JP2009139597A - 表示装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】表示部(液晶パネル200)と、照明部(バックライト300)と、複数の集光レンズ60Aと、複数の受光素子(フォトダイオードPD)とを有する。液晶パネル200は、画素(PIX)が形成される画素領域とフォトダイオードPDが形成されるセンサ領域とを有する。集光レンズ60Aは、センサ領域に対応した液晶パネル200の箇所にそれぞれ形成され、バックライト300からの光を液晶パネル200内で焦点(FP)を合わせて集光し、液晶パネル200の他方面に到達させる。フォトダイオードPDは、センサ領域のそれぞれに対応する、液晶パネル200内の箇所に配置され、他方面側で反射した光を受光する。
【選択図】図6
Description
ディスプレイ装置の薄型化に伴って、映像や文字情報等の表示という本来の機能に加えて、ユーザの指示等を入力する入力装置等の機能を併せ持つ多機能化が要求されている。この要求に応えるものとして、ユーザの指やスタイラスペン(いわゆるタッチペン等)が表示画面に接触または接近したことを検出するディスプレイ装置が知られている。
しかしながら、タッチパネルの付加が表示パネルの薄型化に不利であり、コスト増の要因になる。特に抵抗膜方式のタッチパネルは、ある程度の強さで画面を押さないと抵抗値変化が検出できず、そのために表示面を歪ませることになる。また抵抗膜方式のタッチパネルは1点検出が原則であり、用途が限られる。
これに対し、特許文献2に記載された表示装置は、液晶(または有機EL)表示パネル内に非可視光に感度をもつ受光素子(以下、光センサという)を有している。液晶表示パネルの場合、液晶表示パネルの一方の主面(背面)側にバックライトが配置されている。バックライトからの光は、可視光成分と非可視光成分を含んでおり、液晶表示パネルを透過する際に液晶層で、入力される映像信号に応じた変調を受けて、他の主面(前面)から出射される。この出射される光(出射光)の可視光成分に対する変調によって、所定の画像表示が行われる。
特許文献1に記載された表示装置は、人の指やスタイラスペン等の被検出物で反射された光を、可視光と非可視光の両方で検出できる構成となっている。
ただし、迷光は、表示パネル内を光が透過する途中で、被検出物に到達する前に表示パネル内で回り込んで受光素子に達する光であるため、遮光層やゲート電極による遮光では、ノイズとなる迷光の受光素子への入射を十分に阻止できない。
これらの欠点は、特許文献1および特許文献2に示されている液晶表示装置に限らず、有機EL表示装置、電子遊動を用いた表示装置など、他の表示装置にも共通する。
前記表示部は、画素が形成される画素領域と受光素子が形成されるセンサ領域とが表示部内で規則的に決められている。
前記照明部は、前記表示部の一方面側から前記表示部に対し光を出射して照明する。
前記複数の集光レンズは、前記センサ領域に対応した、前記表示部の箇所にそれぞれ形成され、前記照明部からの前記光を前記表示部内で焦点を合わせて集光し、前記表示部の他方面に到達させる。
前記複数の受光素子は、複数の前記センサ領域のそれぞれに対応する、前記表示部内の箇所に配置され、前記表示部の他方面側で反射した光を受光する。
第2形態に関わる表示装置において、前記複数のセンサ領域の各々は、前記受光素子と、前記受光素子の読み出し回路と、前記受光素子および前記読み出し回路に対する電圧供給線および信号線となる複数の配線層と、前記受光素子、前記複数の配線層が形成されていない開口部と、を備え、対応する前記センサ領域内の前記開口部内をレンズ中心軸が通るように、前記複数の集光レンズの各々が配置されている。
第3形態に関わる表示装置において、前記複数のセンサ領域の各々は、前記受光素子と、前記受光素子の読み出し回路と、前記受光素子および前記読み出し回路に対する電圧供給線および信号線となる複数の配線層と、前記受光素子、前記複数の配線層が形成されていない開口部と、を備え、前記配線層が埋め込まれている階層内の前記開口部に相当する部分で焦点が合うように、対応する前記集光レンズが形成され、かつ、配置されている。
第4形態に関わる表示装置において、前記受光素子は、非可視光に感度をもつ光センサである。
第5形態に関わる表示装置は、前記集光レンズが複数形成され、当該複数の集光レンズの各々が、前記受光素子に対応した箇所のみに形成されている。
第6形態に関わる表示装置は、前記集光レンズが複数形成されたレンズアレイを有し、前記レンズアレイの各集光レンズは、前記センサ領域に対応した箇所に形成されている。
第7形態に関わる表示装置は、前記集光レンズが複数形成された第1および第2レンズアレイを有し、前記第2レンズアレイの各集光レンズは、前記センサ領域に対応した箇所で、前記表示部内に焦点が合うように形成され、前記第1レンズアレイの各集光レンズは、前記画素領域に対応した箇所で、前記第2レンズアレイより長い焦点距離を有する。
第8形態に関わる表示装置は、複数色の光を色ごとに選択的に透過させるカラーフィルタを有し、前記カラーフィルタの前記複数色に対応する数の複数の画素が形成される前記画素領域と、非可視光に感度をもつ光センサを含む前記センサ領域とが、前記表示部の各表示ライン内で所定の割合で繰り返し配置されている。
第3形態によれば、迷光となる光成分の発生が配線層の反射による場合を想定して、配線層が埋め込まれている階層の間の開口部に相当する部分に焦点が合うように、集光レンズが形成され(形状や材質が決められ)、かつ、配置されている。
反射光は、被検出物の形状に応じて、あるいは、配線層等で反射される成分があるため、通常、被検出物の大きさより広がって表示部内を伝わる。反射光の一部が、被検出物に近い少なくとも1つの受光素子に到達する。少なくとも1つの受光素子からは、受光した光の光量に応じた出力が得られる。
反射光を受光した受光素子が複数の場合、最大光量を受光した受光素子の配置位置から被検出物の位置が特定できるとともに、複数の受光素子の出力から、被検出物の大きさも検出できる。
第7形態では、第1および第2レンズアレイを有し、そのうち第2レンズアレイがセンサ領域に対応した集光レンズをもち、焦点が表示部内に合うような焦点距離の設定になっている。一方、第2レンズアレイがもつ集光レンズは、物体検出ではなく画像表示の観点から、より平行な光を出射する必要があるため、その焦点距離は第1レンズアレイの集光レンズがもつ焦点距離より長く設定されている。
図1に、透過型液晶表示装置の概略的な全体構成図を示す。
図1に図解する液晶表示装置100は、「表示部」としての液晶パネル200と、「照明部」としてのバックライト300と、データ処理部400とを有する。
カラーフィルタ基板202の液晶層203側の面に、カラーフィルタ204が形成されている。
図1に、有効表示領域PAに光センサ部1がマトリクス状に配置されている液晶パネル200の一断面を示している。図1において、複数(ここでは5個のみ表示)の光センサ部1が等間隔に配置1が等間隔に配置されている。光センサ部1は、位置検出のためには一方向で5個より十分多い数が必要であり、図1は図示の便宜上、光センサ部1の表示数を5個と少なくしている。位置検出の機能を有効表示領域PAの一部に限定する場合は、その限定された表示領域に光センサ部1が規則的に配置される。
画素の配置領域には、図1で図示していないが、画素構成に応じて、画素電極と対向電極間の液晶容量を補助する補助容量、画素電極への印加電位を、入力される映像信号の電位に応じて制御するスイッチング素子等も形成される。
図1に例示するバックライト300は、光源301と、光源301から照射された光を拡散することよって面状の光に変換する導光板302とを有している。バックライト300は、導光板302に対する光源301の配置位置に応じて、サイドライト型、直下型などがあるが、ここではサイドライト型を例示する。
光源301は、例えば、冷陰極管ランプにより構成されている。具体的には、光源301は、ガラス管内の低圧水銀蒸気中のアーク放電により発生する紫外線を蛍光体で可視光線に変換して放射する。なお、光源301は、冷陰極管ランプに限定されず、例えば、LEDやEL素子によって構成されてもよい。
データ処理部400は、その機能を液晶パネル200内外で分けて実装されてもよい。図1ではデータ処理部400が液晶パネル200の外部に、例えば単数または複数のICとして配置される場合を例示する。
画像表示に関し、制御部401が、例えば液晶パネル200内のディスプレイ駆動回路を統括して指示を与えることにより、液晶パネル200の画像表示を制御する。IRセンサの制御に関し、制御部401が、例えば液晶パネル200内のセンサ駆動回路を統括して指示を与えることにより、被検出物の位置(および大きさ)の検出を制御する。ディスプレイ駆動回路やセンサ駆動回路の例は後述する。
バックライト制御に関し、制御部401が、バックライト300の電源部(不図示)に制御信号を供給することによって、バックライト300から出力される照明光の明るさ等を制御する。
図2は、液晶パネル内の駆動回路の構成例を示すブロック図である。
図1にも示すが、有効表示領域PAの周囲に周辺領域CAが存在する。周辺領域CAは、TFTアレイ基板201の有効表示領域PA以外の領域をいう。周辺領域CAには、図2に示すように、有効表示領域PA内のTFTと一括して形成されるTFTを含んで構成された幾つかの機能ブロックにより示される駆動回路が形成されている。
ディスプレイドライバ12は、映像信号のデータ電位をサンプリングしてデータ信号振幅を発生し、列方向の画素で共通な信号線にデータ信号振幅を排出する等の機能を有する回路である。
センサドライバ13は、所定の密度で画素の配置領域内に分散配置された光センサ部1に対し、垂直ドライバ11と同様な制御線の走査と、制御線の走査に同期してセンサ出力(検出データ)の収集を行う回路である。
スイッチアレイ14は、複数のTFTスイッチから構成され、ディスプレイドライバ12によるデータ信号振幅の排出制御と、表示部10からのセンサ出力の制御を行う回路である。
DC/DCコンバータ15は、入力される電源電圧から、液晶パネル200の駆動に必要な電位の各種直流電圧を発生する回路である。
既に述べたように、画素と光センサ部とは有効表示領域PA内で規則的に配置される。その配置の規則は任意であるが、複数の画素と1つの光センサ部を組として、この組を有効表示領域PA内にマトリックス状に配置するとよい。
ここでは、R,G,Bの3画素と1つの光センサ部1を1組とする配置例を説明する。
図3に図解するブラックマトリックス21Kは、そのパターンによって4つの開口部を形成している。このうち、3つの画素開口部XAに、3色のフィルタが配置されている。
より詳細に、赤フィルタ21Rと、緑フィルタ21Gと、青フィルタ21Bとが一方向にこの順で配置されている。赤フィルタ21Rと緑フィルタ21Gとの間、緑フィルタ21Gと青フィルタ21Bとの間は、それぞれ、一定幅のブラックマトリックス21Kを介して互いに離れている。3色のフィルタは、同じ画素ラインに配置されるため、その高さ(縦方向のサイズ)を一定としている。
図4(A)に光センサ部1の平面図の一例を、図4(B)に、図4(A)のパターンに対応する光センサ部1の等価回路の一例を示す。
図4(B)に図解する光センサ部1は、3つのトランジスタ(ここではNチャネル型TFT)とフォトダイオードPDとを有する。
3つのトランジスタは、リセットトランジスタTS、アンプトランジスタTA、読み出しトランジスタTRである。
読み出しトランジスタTRは、ドレインがアンプトランジスタTAのソースに接続され、ソースが検出線35に接続され、ゲートがリード制御信号(READ)の供給線(以下、リード制御線)34に接続されている。
図4(A)に示すパターン図において図4(B)に示す素子やノードには同一符号を付しているため、素子間の電気的接続は明らかである。
VDD線31、VSS線32および検出線35は、アルミニウム(AL)の配線層から形成され、リセット線33とリード制御線34はゲートメタル(GM)、例えばモリブデンMoから形成されている。ゲートメタル(GM)はアルミニウム(AL)の配線層より下層に形成される。ゲートメタル(GM)より上層で、アルミニウム(AL)より下層の階層に、ポリシリコン(PS)層が4つ孤立して配置されている。リセットトランジスタTS、読み出しトランジスタTR、アンプトランジスタTAおよびフォトダイオードPDは、それぞれPS層を有している。
これに対し、フォトダイオードPDでは、PS層からなる薄膜半導体層36の一方と他方にP型とN型の逆導電型の不純物が導入されているためダイオード構造となっている。P型の不純物領域が、フォトダイオードPDのアノード(A)領域あるいはストレージノードSNを構成する。N型の不純物領域が、フォトダイオードPDのカソード(K)領域を構成し、コンタクトを介して上層のVDD線31と接続されている。
図5には、TFTアレイ基板201を基体として形成された画素電極40と、各種配線と、スイッチング素子SWと、それらの接続が示されている。
画素電極40は、コンタクト41を介して下層のアルミニウム(AL)等からなる内部配線42と接続されている。内部配線42が、ポリシリコン(PS)からなるスイッチング素子SWの薄膜半導体層43に形成されたソースとドレインの一方に接続されている。薄膜半導体層43のソースとドレインの他方に、アルミニウム(AL)からなる信号線45が接続されている。薄膜半導体層43の下層に交差する垂直走査線44が、モリブデン(Mo)等のゲートメタル(GM)から形成され、信号線45と直交する向きに配置されている。
ここで液晶層203は、ネマチック液晶で構成される。TFTアレイ基板201およびCF基板202の外側面に接着剤を介して密着状態で設けられている第1の偏光板206と第2の偏光板207は、クロスニコル状態で設けられる。
信号線45および垂直走査線44(ゲートメタル(GM))の材料としては、アルミニウム(Al)、モリブデン(Mo)、クロム(Cr)、タングステン(W)、チタン(Ti)、鉛(Pb)、これらの複合層(例えば、Ti/Al)、または、これらの合金層を用いることが可能である。
図6を用いて、主に光センサ部1の断面構造について説明する。
薄膜半導体層36は、コントロールゲートCGの上方にI領域(PIN構造の真性半導体領域)が位置し、その両側に、P+領域からなるアノード(A)領域と、N+領域からなるカソード(K)領域とが位置する。なお、PDN構造の場合、I領域に代えてD領域(N−領域)が形成される。
K領域は第1層間絶縁膜51内に形成されるコンタクトプラグ54によって、第1層間絶縁膜51上に形成されるVDD線31と接続されている。A領域は図示の箇所でアンプトランジスタTAのゲート電極と接続される(図4(A)参照)。
第1層間絶縁膜51上には、VDD線31から離れた位置に、検出線35とVSS線32が並んで配置されている。
平坦化膜52の上に、共通電位で電位固定される共通電極55が形成されている。共通電極55は、画素(PIX)の形成領域における平坦化膜52の上に形成され、画素電極40との間に印加される電圧によって、液晶に印加する電界を変化させるための電極である。光センサ部1には画素電極がないため液晶への印加電界は制御できないが、共通電極55により液晶を固定する役割がある。共通電極55は透明電極層(TE)により形成されるため光を透過できる。
図6において、カラーフィルタ204は、光センサ部1と画素(PIX)との境界部にブラックマトリックス21Kが形成され、2つのブラックマトリックス21Kの間にセンサ開口部SAが設けられている。一方、図6に示す範囲の画素(PIX)には、画素開口部XAに形成されたフィルタ21(21R,21G,21G)の何れかが示されている(図3参照)。
図7(A)にPIN構造のフォトダイオードPDを、図7(B)にPDN構造のフォトダイオードPDを、それぞれ示す。
受光感度を有する領域が、PIN構造(図7(A))では不純物が導入されていないI領域であり、PDN構造(図7(B))ではN型不純物が低濃度に導入されたD領域(N−領域)である。
本実施形態では、PIN構造、PDN構造のいずれも採用可能である。
非可視光は、例えば、赤外光または紫外光を含む。なお、国際照明委員会(CIE:Commission International de 1' Eclairage)では、紫外光(これも非可視光の一例である。)と可視光との波長の境界は360[nm]〜400[nm]、可視光と赤外光との波長の境界は760[nm]〜830[nm]としている。ただし、実用的には、350[nm]以下の波長を紫外光、700[nm]以上の波長を赤外光としてもよい。ここでは非可視光の波長範囲を350[nm]以下、700[nm]以上とする。ただし、本実施形態において、非可視光の波長の境界は、上記360[nm]〜400[nm]、760[nm]〜830[nm]の範囲内で任意に規定してよい。
非可視光が、これらの配線(但し、透明電極を除く)や電極に当たって反射すると、非可視光のパネル前面側に到達する光量が減少するだけでなく、パネル前面側に到達する前に受光素子側に戻される迷光の割合が増える。
ここで「開口部」は、図4(A)の例では破線で示す部分であり、光の透過通路の最大の箇所である。つまり、光センサ部1を上面視から透視したときに、素子や配線などの光を反射する部材が形成されていない箇所で、さらに、ブラックマトリックス21Kその他の遮光層が存在しない光の通過可能範囲の最大のものを「開口部」という。
同様な理由から、画素(PIX)のスイッチング素子SWの前面側も遮光されている。
不図示の遮光層も考慮して、遮光層が上面視で存在しない光センサ部内の範囲に「開口部」が規定される。
これにより、配線間を通る光の径が、配線に光が反射されないように小さくなり、その分、迷光の発生が防止または抑制される。
次に、液晶表示装置100の概略的な動作の一例を説明する。
液晶パネル200の背面側に設置されたバックライト300からの照明光は、レンズアレイ60から液晶パネル200内に入射され、第1の偏光板206、TFTアレイ基板201、液晶層203、カラーフィルタ204、カラーフィルタ基板202、および、第2の偏光板207を、この順で透過して、前面から外部に出射される。
この透過の最中に照明光は偏光や変調を受けて偏波面や光強度等が変化する。
集光レンズ60Aに入射した光は、液晶パネル200内で焦点が合うように集光されてから、集光レンズ60Aから出射される。一方、集光レンズ60A以外のレンズアレイ部分は、例えば平行平板のレンズ部材からなるため、その部分に入った光は集光や拡散されることなくレンズアレイ60から出射される。
一般に、TFTアレイ基板201には配線や素子、その接続部位(コンタクト部等)が多数形成されているため、光が集光されていないと、多少なりとも反射が生じ光の減衰は免れ得ない。
本実施形態では、このような光の減衰(透過効率の低下)を防止するために、少なくとも、光センサ部1が設けられている箇所に集光レンズ60Aを形成している。
光センサ部1を通過する光は、画素を透過する光のような、電気信号による変調を受けることなく、そのまま液晶パネル200から出射される。
指またはスタイラスペン等の被検出物が表示画面に接触または近接すると、液晶パネル200から出射される光が、被検出物で反射され液晶パネル200内に戻される。この戻された光(反射光)は、液晶パネル200内の層界面や配線等の反射物で屈折や反射を繰り返すため、一般に、反射光は液晶パネル200で広がって進む。よって、被検出物の大きさにもよるが、反射光は、複数の光センサ部1の少なくとも1つに到達する。
図8に、図6に対する変形例を示す。変形例1では、図1が当該変形例1に対応してレンズアレイが構成されている点を除き、他の図2〜図5および図7はほぼそのまま適用される。
画素(PIX)では、混色防止のためにはバックライト300(図1参照)からの照射光は平行光か、拡散光でも、混色防止のために余り拡散の程度は大きくできない。そこで、集光レンズ61の焦点距離は比較的長くする必要がある。
変形例1では、集光レンズ61と集光レンズ60Aが1つのレンズアレイ60に形成されている。
図8に示す集光レンズ61を、集光レンズ60Aが形成されているレンズアレイ60と別のレンズアレイ(不図示)に形成してもよい。
特に集光レンズ61および集光レンズ60Aを同一のレンズアレイに形成することが難しい場合、このような2つのレンズアレイに分けて集光レンズ61と集光レンズ60Aを形成するとよい。
2つのレンズアレイを用いる場合、集光レンズ61と集光レンズ60Aの、液晶パネル200の厚さ方向の位置を変えることができるので、より光利用効率が高い焦点FPの位置制御においてレンズ配置の自由度が増すという利点がある。
変形例3では、非可視光を受光する受光素子としてのフォトダイオードPDの他に、可視光を主成分とする外光を検出し、その検出結果に応じてバックライト300から出力される光の強度を制御する例を示す。変形例3において、変形例1または変形例2との重複適用が可能である。変形例3では、図1〜図7(または図8)が適用される。
外光センサを有効表示領域PA内に配置する場合、外光センサを、非可視光を受光する光センサ(フォトダイオードPD)と同様にマトリクス状に配置することができる。この場合、各外光センサを、周囲に存在する複数の光センサから等距離の位置に配置する。例えばフォトダイオードPDと外光センサとが、有効表示領域PAの平面視で市松模様を形成するようにするとよい。
市松模様でなくとも、外光センサを等間隔で配置してよい。このほか、外光センサを、有効表示領域PAの四隅付近に配置する、有効表示領域PAの外側辺のうち、少なくとも1辺に近い位置に並べて配置するなど、配置と数に制限はない。
なお、フォトダイオードPDにおいてもアモルファスシリコンまたは微結晶シリコンを薄膜半導体層の材料に用い得ることは既に述べたが、この場合の薄膜半導体層と、外光センサの薄膜半導体層とは、エネルギーバンドギャップが違うため赤外の吸収特性が異なるように形成されたものを使用する。ただし、可視光センサおよび光センサとして、エネルギーバンドギャップが異なり感度が多少低いが、ポリシリコンまたは結晶シリコンを薄膜半導体層の材料に用いることは可能である。
これにより、外光センサによって得られた受光データにおいて、受光した光の強度が大きい場合には、バックライト300が、より大きな強度の照明光を照射するように制御される。受光した光の強度が小さい場合には、バックライト300が、より小さな強度の照明光を照射するように制御される。
また、暗闇等の外光の強度が極めて低い状態においては、表示パネルの表面での反射光による画質低下(コントラスト低下)は発生せず、バックライトの発光強度を落として、表示装置の表面輝度を下げることが可能となり、これにより、バックライトの消費電力を削減することができる。
本変形例3では、このような画質低下(コントラスト低下)と消費電力の削減を、外光量の変化に応じて適応的に制御できる利点がある。
よって図9からは、外光センサを有効表示領域PA内に配置するほうが望ましいことが分かる。
図10に示す画面は、マトリックス状に細かく配置された複数の光センサ部の各出力を、検出(白)と非検出(黒)のドット表示として、それを画面上でマッピングしたものである。
図10からも、外光センサを有効表示領域PA内に配置したほうが、検出精度が高いことが分かる。
本実施形態およびその変形例1〜3において、非可視光として赤外線(IR光)を主として説明に用いたが、紫外線であってもよい。
本実施形態およびその変形例1〜4は、液晶表示装置に限らず、有機EL表示装置などの自発光型表示装置、電子ペーパーに応用可能な電子遊動を用いた表示装置などに広く適用できる。
電子遊動を用いた表示装置は、画素電極と対向基板(透明基板)に備えられる共通電極との間に、電子インクを備える。電子インクは、図1における液晶層203に代わるもので、液体中に懸濁する、正に帯電した白の粒子と負に帯電した黒の粒子とを有する複数のマイクロカプセルを備える。電子遊動は、画素電極と共通電極間に印加される電界が正の場合と負の場合で、画素電極側と共通電極側に移動する粒子が白と黒で反転し、透明基板側に移動する白の粒子の割合が多いときに画素が明るく観測者から見えることを利用して、入力データに応じた画素の階調表示を可能とする。このため、液晶層203の光変調の仕方以外は、上記の実施形態の説明がほぼ同様に適用できる。
一方、有機EL表示装置は、バックライトが不要で、表示パネル内で画素ごとに積層された有機材料膜自体が、印加する電界の大きさに応じた輝度で発光する現象を利用している。したがって、集光レンズは、例えば層内レンズ層により形成することが望ましい。それ以外は、上記の実施形態の説明がほぼ同様に適用できる。
実施形態およびその変形例1〜5は、以下の各種製品の文字や画像の表示部品と適用できる。
具体的には、テレビジョン受像装置、パーソナルコンピュータ等のモニタ装置、携帯電話、ゲーム機、PDAなどの映像再生機能を持つモバイル機器、スチルカメラやビデオカメラ等の撮影装置、カーナビゲーション装置などの車載機器などに、上記実施形態およびその変形例1〜5が適用可能である。
また、非可視光として赤外線を使用する場合、人間の体温の分布を赤外線として検知することが可能となる。このため、人の指の静脈認証における赤外線の有効利用に本発明が適用できる。
この場合、液晶パネル200に変えてバックライトからの光を透過する静脈認証パネルを備え、静脈認証パネルの表面に人の指が接触した状態で赤外線をバックライトから照射し、反射した赤外線に基づいて静脈認証を行う手段を備える。
表示パネルの前面側に配置する、2層導電性フィルムもしくは薄型ガラスを有する抵抗式や静電容量式のタッチパネルが必要でなくなる。つまり、タッチパネルの機能を表示パネル内に具備する「インセルタッチパネル」が実現できる。このため、表示装置のコンパクト化、特に薄型化が達成できる。
変形例2では、光利用効率が高い焦点の位置制御においてレンズ配置の自由度が増す。
変形例3では、可視光による外光検知を表示装置の表示領域で実施することが可能となる。とくに外光センサを有効表示領域内に配置した場合、外光センサを表示領域外に配置する方式に比べて、表示装置上の表面輝度をより正確に測定することが可能となり、そのためバックライトの発光強度の制御精度が向上する。
Claims (8)
- 画素が形成される画素領域と受光素子が形成されるセンサ領域とを有する表示部と、
前記表示部の一方面側から光を出射して前記表示部を照明する照明部と、
前記センサ領域に対応した、前記表示部の箇所にそれぞれ形成され、前記照明部からの前記光を前記表示部内で焦点を合わせて集光し、前記表示部の他方面に到達させる複数の集光レンズと、
複数の前記センサ領域のそれぞれに対応する、前記表示部内の箇所に配置され、前記表示部の他方面側で反射した光を受光する複数の受光素子と、
を有する表示装置。 - 前記複数のセンサ領域の各々は、
前記受光素子と、
前記受光素子の読み出し回路と、
前記受光素子および前記読み出し回路に対する電圧供給線および信号線となる複数の配線層と、
前記受光素子、前記複数の配線層が形成されていない開口部と、
を備え、
対応する前記センサ領域内の前記開口部内をレンズ中心軸が通るように、前記複数の集光レンズの各々が配置されている
請求項1に記載の表示装置。 - 前記複数のセンサ領域の各々は、
前記受光素子と、
前記受光素子の読み出し回路と、
前記受光素子および前記読み出し回路に対する電圧供給線および信号線となる複数の配線層と、
前記受光素子、前記複数の配線層が形成されていない開口部と、
を備え、
前記配線層が埋め込まれている階層内の前記開口部に相当する部分で焦点が合うように、対応する前記集光レンズが形成され、かつ、配置されている
請求項1に記載の表示装置。 - 前記受光素子は、非可視光に感度をもつ光センサである
請求項1に記載の表示装置。 - 前記集光レンズが複数形成され、
当該複数の集光レンズの各々が、前記受光素子に対応した箇所のみに形成されている
請求項1に記載の表示装置。 - 前記集光レンズが複数形成されたレンズアレイを有し、
前記レンズアレイの各集光レンズは、前記センサ領域に対応した箇所に形成されている
請求項1に記載の表示装置。 - 前記集光レンズが複数形成された第1および第2レンズアレイを有し、
前記第2レンズアレイの各集光レンズは、前記センサ領域に対応した箇所で、前記表示部内に焦点が合うように形成され、
前記第1レンズアレイの各集光レンズは、前記画素領域に対応した箇所で、前記第2レンズアレイより長い焦点距離を有する
請求項1記載の表示装置。 - 複数色の光を色ごとに選択的に透過させるカラーフィルタを有し、
前記カラーフィルタの前記複数色に対応する数の複数の画素が形成される前記画素領域と、非可視光に感度をもつ非可視光センサを含む前記センサ領域とが、前記表示部の各表示ライン内で所定の割合で繰り返し配置されている
請求項1に記載の表示装置。
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