ａにのみ設けられる。液晶層１７も領域１０１ａにのみあればよいが、領域１０１ｂおよび１０１ｃに存在していてもよい。   The liquid crystal panel 11 has a first main surface 11a and a second main surface 11b, and is arranged so that the backlight 10 is located on the second main surface side. The liquid crystal panel 11 includes a plurality of pixels 101 arranged in two dimensions. Each pixel 101 includes a liquid crystal layer 17, a counter electrode 15 and a pixel electrode 19 arranged so as to sandwich the liquid crystal layer 17, and a counter electrode. 15 and the polarizing plate 13 and 20 arrange | positioned so that the pixel electrode 19 may be further pinched | interposed. Further, alignment films 16 and 17 for controlling the alignment of liquid crystal molecules constituting the liquid crystal layer 17 are provided between the liquid crystal layer 17 and the counter electrode 15 and the pixel electrode 19, respectively. The counter electrode 15 and the pixel electrode 19 are provided only in the region 101a. The liquid crystal layer 17 may also be present only in the region 101a, but may be present in the regions 101b and 101c.

画素電極１９には図示しないＴＦＴなどのスイッチング素子が接続されている。スイッチング素子によるスイッチング動作に応じて対向電極１５と画素電極１９との間に電圧を印加し、液晶の配向を変化させる。これによりバックライト１０から可視光線が出射し、偏光板２０を透過した直線偏光が変調され、偏光板１３により可視化される。   A switching element such as a TFT (not shown) is connected to the pixel electrode 19. A voltage is applied between the counter electrode 15 and the pixel electrode 19 according to the switching operation by the switching element to change the alignment of the liquid crystal. As a result, visible light is emitted from the backlight 10, and linearly polarized light transmitted through the polarizing plate 20 is modulated and visualized by the polarizing plate 13.

本実施形態では、偏光板１３および２０と、対向電極１５と、画素電極１９と、液晶層１７と、配向膜１６および１８とは、可視光線および不可視光線を透過する。偏光板１３および２０は可視光線を偏光し、不可視光線は偏光しないで透過させる特性を備えている。このような偏光板はたとえば、特許文献３に開示されている。偏光板１３および２０は、領域１０１ａ、１０１ｂおよび１０１ｃに設けられる。   In the present embodiment, the polarizing plates 13 and 20, the counter electrode 15, the pixel electrode 19, the liquid crystal layer 17, and the alignment films 16 and 18 transmit visible light and invisible light. The polarizing plates 13 and 20 have the property of polarizing visible light and transmitting invisible light without polarization. Such a polarizing plate is disclosed in Patent Document 3, for example. The polarizing plates 13 and 20 are provided in the regions 101a, 101b, and 101c.

液晶層１７の厚さはスペーサ２１および２４によって規定される。各画素１０１において、画素電極１９は領域１０１ａに配置され、スペーサ２１およびスペーサ２４はそれぞれ領域１０１ｂおよび１０１ｃに設けられる。領域１０１ｂおよび１０１ｃの全体にスペーサ２１およびスペーサ２４が設けてもよいし、これらの領域の一部分にのみスペーサ２１およびスペーサ２４が設けられてもよい。スペーサ２１および２４は、可視光線および不可視光線を透過する。   The thickness of the liquid crystal layer 17 is defined by the spacers 21 and 24. In each pixel 101, the pixel electrode 19 is disposed in the region 101a, and the spacer 21 and the spacer 24 are provided in the regions 101b and 101c, respectively. The spacers 21 and 24 may be provided in the entire regions 101b and 101c, or the spacers 21 and 24 may be provided only in a part of these regions. The spacers 21 and 24 transmit visible light and invisible light.

図に示すように、各画素１０１は、さらに第１のセンサ２５および第２のセンサ２２とを備える。第１のセンサ２５は不可視光線を検出し、第２のセンサ２２は可視光線を検出する。第１のセンサ２５および第２のセンサ２２は、領域１０１ｃおよび１０１ｂ内の偏光板１３と偏光板２０との間に設けられる。偏光板２０とスペーサ２４との間および偏光板２０とスペーサ２１との間にそれぞれ設けられていてもよい。   As shown in the figure, each pixel 101 further includes a first sensor 25 and a second sensor 22. The first sensor 25 detects invisible light, and the second sensor 22 detects visible light. The first sensor 25 and the second sensor 22 are provided between the polarizing plate 13 and the polarizing plate 20 in the regions 101c and 101b. It may be provided between the polarizing plate 20 and the spacer 24 and between the polarizing plate 20 and the spacer 21.

液晶パネル１１は、各画素１０１の対向電極１５と偏光板１３との間に位置するようにカラーフィルタ１４を備えている。カラーフィルタ１４は、透過する光の波長領域が異なるＮ種（２以上の整数）のフィルタ部を複数有している。これらのフィルタ部は領域１０１ａおよび領域１０１ｂに配置され、隣接する画素はそれぞれ異なる種類のフィルタ部で覆われる。Ｎ種のフィルタ部のうち、少なくとも１つは不可視光線を透過する必要がある。Ｎ種のフィルタ部は透過光が加法混色によって白色となるように選択されていることが好ましい。典型的には赤、青、緑のフィルタ部が選ばれるが、バックライト１０の特性や実際に液晶表示装置に表示される画像の色彩や明度に応じて他の色のフィルタや白色フィルタなどを追加したり、赤、青、緑に換えて他の色のフィルタを用いてもよい。   The liquid crystal panel 11 includes a color filter 14 so as to be positioned between the counter electrode 15 of each pixel 101 and the polarizing plate 13. The color filter 14 has a plurality of N types (integers of 2 or more) of filter units having different wavelength regions of light to be transmitted. These filter units are arranged in the region 101a and the region 101b, and adjacent pixels are covered with different types of filter units. At least one of the N types of filter units needs to transmit invisible light. The N types of filter sections are preferably selected so that the transmitted light becomes white by additive color mixture. Typically, red, blue, and green filter units are selected. Depending on the characteristics of the backlight 10 and the color and brightness of the image actually displayed on the liquid crystal display device, other color filters, white filters, etc. Filters of other colors may be used instead of red, blue and green.

液晶パネル１１は、さらに各画素１０１の領域１０１ｃに設けられる不可視光線用フィルタ２７および領域１０１ｂに設けられるＢＭ層２３を備える。不可視光線用フィルタ２７は、不可視光線のみを透過し、可視光線は透過しない。不可視光線用フィルタ２７は、カラーフィルタ１４の一部として設けられてもよい。ＢＭ層２３は、第２の光センサ２２と偏光板２０との間に設けられ、少なくとも可視光線を遮断する。不可視光線をさらに遮断してもよい。ＢＭ層２３は、バックライト１０の光が領域１０１ｂから漏れるのを防ぎ、また、第２のセンサ２１が裏面側から照射される可視光線を検出するのを防止する機能も果たす。同様に、バックライト１０から出射する不可視光線を検出するのを防止するため、領域１０１ｃの第１の光センサ２５と偏光板２０との間に不可視光線を遮断するフィルタやＢＭ層２６を設けてもよい。   The liquid crystal panel 11 further includes an invisible light filter 27 provided in the region 101c of each pixel 101 and a BM layer 23 provided in the region 101b. The invisible light filter 27 transmits only invisible light and does not transmit visible light. The invisible light filter 27 may be provided as a part of the color filter 14. The BM layer 23 is provided between the second photosensor 22 and the polarizing plate 20 and blocks at least visible light. Invisible light may be further blocked. The BM layer 23 also functions to prevent light from the backlight 10 from leaking from the region 101b and to prevent the second sensor 21 from detecting visible light emitted from the back side. Similarly, in order to prevent detection of invisible light emitted from the backlight 10, a filter or a BM layer 26 for blocking invisible light is provided between the first optical sensor 25 and the polarizing plate 20 in the region 101c. Also good.

液晶パネル１１において、カラー画素２０１は図５に示すように、２次元的に配置される。カラー画素２０１の各色の配置が均一となるよう、図４に示すカラー画素２０１’を一行ごとに交互に配置することが好ましい。カラー画素２０１’では、赤のフィルタ部を含む画素１０１Ｒの青および緑のフィルタ部を含む画素１０１Ｂ、１０１Ｇに対する配置が、カラー画素２０１とは反対になっている。また、各画素における領域１０１ｃの配置がカラー画素２０１とは反転している。   In the liquid crystal panel 11, the color pixels 201 are two-dimensionally arranged as shown in FIG. It is preferable to arrange the color pixels 201 'shown in FIG. 4 alternately for each row so that the arrangement of the colors of the color pixels 201 is uniform. In the color pixel 201 ′, the arrangement of the pixel 101 </ b> R including the red filter portion with respect to the pixels 101 </ b> B and 101 </ b> G including the blue and green filter portions is opposite to that of the color pixel 201. Further, the arrangement of the region 101c in each pixel is inverted from that of the color pixel 201.

次に、図１（ａ）および（ｂ）を参照して、画素１０１の各部の機能を説明する。バックライト１０は上述したように可視光線および不可視光線を含む光Ｌ１を出射する。バックライト１０から出射する光Ｌ１は、不可視光線用フィルタ２７およびＢＭ膜２３によって遮られるため、領域１０１ａにおいてのみ第１の主面１１ａ側から外部へ出射する。領域１０１ａでは、画像信号に対応して液晶層１７に印加される電圧が切り替えられ、通常の透過型液晶表示装置と同様、映像を表示する画素領域となる。   Next, the function of each part of the pixel 101 will be described with reference to FIGS. As described above, the backlight 10 emits light L1 including visible light and invisible light. Since the light L1 emitted from the backlight 10 is blocked by the invisible light filter 27 and the BM film 23, the light L1 is emitted from the first main surface 11a side to the outside only in the region 101a. In the region 101a, the voltage applied to the liquid crystal layer 17 is switched corresponding to the image signal, and becomes a pixel region for displaying an image as in a normal transmissive liquid crystal display device.

一方、領域１０１ｃに設けられた第１のセンサ２５は不可視光線を検知する。具体的には、液晶パネル１１の第１の主面１１ａに物体が接触あるいは近接すると、バックライト１０から出射する光Ｌ１は物体により反射され、第１の主面１１ａから液晶パネル１１内へ戻る。このとき、光Ｌ１の反射光中に含まれる不可視光線が第１のセンサ２５に入射し検知される。   On the other hand, the first sensor 25 provided in the region 101c detects invisible light. Specifically, when an object comes into contact with or approaches the first main surface 11a of the liquid crystal panel 11, the light L1 emitted from the backlight 10 is reflected by the object and returns from the first main surface 11a into the liquid crystal panel 11. . At this time, the invisible light contained in the reflected light of the light L1 enters the first sensor 25 and is detected.

また、領域１０１ｂに設けられた第２のセンサ２２は可視光線を検出する。領域１０１ｂにはカラーフィルタ１４のフィルタ部が設けられているため、それぞれのフィルタ部を介して入射する可視光線を第２のセンサ２２は検出する。このため、第２のセンサ２２はフィルタ部の種類ごとの光強度を検出することができ、カラー画像を液晶パネル１１全体として取り込むことができる。   Further, the second sensor 22 provided in the region 101b detects visible light. Since the filter portion of the color filter 14 is provided in the region 101b, the second sensor 22 detects visible light incident through each filter portion. Therefore, the second sensor 22 can detect the light intensity for each type of filter unit, and can capture a color image as the entire liquid crystal panel 11.

図６は、液晶表示装置１００全体の構造を示すブロック図である。各画素のこれらの機能を制御して、接触する物体の位置検出を行ったり、画像を取り込んだりするために、液晶表示装置１００は、ＬＣＤ駆動部１５１と、画像合成部１５２と、第１の検出部１５３と、第２の検出部１５４と、バックライト駆動部１５５とをさらに備える。   FIG. 6 is a block diagram showing the overall structure of the liquid crystal display device 100. In order to control the function of each pixel to detect the position of an object in contact with each other and to capture an image, the liquid crystal display device 100 includes an LCD driving unit 151, an image composition unit 152, A detection unit 153, a second detection unit 154, and a backlight drive unit 155 are further provided.

第１の検出部１５３は、二次元に配列された各画素の第１の光センサ２５を順次走査し、液晶パネル１１の第１の主面１１ａに接触した物体により反射した不可視光線を所定の時間間隔で検出する。検出した信号に基づき、画面上における物体の位置情報を生成し、画像合成部１５２へ出力する。   The first detection unit 153 sequentially scans the first photosensors 25 of the respective pixels arrayed two-dimensionally, and invisible light reflected by an object that has contacted the first main surface 11a of the liquid crystal panel 11 is predetermined. Detect at time intervals. Based on the detected signal, position information of the object on the screen is generated and output to the image composition unit 152.

画像合成部１５２は、液晶表示装置１００に表示すべき画像信号と、物体の位置情報とを受け取る。そして、物体の位置情報に基づき、物体の位置する領域の画素からバックライト１０の可視光線が出射するように、画像信号を修正し、ＬＣＤ駆動部１５１へ出力する。物体の位置情報が第１の検出部１５３から得られない場合には、入力された画像信号をそのまま出力する。   The image composition unit 152 receives an image signal to be displayed on the liquid crystal display device 100 and object position information. Then, based on the position information of the object, the image signal is corrected so that the visible light of the backlight 10 is emitted from the pixel in the region where the object is positioned, and is output to the LCD driving unit 151. When the position information of the object cannot be obtained from the first detection unit 153, the input image signal is output as it is.

ＬＣＤ駆動部１５１は画像合成部１５２から受け取った画像信号に基づいて、液晶パネル１１を駆動し、画像を表示する。第１の主面１１ａに物体が接触していない場合には、画像合成部１５２に入力された画像信号に基づく映像を液晶表示パネル１１が表示する。物体が第１の主面１１ａに接触している場合には、カラー画素２０１を構成するＮ種のフィルタ部のすべてから可視光が出射するため、物体が接触している領域内が白色で示され、その他の部分は画像合成部１５２に入力された画像信号に基づく映像が表示される。   The LCD driving unit 151 drives the liquid crystal panel 11 based on the image signal received from the image composition unit 152 and displays an image. When an object is not in contact with the first main surface 11a, the liquid crystal display panel 11 displays an image based on the image signal input to the image composition unit 152. When the object is in contact with the first main surface 11a, visible light is emitted from all of the N types of filter units constituting the color pixel 201, and therefore the area in contact with the object is shown in white. In other portions, a video based on the image signal input to the image composition unit 152 is displayed.

第２の検出部１５４は、二次元に配列された各画素の第２の光センサ２２を順次走査し、液晶パネル１１の第１の主面１１ａに接触した物体により反射した不可視光線を所定の時間間隔で検出する。バックライトから出射した可視光線はそれぞれのフィルタ部を透過して物体に到達し、反射した後、再び同じ色のフィルタ部を透過して第２のセンサ２２に入射する。このため、第２のセンサ２２により検出した信号は物体の色情報を正しく反映している。第２の検出部１５４は検出した信号に基づき、二次元画像情報を生成する。   The second detection unit 154 sequentially scans the second photosensors 22 of the pixels arrayed two-dimensionally, and invisible light reflected by an object that has contacted the first main surface 11a of the liquid crystal panel 11 is predetermined. Detect at time intervals. Visible light emitted from the backlight passes through the respective filter units, reaches the object, is reflected, and then passes again through the filter unit of the same color and enters the second sensor 22. For this reason, the signal detected by the second sensor 22 correctly reflects the color information of the object. The second detection unit 154 generates two-dimensional image information based on the detected signal.

次に、図６、図７、図８、および図９を参照して、液晶表示装置１００の画面に接触する物体の検出動作を詳細に説明する。物体の検出には不可視光線を用いる。図７に示すように、バックライト１０から出射した不可視光線は偏光板２０および１３に偏光されることがない。このため、画像表示によって生じる液晶層１７の配向状態の変化にかかわらず、一定量の不可視光線Ｌ２が液晶表示パネル１１の第１の主面１１ａから出射する。画像表示を行っているため、可視光線が第１の主面１１ａから出射していてもかまわない。   Next, with reference to FIG. 6, FIG. 7, FIG. 8, and FIG. 9, the detection operation of an object that contacts the screen of the liquid crystal display device 100 will be described in detail. Invisible light is used to detect the object. As shown in FIG. 7, the invisible light emitted from the backlight 10 is not polarized by the polarizing plates 20 and 13. For this reason, a fixed amount of invisible light L2 is emitted from the first main surface 11a of the liquid crystal display panel 11 regardless of the change in the alignment state of the liquid crystal layer 17 caused by image display. Since image display is performed, visible light may be emitted from the first main surface 11a.

第１の主面１１ａに物体３００が接触していると、不可視光線Ｌ２は物体３００で反射し、反射光Ｒ１が液晶表示パネル１１内へ戻る。そして第１のセンサ２５に到達し、検出される。たとえば、第１のセンサ２５が検出する不可視光線の信号強度を一定間隔（たとえば１/６０秒間隔）で監視し、所定の値を超えた場合に物体が接触したと判断する。第１の検出部１５３を用いて各画素の第１のセンサ２５を順次走査して検出を行うことにより、実質的に同時に複数の位置における接触を検出できる。これにより、物体３００の位置情報を含む信号を第１の検出部１５３は生成する。   When the object 300 is in contact with the first main surface 11a, the invisible light beam L2 is reflected by the object 300, and the reflected light R1 returns into the liquid crystal display panel 11. Then, it reaches the first sensor 25 and is detected. For example, the signal intensity of the invisible light detected by the first sensor 25 is monitored at a constant interval (for example, 1/60 second interval), and it is determined that the object has touched when exceeding a predetermined value. By performing detection by sequentially scanning the first sensor 25 of each pixel using the first detection unit 153, contact at a plurality of positions can be detected substantially simultaneously. Thereby, the first detection unit 153 generates a signal including the position information of the object 300.

第１のセンサ２２による不可視光線の検出は、不可視光線が出射した画素の第１のセンサ２２に限られない。図８に示すように、画素１０１Ｒから出射した不可視光線Ｌ３は、画素１０１Ｒ内の第２のセンサ２５により、検出することが可能であり、画素１０１Ｒから出射した不可視光線Ｌ４は、隣接する画素１０１Ｂ内の第２のセンサ２５により、検出することも可能である。さらに図９に示すように、画素１０１Ｒから出射した不可視光線Ｌ５は、画素１０１Ｒに隣接した画素１０１Ｇの第２のセンサ２５によっても検出し得る。このため、フィルタ部の透過光の波長領域によって出射する不可視光線の強度が弱い場合でも他の画素から出射した強度の強い不可視光線を利用してその画素において物体の検出が可能となる。   The detection of invisible light by the first sensor 22 is not limited to the first sensor 22 of the pixel from which the invisible light is emitted. As shown in FIG. 8, the invisible light beam L3 emitted from the pixel 101R can be detected by the second sensor 25 in the pixel 101R, and the invisible light beam L4 emitted from the pixel 101R is detected by the adjacent pixel 101B. It is also possible to detect by the second sensor 25. Furthermore, as shown in FIG. 9, the invisible light beam L5 emitted from the pixel 101R can also be detected by the second sensor 25 of the pixel 101G adjacent to the pixel 101R. For this reason, even when the intensity of the invisible light emitted by the wavelength region of the transmitted light of the filter unit is weak, it is possible to detect an object in the pixel using the invisible light having a high intensity emitted from another pixel.

なお、本発明の液晶表示装置を使用する環境によっては、外部から液晶パネル１１の画面に不可視光線が入射し、画面に接触した物体の位置情報を正しく検出できない場合も考えられる。この場合には、外部から入射する不可視光線の周期とは異なる周期でバックライトから不可視光線を出射し、その周期に一致する検出信号が得られた場合に物体の位置情報を取得すればよい。図６に示すように、たとえば、バックライト１０として可視光線を出射するＬＥＤおよび不可視光線を出射するＬＥＤを用いる。バックライト駆動部１５５は、たとえば、１／３０秒の周期で点灯および消灯を繰り返すように不可視光線を出射するＬＥＤを駆動する。第１の検出部１５３は第１のセンサ２５から得られる信号がこの１／３０の周期に一致している場合に、物体の位置情報が得られているとして、位置情報を示す信号を生成する。第１のセンサ２５から得られる信号が連続していたり、この周期と異なる周期である場合には、外部から入射する不可視光線を検出していると判断し、位置情報を示す信号を生成しない。このような検知をおこなうことによって、外部の影響を遮断し、正しく物体の検知を行うことができる。   Depending on the environment in which the liquid crystal display device of the present invention is used, there may be a case where the invisible light is incident on the screen of the liquid crystal panel 11 from the outside and the position information of the object in contact with the screen cannot be detected correctly. In this case, the position information of the object may be acquired when the invisible light is emitted from the backlight at a period different from the period of the invisible light incident from the outside and a detection signal matching the period is obtained. As shown in FIG. 6, for example, an LED that emits visible light and an LED that emits invisible light are used as the backlight 10. For example, the backlight drive unit 155 drives the LED that emits invisible light so as to repeatedly turn on and off at a period of 1/30 seconds. When the signal obtained from the first sensor 25 coincides with the 1/30 period, the first detection unit 153 generates a signal indicating the position information, assuming that the position information of the object is obtained. . If the signal obtained from the first sensor 25 is continuous or has a period different from this period, it is determined that an invisible light beam incident from the outside is detected, and a signal indicating position information is not generated. By performing such detection, it is possible to block external influences and correctly detect an object.

このように、本発明によれば、画面に接触する物体を検出するのにバックライトから出射する不可視光線を用いる。このため、物体が画面に強く接触する必要はなく、押す力が弱くても確実に物体の検出を行うことができる。たとえは、写真や絵などの接触も検出することができる。複数の位置を同時に検出することもできる。   Thus, according to the present invention, invisible light emitted from the backlight is used to detect an object in contact with the screen. For this reason, it is not necessary for the object to come into strong contact with the screen, and the object can be reliably detected even if the pressing force is weak. For example, it is possible to detect contact with a photograph or a picture. A plurality of positions can also be detected simultaneously.

また、画面を強く押す必要がないため、指やペンの強い接触による液晶パネル表面の劣化も生じない。また、液晶パネル表面には物体を検出するためのタッチパネルなどの付加構造物を設けないため、液晶表示パネルの視認性が低下することもない。   Further, since it is not necessary to press the screen strongly, the surface of the liquid crystal panel is not deteriorated by a strong contact with a finger or a pen. Further, since an additional structure such as a touch panel for detecting an object is not provided on the surface of the liquid crystal panel, the visibility of the liquid crystal display panel is not deteriorated.

なお、本実施形態では、カラー画素２０１を構成する３つの画素すべてにおいて不可視光線の検出を行っているが、いずれか１つの画素の第１のセンサ２５のみを用いて検出を行い、その検出結果をカラー画素２０１全体の検出結果としてもよい。   In this embodiment, invisible light is detected in all three pixels constituting the color pixel 201, but detection is performed using only the first sensor 25 of any one pixel, and the detection result May be the detection result of the entire color pixel 201.

次に、図６、図７、および図１０を参照して、液晶表示装置１００の画面に接触する物体の画像を取り込む動作を説明する。   Next, with reference to FIG. 6, FIG. 7, and FIG. 10, an operation for capturing an image of an object that contacts the screen of the liquid crystal display device 100 will be described.

まず、図７に示すように、液晶表示パネル１１の画面に物体３００を接触させ、上述したように第１の検出部１５３によって物体３００の位置情報を取得する。この際、カラー画素２０１を構成する画素１０１Ｒ、１０１Ｇ、１０１Ｂのそれぞれの第１のセンサ２５で不可視光線を検出し、位置情報を得てもよい。あるいは、画素１０１Ｒの第１のセンサ２５のみを用いて不可視光線を検出し、得られた結果に基づき、他の画素１０１Ｇ、１０１Ｂにおいても同様の検出結果が得られたものとして位置情報を生成してもよい。言い換えれば、カラー画素２０１における不可視光線の検出を画素１０１Ｒにて代表しておこなってもよい。このように、画素ごとに物体を検知したかどうかを判断し、位置情報を生成してもよいし、カラー画素２０１を構成するＮ種のフィルタ部をそれぞれ有する画素のうち、１つの画素の第１のセンサで検知した信号に基づいて、他の画素の第１のセンサで検知した信号を生成してもよい。   First, as illustrated in FIG. 7, the object 300 is brought into contact with the screen of the liquid crystal display panel 11, and the position information of the object 300 is acquired by the first detection unit 153 as described above. At this time, the invisible light may be detected by the first sensors 25 of the pixels 101R, 101G, and 101B constituting the color pixel 201 to obtain position information. Alternatively, invisible light is detected using only the first sensor 25 of the pixel 101R, and position information is generated based on the obtained result, assuming that similar detection results are obtained in the other pixels 101G and 101B. May be. In other words, the invisible light in the color pixel 201 may be detected by the pixel 101R. In this way, it may be determined whether an object is detected for each pixel, and position information may be generated, or among the pixels each having N types of filter units constituting the color pixel 201, Based on a signal detected by one sensor, a signal detected by a first sensor of another pixel may be generated.

得られた位置情報を含む信号は画像合成部１５２へ出力される。画像構成部１５２は、物体３００の位置情報に基づいて、物体３００が位置する領域の画素からバックライト１０の可視光線が出射するように、画像信号を生成する。画面に他の画像を表示する場合には、物体３００の位置する領域の画素からバックライト１０の可視光線が出射するように画像信号を修正する。上述したように物体３００の位置する領域では、カラー画素を構成するすべての画素が点灯するよう駆動されるので、白色で表示されることとなる。   The obtained signal including position information is output to the image composition unit 152. Based on the position information of the object 300, the image construction unit 152 generates an image signal so that visible light from the backlight 10 is emitted from the pixels in the region where the object 300 is located. When displaying another image on the screen, the image signal is corrected so that the visible light of the backlight 10 is emitted from the pixel in the region where the object 300 is located. As described above, in the region where the object 300 is located, all the pixels constituting the color pixel are driven to be lit, so that white is displayed.

修正された画像信号はＬＣＤ駆動部１５１に出力され、ＬＣＤ駆動部は画像信号に基づいて、液晶パネル１１を駆動する。   The corrected image signal is output to the LCD driving unit 151, and the LCD driving unit drives the liquid crystal panel 11 based on the image signal.

この駆動により、不可視光線によって物体３００の接触が第１の光センサ２５により検知された画素１０１あるいは物体３００の接触が第１の光センサ２５により検知された画素１０１含むカラー画素２０１において、液晶層１７の配向を変化させ、バックライト１０の可視光が第１の主面１１ａから出射する。つまり、赤、青、緑のフィルタ部を有する画素１０１Ｒ、１０１Ｂ、１０１Ｇから光が出射し、図１０に示すように可視光線Ｌ４が物体３００の第１の主面１１ａと接する面に照射される。可視光線Ｌ６が物体の表面で反射する際、表面の画像に応じて、可視光線Ｌ６が吸収される。したがって、反射光Ｒ４は、物体の画像情報を含んでいる。   By this driving, in the pixel 101 in which the contact of the object 300 is detected by the first optical sensor 25 by the invisible light or the color pixel 201 including the pixel 101 in which the contact of the object 300 is detected by the first optical sensor 25, the liquid crystal layer 17, the visible light of the backlight 10 is emitted from the first major surface 11a. That is, light is emitted from the pixels 101R, 101B, and 101G having the red, blue, and green filter portions, and the visible light L4 is irradiated onto the surface that contacts the first main surface 11a of the object 300 as shown in FIG. . When the visible light L6 is reflected by the surface of the object, the visible light L6 is absorbed according to the image on the surface. Therefore, the reflected light R4 includes image information of the object.

反射光Ｒ４は、それぞれ可視光線Ｌ６が出射した画素に設けられたフィルタ部を透過して第２のセンサ２２によって検知される。第２の検出部１５４は検出した信号に基づき、二次元画像情報を生成する。これにより、物体の画像情報を取得することができる。   The reflected light R4 is detected by the second sensor 22 through the filter unit provided in each pixel from which the visible light L6 is emitted. The second detection unit 154 generates two-dimensional image information based on the detected signal. Thereby, the image information of the object can be acquired.

図１１（ａ）から図１１（ｃ）を参照して、液晶表示パネル１１の画面に接触する物体の画像を取り込む動作をより具体的に説明する。   With reference to FIG. 11A to FIG. 11C, the operation of capturing an image of an object that contacts the screen of the liquid crystal display panel 11 will be described more specifically.

図１１（ａ）に示すように、たとえば人物が写っているサンプル画像３５０ｂがフレームの画像３５０ａに挿入された画像が、液晶表示装置１００の画面３５０に表示されており、液晶表示装置１００を用いて、ユーザの写真を画像データとして取り込み、取り込んだ画像をサンプル画像３５０ｂと置き換え、フレームの画像３５０ａと合成する操作を行う。   As shown in FIG. 11A, for example, an image in which a sample image 350b in which a person is photographed is inserted into a frame image 350a is displayed on a screen 350 of the liquid crystal display device 100, and the liquid crystal display device 100 is used. Then, the user's photograph is captured as image data, the captured image is replaced with the sample image 350b, and an operation of combining with the frame image 350a is performed.

このために、まず図１１（ｂ）に示すように、ユーザの写真３００をその画像面が画面３５０のサンプル画像３５０ｂと対向するように配置する。   For this purpose, first, as shown in FIG. 11 (b), the user's photograph 300 is arranged so that its image plane faces the sample image 350 b on the screen 350.

液晶表示装置１００は、不可視光線を用いて写真３００の位置情報をまず取得する。そして、写真３００の位置情報に基づき、写真３００が接している領域を白色で表示する。写真３００以外の領域では最初に表示した画像、つまり、フレームの画像３５０ａが示される。このときサンプル画像３５０ｂの位置に対して配置したユーザの写真３００の位置が多少ずれていても、写真３００の位置情報に基づき、白色で表示する領域を決定しているため、写真の位置と白色で表示する領域とは一致している。   The liquid crystal display device 100 first acquires position information of the photograph 300 using invisible light. Then, based on the position information of the photograph 300, the area in contact with the photograph 300 is displayed in white. In an area other than the photograph 300, an image displayed first, that is, a frame image 350a is shown. At this time, even if the position of the photograph 300 of the user arranged with respect to the position of the sample image 350b is slightly shifted, the area to be displayed in white is determined based on the position information of the photograph 300. It matches the area displayed by.

次に、液晶表示装置１００は、画面から出射した白色光の写真３００による反射光を検出し、これにより、ユーザの写真３００の二次元画像情報を取得する。得られた二次元画像情報は、たとえば図１１（ｃ）に示すように、そのまま、フレーム画像３５０ａと合成し、フレーム画像３５０ａとユーザの写真を取り込んだ画像３５０ｄを一緒に表示することができる。   Next, the liquid crystal display device 100 detects reflected light from the white light photograph 300 emitted from the screen, and thereby acquires two-dimensional image information of the user's photograph 300. For example, as shown in FIG. 11C, the obtained two-dimensional image information can be combined with the frame image 350a as it is, and the frame image 350a and the image 350d incorporating the user's photograph can be displayed together.

このように本実施によれば写真の位置を検出して画像を取り込む領域を決定するため、画像の取り込みに際してトリミングが不要となる。また、液晶表示装置の画面上において、画像を取り込む領域以外の領域には、画像を取り込む際にも任意の画像を表示しておくことが可能である。   As described above, according to this embodiment, the position of the photograph is detected to determine the area into which the image is to be captured, so that trimming is not required when capturing the image. In addition, on the screen of the liquid crystal display device, it is possible to display an arbitrary image even when an image is captured in an area other than the area where the image is captured.

また、物体の位置を検出するために用いる不可視光線および画像の取り込みに用いる可視光線を液晶表示装置のバックライトから出射させることができるため、省スペースかつ低コストで画面に接触した複数の物体の位置情報を取得し、画像の取り込みも可能な液晶表示装置が実現する。   In addition, since invisible light used for detecting the position of an object and visible light used for capturing an image can be emitted from the backlight of the liquid crystal display device, a plurality of objects in contact with the screen can be saved in a small space. A liquid crystal display device capable of acquiring position information and capturing an image is realized.

上述の例では、静止した画像を取り込んでいるが、物体は移動していてもよいし、物体の画面に接する部分が時間とともに変化してもよい。たとえば、青や赤など任意の彩色の毛を有する毛筆を用いて、本発明の液晶表示装置の画面に文字を書くと、画面に接触した毛の一本ごとの位置および毛の色を動画として取り込むことができる。取得した動画をその画面あるいは他の画像表示装置の画面にリアルタイムで表示させることによって、「色付きの毛筆文字」を表示することができる。   In the above-described example, a still image is captured, but the object may be moving, or the portion of the object that contacts the screen may change with time. For example, when writing characters on the screen of the liquid crystal display device of the present invention using a brush with arbitrarily colored hair such as blue and red, the position and color of each hair in contact with the screen is converted into a movie. Can be captured. By displaying the acquired moving image on the screen or the screen of another image display device in real time, “colored brushstroke characters” can be displayed.

また、ペン先に２次元バーコードを記したペンを用いて、本発明の液晶表示装置の画面で線画を描くと、バーコードを画像として取り込むことができる。このバーコードの持つ情報を処理し、得られた情報に、たとえば、所定の画像を対応させておけば、バーコードを検出した位置に所定の画像を表示させることができる。つまり、取り込んだ画像を表示させるだけではなく、画像から得られる情報に基づき、他の画像をリアルタイムで表示させることもできる。   Further, when a line drawing is drawn on the screen of the liquid crystal display device of the present invention using a pen in which a two-dimensional barcode is written at the pen tip, the barcode can be captured as an image. If the information held by the barcode is processed and a predetermined image is associated with the obtained information, for example, the predetermined image can be displayed at the position where the barcode is detected. In other words, not only the captured image is displayed, but also other images can be displayed in real time based on information obtained from the image.

なお、上記実施形態において、液晶表示装置はカラー液晶表示パネルを備えていたが、液晶表示パネルは白黒表示を行うものであってもよい。   In the above embodiment, the liquid crystal display device includes a color liquid crystal display panel, but the liquid crystal display panel may perform monochrome display.

本発明は、画面に情報入力機能が設けられた液晶表示装置を備えた種々の機器に用いることができる。特に、ビデオカメラ、カーナビゲーションシステムなどのＡＶ機器や、多機能な産業用の製造機器へ好適に用いることができる。   The present invention can be used for various devices including a liquid crystal display device having an information input function on a screen. In particular, it can be suitably used for AV equipment such as a video camera and a car navigation system, and multifunctional industrial manufacturing equipment.

（ａ）および（ｂ）は、本発明による液晶表示装置の液晶パネルを構成する画素の断面構造をそれぞれ模式的に示している。(A) And (b) has each shown typically the cross-section of the pixel which comprises the liquid crystal panel of the liquid crystal display device by this invention. 図１に示す画素の平面構造を模式的に示している。2 schematically shows a planar structure of the pixel shown in FIG. １カラー画素の平面構造を模式的に示している。1 schematically shows a planar structure of one color pixel. １カラー画素の他の平面構造を模式的に示している。The other planar structure of 1 color pixel is shown typically. カラー画素の配置を説明する平面図である。It is a top view explaining arrangement | positioning of a color pixel. 液晶表示装置の構造を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of a liquid crystal display device. 画面に接触した物体の位置検知を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the position detection of the object which contacted the screen. 画面に接触した物体の位置検知を説明する他の断面図である。It is another sectional view explaining position detection of an object which touched the screen. 画面に接触した物体の位置検知を説明する平面図である。It is a top view explaining the position detection of the object which contacted the screen. 画面に接触した物体の画像情報の取得を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining acquisition of the image information of the object which contacted the screen. （ａ）〜（ｃ）は、画像取り込み動作の一例を説明する図である。(A)-(c) is a figure explaining an example of image taking-in operation | movement.

符号の説明Explanation of symbols

１０ バックライト
１１ 液晶表示パネル
１３、２０ 偏光板
１４ カラーフィルタ
１５ 対向電極
１９ 画素電極
１６、１８ 配向膜
１７ 液晶層
２１、２４ スペーサ
２２ 第２のセンサ
２３、２６ BM膜
２５ 第１のセンサ
１００ 液晶表示装置
１０１画素
２０１カラー画素 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Backlight 11 Liquid crystal display panel 13, 20 Polarizing plate 14 Color filter 15 Counter electrode 19 Pixel electrode 16, 18 Orientation film 17 Liquid crystal layer 21, 24 Spacer 22 Second sensor 23, 26 BM film 25 First sensor 100 Liquid crystal Display device 101 pixels 201 color pixels

Claims (10)

不可視光線および可視光線を出射するバックライトと、
第１および第２の主面を有し、前記第２の主面側に前記バックライトが位置するよう配置された液晶表示パネルであって、前記不可視光線を検出する第１のセンサをそれぞれ有し、二次元的に配置された複数の画素を含む液晶表示パネルと、
を備え、前記バックライトから出射し、前記液晶表示パネルを透過した不可視光線が前記液晶表示パネルの第１の主面に接触あるいは近接した物体により反射することにより得られる反射光を前記第１のセンサで検出することにより、前記第１の主面上における前記物体の位置情報を取得する液晶表示装置。 A backlight that emits invisible and visible light; and
A liquid crystal display panel having a first main surface and a second main surface, wherein the backlight is disposed on the second main surface side, each having a first sensor for detecting the invisible light. A liquid crystal display panel including a plurality of pixels arranged two-dimensionally;
And the reflected light obtained by reflecting the invisible light emitted from the backlight and transmitted through the liquid crystal display panel by an object in contact with or close to the first main surface of the liquid crystal display panel. A liquid crystal display device that acquires position information of the object on the first main surface by detecting with a sensor. 前記画素は、可視光線を検出する第２のセンサをさらに含む請求項１に記載の液晶表示装置。   The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the pixel further includes a second sensor that detects visible light. 前記画素は、液晶層と、前記液晶層を挟む一対の偏光板とを含み、前記偏光板は、可視光線を偏光し、不可視光線を偏光しない、請求項１または２に記載の液晶表示装置。   The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the pixel includes a liquid crystal layer and a pair of polarizing plates sandwiching the liquid crystal layer, and the polarizing plate polarizes visible light and does not polarize invisible light. 前記画素は、画素電極および前記画素電極と向き合う対向電極とを有し、前記第１のセンサは前記対向電極および画素電極が設けられた領域外の領域に設けられている請求項１から３のいずれかに記載の液晶表示装置。   4. The pixel according to claim 1, wherein the pixel includes a pixel electrode and a counter electrode facing the pixel electrode, and the first sensor is provided in a region outside the region where the counter electrode and the pixel electrode are provided. The liquid crystal display device according to any one of the above. 前記液晶パネルは、異なる波長領域の光を透過するＮ種（Ｎは２以上の整数）以上のフィルタ部が複数設けられたカラーフィルタを含み、隣接するＮ個の画素ごとにそれぞれ前記Ｎ種のフィルタ部を含み、カラー画素を構成している請求項１から４のいずれかに記載の液晶表示装置。   The liquid crystal panel includes a color filter provided with a plurality of N or more (N is an integer of 2 or more) filter portions that transmit light in different wavelength regions, and each of the N types of adjacent N pixels has the N types of color filters. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the liquid crystal display device includes a filter unit and constitutes a color pixel. 前記カラーフィルタは赤、青、緑の三種のフィルタ部が複数設けられている請求項５に記載の液晶表示装置。   The liquid crystal display device according to claim 5, wherein the color filter is provided with a plurality of three types of filter portions of red, blue, and green. 前記フィルタ部は、前記対向電極および画素電極が設けられた領域および前記第２のセンサが設けられた領域を覆っている請求項５に記載の液晶表示装置。   The liquid crystal display device according to claim 5, wherein the filter section covers a region where the counter electrode and the pixel electrode are provided and a region where the second sensor is provided. 前記画素の第１のセンサで検出した信号から前記物体の位置情報を生成する第１の検出部と、
前記物体の位置情報に基づいて、前記物体が位置する領域の画素から前記バックライトの前記可視光線が出射するように、前記液晶表示パネルに表示すべき画像信号を修正する画像合成部と、
前記画像合成部から得られる出力に基づいて前記液晶表示パネルを駆動する駆動部と、
前記各画素の第２のセンサで検出した信号から２次元画像情報を生成する第２の検出部と、
をさらに備える請求項５から７のいずれかに記載の液晶表示装置。 A first detection unit that generates position information of the object from a signal detected by a first sensor of the pixel;
An image composition unit for correcting an image signal to be displayed on the liquid crystal display panel so that the visible light of the backlight is emitted from a pixel in a region where the object is located based on the position information of the object;
A drive unit for driving the liquid crystal display panel based on an output obtained from the image synthesis unit;
A second detector that generates two-dimensional image information from a signal detected by the second sensor of each pixel;
The liquid crystal display device according to claim 5, further comprising: 前記第１の検出部は、前記各カラー画素を構成するＮ個の画素のうち、１つ画素の第１のセンサで検出した信号に基づいて前記カラー画素の他の画素の第１のセンサで検出した信号を生成する請求項８に記載の液晶表示装置。   The first detection unit is a first sensor of another pixel of the color pixel based on a signal detected by a first sensor of one pixel among the N pixels constituting each color pixel. The liquid crystal display device according to claim 8, wherein the detected signal is generated. 前記バックライトは、可視光線を出射する可視光光源と不可視光線を出射する不可視光光源とを含み、
前記不可視光光源は所定の周期で駆動され、前記第１のセンサから得られる検出信号が前記所定の周期と一致する場合に前記物体の位置情報を取得する請求項１に記載の液晶表示装置。
The backlight includes a visible light source that emits visible light and an invisible light source that emits invisible light,
The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the invisible light source is driven at a predetermined cycle, and the position information of the object is acquired when a detection signal obtained from the first sensor coincides with the predetermined cycle.
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