JP2020098295A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】表示装置の性能を向上させる。【解決手段】表示装置ＤＳＰ１は、前面１０ｆを備える基板１０と、基板１０の前面１０ｆと対向する背面２０ｂを備える基板２０と、基板１０と基板２０との間に配置される液晶層ＬＱと、基板１０の前面１０ｆと、基板２０の背面２０ｂとの間に配置される赤外線センサ３０と、赤外線センサ３０と基板２０との間に配置される部材ＰＳ１と、を有する。部材ＰＳ１は、赤外線センサ３０の受光部３１と対向する面ＰＳｂと、面ＰＳｂと交差する方向に延びる側面ＰＳｓと、を有し、かつ、赤外線を透過する光学特性を備える。【選択図】図６

Description

本発明は、表示装置の技術に関し、赤外線センサを内蔵する表示装置に適用して有効な技術に関する。

特許文献１（特開２０１１−２８０５８号公報）には、表示装置に内蔵されるフォトセンサと重なる位置に赤外線遮光スペーサが配置されている構造が記載されている。特許文献２（特開２０１０−１５２０７２号公報）には、可視光を遮断し、かつ、非可視光を透過するフィルタを含む表示装置が記載されている。特許文献３（特開２０１５−３４９７４号公報）には、外光を検出する外光センサが内蔵された表示装置が記載されている。

特開２０１１−２８０５８号公報 特開２０１０−１５２０７２号公報 特開２０１５−３４９７４号公報

本願発明者は、表示装置の性能向上の一環として、表示装置内に赤外線センサを内蔵させる技術について検討した。赤外線センサに赤外線信号として入射される入力情報の識別信頼性を向上させるためには、赤外線センサの受光部に入射される目的外の光（言い換えればノイズ）を低減する必要がある。

本発明の目的は、表示装置の性能を向上させる技術を提供することにある。

本発明の一態様である表示装置は、第１面を備える第１基板と、前記第１基板の前記第１面と対向する第２面を備える第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に配置される液晶層と、前記第１基板の前記第１面と、前記第２基板の前記第２面との間に配置される赤外線センサと、前記赤外線センサと前記第２基板との間に配置される第１部材と、を有する。前記第１部材は、赤外線を透過する光学特性を備える。

一実施の形態である表示装置の一例を示す表示面側の平面図である。 図１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。 図１に示す表示装置が備える画素周辺の回路構成例を示す回路図である。 図２に示す表示装置の表示領域の拡大断面図である。 図３に示すトランジスタの構造例を示す拡大断面図である。 表示装置が備える赤外線センサの構成例を示す断面図である。 図６に示す赤外線センサ、スペーサ部材、カラーフィルタ膜、および遮光膜の平面的な位置関係を示す拡大平面図である。 図６に示す赤外線センサの配置に関する詳細な構造例を示す拡大断面図である。 図８に示す表示装置に対する変形例を示す拡大断面図である。 図８に示す表示装置に対する他の変形例を示す拡大断面図である。 図１０に対する変形例である表示装置の拡大断面図である。 図１１に示す赤外線センサ、スペーサ部材、カラーフィルタ膜、および遮光膜の平面的な位置関係を示す拡大平面図である。 図７に対する変形例である表示装置の赤外線センサ、スペーサ部材、カラーフィルタ膜、および遮光膜の平面的な位置関係を示す拡大平面図である。 図１３のＡ−Ａ線に沿った拡大断面図である。 図７に対する他の変形例である表示装置の赤外線センサ、スペーサ部材、カラーフィルタ膜、および遮光膜の平面的な位置関係を示す拡大平面図である。 図１５のＡ−Ａ線に沿った拡大断面図である。 図８に示す表示装置に対する他の変形例を示す拡大断面図である。 図２に示すバックライトに含まれる光源の配置例を示す平面図である。 図１８に対する変形例である光源の配置例を示す平面図である。

以下に、本発明の各実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、開示はあくまで一例にすぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一または関連する符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。

また、液晶表示装置は、液晶層の液晶分子の配向を変化させるための電界の印加方向により、大きくは以下の２通りに分類される。すなわち、第１の分類として、表示装置の厚さ方向（あるいは面外方向）に電界が印加される、所謂、縦電界モードがある。縦電界モードには、例えばＴＮ（Twisted Nematic）モードや、ＶＡ（Vertical Alignment）モードなどがある。また、第２の分類として、表示装置の平面方向（あるいは面内方向）に電界が印加される、所謂、横電界モードがある。横電界モードには、例えばＩＰＳ（In-Plane Switching）モードや、ＩＰＳモードの一つであるＦＦＳ（Fringe Field Switching）モードなどがある。以下で説明する技術は、縦電界モードおよび横電界モードのいずれにも適用できるが、以下で説明する実施の形態では、一例として、横電界モードの表示装置を取り上げて説明する。

（実施の形態１）
＜表示装置の表示機能＞
まず、表示装置の構成例について説明する。なお、以下では、表示装置が備える表示機能を担う構成例について先に説明し、その後、赤外線センサの構成例について説明する。図１は、本実施の形態の表示装置の一例を示す表示面側の平面図である。図１では、表示領域ＤＡと周辺領域ＰＦＡの境界、表示領域ＤＡと額縁領域ＦＲＡとの境界、および額縁領域ＦＲＡと透明領域ＴＲＡとの境界のそれぞれを二点鎖線で示している。また、図１では、シール材ＳＬＭが配置される領域をドットパターンで示している。図２は、図１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。後述する図４に示すように、基板１０と基板２０との間には、液晶層ＬＱの他、複数の導電層や絶縁層があるが、図２では図示を省略している。図３は、図１に示す表示装置が備える画素周辺の回路構成例を示す回路図である。図４は、図２に示す表示装置の表示領域の拡大断面図である。図４では、基板１０の厚さ方向（図４に示すＺ方向）における走査信号線ＧＬと映像信号線ＳＬとの位置関係の例を示すため、図４とは異なる断面に設けられた走査信号線ＧＬを点線で示している。図５は、図３に示すトランジスタの構造例を示す拡大断面図である。

図１に示すように、本実施の形態の表示装置ＤＳＰ１は、表示領域ＤＡを有する。表示領域ＤＡには、外部から供給される入力信号に応じて画像が形成される。表示領域ＤＡは、表示面を視た平面視において、表示装置ＤＳＰ１が画像を表示する有効領域である。また、表示装置ＤＳＰ１は、平面視において、表示領域ＤＡの周囲にある周辺領域（非表示領域）ＰＦＡを有する。なお、表示装置ＤＳＰ１は、表示領域ＤＡの周囲に周辺領域ＰＦＡを備えているが、変形例として、周縁部まで表示領域ＤＡになっている表示装置もある。以下で説明する技術は、表示領域ＤＡが、表示装置の周縁部まで広がっているタイプの表示装置にも適用できる。また、図１に示す表示装置ＤＳＰ１の表示領域ＤＡは四角形であるが、表示領域が多角形や円形など、四角形以外の形状であってもよい。例えば、表示領域ＤＡの４つの角部のそれぞれが、ラウンド形状になっている場合がある。

図２に示すように、表示装置ＤＳＰ１は、液晶層ＬＱを介して対向するように貼り合せられた基板１０および基板２０を有している。基板１０と基板２０とは、表示装置ＤＳＰ１の厚さ方向（Ｚ方向）において互いに対向する。基板１０は、液晶層ＬＱ（および基板２０）と対向する前面（主面、面）１０ｆを有する。また基板２０は、基板１０の前面１０ｆ（および液晶層ＬＱ）と対向する背面（主面、面）２０ｂを有する。基板１０は、スイッチング素子（能動素子）としての複数のトランジスタ（トランジスタ素子）Ｔｒ１（図３参照）がアレイ状に配置されたアレイ基板である。また、基板２０は、表示面側に設けられた基板である。基板２０は、アレイ基板に対向配置された基板という意味で、対向基板と言い換えることができる。

また、液晶層ＬＱは、基板１０の前面１０ｆと基板２０の背面２０ｂとの間にある。液晶層ＬＱは、可視光の透過状態を制御する電気光学層である。スイッチング素子（図３に示すトランジスタＴｒ１）を介して液晶層ＬＱの周辺に形成される電界の状態を制御することにより、そこを通過する光を変調する機能を備えている。基板１０および基板２０にある表示領域ＤＡは、図２に示すように液晶層ＬＱと重畳する。

また、基板１０と基板２０とは、シール材（接着材）ＳＬＭを介して接着される。図１に示すように、シール材ＳＬＭは、表示領域ＤＡの周囲を囲むように、周辺領域ＰＦＡに配置される。図２に示すように、シール材ＳＬＭの内側には、液晶層ＬＱがある。シール材ＳＬＭは、基板１０と基板２０との間に液晶を封入するシールとしての役割を果たす。また、シール材ＳＬＭは、基板１０と基板２０とを接着する、接着材としての役割を果たす。

また、表示装置ＤＳＰ１は、光学素子ＯＤ１と、光学素子ＯＤ２と、を有する。光学素子ＯＤ１は、基板１０とバックライト４０との間に配置される。光学素子ＯＤ２は、基板２０の表示面側、すなわち基板２０を挟んで基板１０の反対側に配置される。光学素子ＯＤ１および光学素子ＯＤ２は、それぞれ少なくとも偏光板を含んでおり、必要に応じて位相差板を含んでいてもよい。バックライト４０の構成例は後述する。

また、表示装置ＤＳＰ１は、基板２０の表示面側を覆う、カバー部材ＣＶＭ（図２参照）を備えている。カバー部材ＣＶＭは、基板２０の背面（面）２０ｂの反対側の前面（面）１０ｆに対向する。言い換えれば、カバー部材ＣＶＭは、基板２０の背面（面）２０ｂの反対側の前面（面）２０ｆに対向する。基板２０は、Ｚ方向において、カバー部材ＣＶＭと基板１０の間にある。カバー部材ＣＶＭは、基板１０、２０や光学素子ＯＤ２を保護する保護部材であって、表示装置ＤＳＰ１の表示面側に配置されている。ただし、本実施の形態に対する変形例としては、カバー部材ＣＶＭが無い場合もある。

基板１０および基板２０のそれぞれは、可視光透過性（可視光が透過する特性）を備える透明な板材である。透明な板材である基板として、ガラス基板を例示することができる。また、基板１０や基板２０の構成材料として、ポリイミドやポリアミド、ポリカルボナート、あるいは、ポリエステルなどのポリマーを含む樹脂材料（可視光透過性の樹脂材料）を用いることもできる。また、ポリイミドなどの樹脂材料から成る基板の場合、基板が可撓性を備える。基板１０が可撓性を備える場合、基板１０の一部分（例えば周辺領域ＰＦＡ）を湾曲させる、あるいは折り曲げることができる。基板１０や基板２０が可撓性を備えている場合、平面視における周辺領域ＰＦＡの面積を低減できる。この場合、平面視における有効表示領域の占有率を増大させることができる。

図３に示すように、表示領域ＤＡには、複数の画素（ピクセル）ＰＸが配置される。図３に示す例では、複数の画素ＰＸのそれぞれは、複数の副画素（サブピクセル）ＰＸｓを有する。複数の副画素ＰＸｓには、例えば、赤色用、青色用、および緑色用の副画素ＰＸｓが含まれ、複数の副画素ＰＸｓの色調を制御することにより、カラー画像を表示することができる。一つの画素ＰＸを構成する副画素ＰＸｓの種類の数は、図３に例示する３種類の他、種々の変形例が適用できる。

複数の副画素ＰＸｓのそれぞれは、液晶層ＬＱに印加する電界のオン−オフを制御するスイッチング素子であるトランジスタＴｒ１を備える。トランジスタＴｒ１は、副画素ＰＸｓの動作を制御する。トランジスタＴｒ１は、後述するように、基板１０上に形成された薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor：ＴＦＴ）である。

また、図３に示すように、表示装置ＤＳＰ１は、表示領域ＤＡにおいて、Ｘ方向に延びる複数の走査信号線ＧＬと、表示領域ＤＡにおいて、Ｘ方向に交差する（図３では直交する）Ｙ方向に延びる複数の映像信号線ＳＬと、を有する。走査信号線ＧＬは、トランジスタＴｒ１のゲートに接続される、ゲート線である。また、映像信号線ＳＬは、トランジスタＴｒ１のソースに接続される、ソース線である。複数の走査信号線ＧＬのそれぞれは、Ｘ方向に延び、かつ、Ｙ方向において、例えば等間隔で配列されている。複数の映像信号線ＳＬのそれぞれは、Ｙ方向に延び、かつ、Ｘ方向において、例えば等間隔で配列されている。

複数の走査信号線ＧＬのそれぞれは、走査駆動回路（ゲート駆動回路）ＧＤに接続される。走査駆動回路ＧＤから出力された走査信号Ｇｓｉは、走査信号線ＧＬを介してトランジスタＴｒ１のゲートに入力される。また、複数の映像信号線ＳＬのそれぞれは、映像信号駆動回路ＳＤに接続される。映像信号駆動回路ＳＤから出力された映像信号Ｓｐｉｃは、映像信号線ＳＬを介してトランジスタＴｒ１のソースに入力される。

複数の映像信号線ＳＬのそれぞれは、トランジスタＴｒ１を介して画素電極ＰＥに接続される。詳しくは、映像信号線ＳＬは、トランジスタＴｒ１のソースに接続され、画素電極ＰＥは、トランジスタＴｒ１のドレインに接続される。トランジスタＴｒ１がオンになっている時、画素電極ＰＥには、映像信号線ＳＬから映像信号Ｓｐｉｃが供給される。また、画素電極ＰＥは、誘電層（図３に示す容量素子ＣＳ）を介して共通電極ＣＥに接続されている。共通電極ＣＥには、共通電位供給回路ＣＤから固定電位が供給される。共通電極ＣＥに供給される固定電位は、複数の副画素ＰＸｓに対して共通の電位である。表示期間において、共通電極ＣＥに供給される電位と、画素電極ＰＥに供給される電位との電位差に応じて各副画素ＰＸｓには電界が形成され、この電界により、液晶層ＬＱに含まれる液晶分子が駆動される。

図３に示す走査駆動回路ＧＤ、映像信号駆動回路ＳＤ、および共通電位供給回路ＣＤのそれぞれは、図１に示す周辺領域ＰＦＡ、または、周辺領域ＰＦＡに接続される配線基板ＦＷＢ１に形成された駆動ＩＣチップに搭載された回路（例えば図２に示す回路部ＣＢ１）であってもよく、基板１０に内蔵回路として形成されたものであってもよい。また、詳述はしないが配線基板ＦＷＢ１は基板１０に形成された複数の端子ＴＭ１に接続される。

図４に示すように、基板１０と液晶層ＬＱとの間には、複数の導電層ＣＬ１〜ＣＬ５、複数の絶縁膜１１〜１６、および配向膜ＡＬ１がある。複数の導電層ＣＬ１〜ＣＬ５、複数の絶縁膜１１〜１６、および配向膜ＡＬ１は基板１０の前面１０ｆ上に形成される。また、基板２０と液晶層ＬＱとの間には、遮光膜ＢＭと、カラーフィルタ膜ＣＦＲ、ＣＦＧおよびＣＦＢと、絶縁膜ＯＣ１と、配向膜ＡＬ２と、がある。遮光膜ＢＭ、カラーフィルタ膜ＣＦＲ、ＣＦＧ、ＣＦＢ、絶縁膜ＯＣ１、および配向膜ＡＬ２は、基板２０の背面２０ｂ上に形成される。カラーフィルタ膜ＣＦＲ、ＣＦＧおよびＣＦＢと、遮光膜ＢＭとは、表示装置ＤＳＰ１の光学フィルタ層ＯＰＦに含まれる。

図４に示す導電層ＣＬ１、ＣＬ２およびＣＬ３のそれぞれには、金属の導体パターン（金属配線）が形成される。また、導電層ＣＬ４および導電層ＣＬ５は、主に、ＩＴＯ（Indium tin oxide）またはＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）などの導電性の酸化物材料（透明導電材料）を含む導体パターンが形成される。

導電層ＣＬ１〜ＣＬ５のそれぞれの間には、絶縁膜が介在する。導電層ＣＬ１と基板１０との間には、絶縁膜１１、および絶縁膜１２が介在する。導電層ＣＬ１と導電層ＣＬ２との間には、絶縁膜１３が介在する。導電層ＣＬ３と導電層ＣＬ４との間には、絶縁膜１４が介在する。導電層ＣＬ４と導電層ＣＬ５との間には、絶縁膜１５が介在する。導電層ＣＬ５と液晶層ＬＱとの間には、配向膜ＡＬ１が介在する。絶縁膜１１、１２、１３、および１６のそれぞれは、無機絶縁膜である。無機絶縁膜としては、例えば窒化珪素（ＳｉＮ）膜、酸化珪素（ＳｉＯ）膜、酸化アルミニウム（ＡｌＯｘ）膜あるいはこれらの積層膜を例示できる。また、絶縁膜１４および絶縁膜１５は、有機絶縁膜である。有機材料から成る絶縁膜は、無機材料から成る絶縁膜よりも厚く形成することにより、上面（前面）を平坦化することができる。絶縁膜１４および絶縁膜１５は、下地層に形成された導体パターンの凹凸を平坦化する平坦化膜として用いられる。このため、絶縁膜１４の厚さおよび絶縁膜１５の厚さは、無機絶縁膜である絶縁膜１１、１２、および１３のそれぞれの厚さより厚い。有機絶縁膜の例としては、アクリル系の感光性樹脂などが例示できる。

複数の走査信号線ＧＬのそれぞれは、基板１０上の導電層ＣＬ１に形成される。基板１０上には絶縁膜１１および絶縁膜１２が積層され、走査信号線ＧＬは絶縁膜１２上に形成される。複数の映像信号線ＳＬのそれぞれは、基板１０上の導電層ＣＬ２に形成される。基板１０上には絶縁膜１１、１２および１３が積層され、映像信号線ＳＬは絶縁膜１３上に形成される。

絶縁膜１１と絶縁膜１２の間には、図３および図５に示すトランジスタ（トランジスタ素子）Ｔｒ１の半導体層が形成される。図５に示すように、下地層である絶縁膜１１上には、トランジスタＴｒ１が形成されている。図５では、１個のトランジスタＴｒ１を例示的に示している。トランジスタＴｒ１は薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor：ＴＦＴ）である。トランジスタＴｒ１は、チャネル領域、ソース領域、およびドレイン領域を構成する半導体領域（半導体層）ＳＣＲを備える。半導体領域ＳＣＲは、例えばポリシリコンから成り、絶縁膜１１上に形成されている。半導体領域ＳＣＲのうち、ソース領域およびドレイン領域には、トランジスタＴｒ１のソース電極ＳＥまたはドレイン電極ＤＥに接続される導体パターンＣＤＰが形成されている。

絶縁膜１１上には、ゲート電極ＧＥが形成されている。ゲート電極ＧＥは、半導体領域ＳＣＲのチャネル領域と重畳する位置に形成されている。半導体領域ＳＣＲは、ゲート絶縁膜である絶縁膜１２に覆われる。絶縁膜１２は、例えば酸化珪素から成り、例えば、化学蒸着（chemical vapor deposition：ＣＶＤ）により半導体領域ＳＣＲおよび導体パターンＣＤＰ上に堆積される。ゲート電極ＧＥはスパッタ法等で形成した金属膜をパターニングすることにより形成される。また、図示は省略したが、ゲート電極ＧＥと同層には、図３に示す複数の走査線ＧＬが形成される。

絶縁膜１２は、絶縁膜１３に覆われる。絶縁膜１３は例えば、窒化珪素、酸化珪素、あるいはこれらの積層膜から成る。絶縁膜１３は例えばＣＶＤ法により形成される。絶縁膜１３上には、金属膜であるソース電極ＳＥおよびドレイン電極ＤＥがある。絶縁膜１２および絶縁膜１３には、絶縁膜１２、１３を厚さ方向に貫通するコンタクトホールが形成され、ソース電極ＳＥはコンタクトホールを介してソース領域上の導体パターンＣＤＰに接続されている。また、ドレイン電極ＤＥはコンタクトホールを介してドレイン領域上の導体パターンＣＤＰに接続されている。ソース電極ＳＥおよびドレイン電極ＤＥは、例えばスパッタ法により形成される。また、ソース電極ＳＥおよびドレイン電極と同層には、図３に示す複数の映像信号線ＳＬが形成される。

図５に示す例のように、トランジスタＴｒ１のチャネル領域の下方にゲート電極ＧＥが配置される構造のＴＦＴは、ボトムゲート方式と呼ばれる。ただし、ＴＦＴの方式には種々の変形例があり、例えば、チャネル領域の上方にゲート電極ＧＥが配置されるトップゲート方式を用いても良い。あるいは、チャネル領域の上側および下側の両方にゲート電極ＧＥが配置される方式もある。

図４に示す導電層ＣＬ３には、配線ＭＷ３が配置される。配線ＭＷ３は、走査信号線ＧＬや映像信号線ＳＬと同様に金属から成る金属配線である。配線ＭＷ３は、厚さ方向（Ｚ方向）において映像信号線ＳＬと重なる位置に配置されている。配線ＭＷ３は、導電層ＣＬ４に形成される共通電極ＣＥと電気的に接続される。この場合、配線ＭＷ３は、共通電極ＣＥに電位を供給する配線として利用することができる。あるいは、配線ＭＷ３は、表示装置ＤＳＰ１がタッチパネル機能を備えている場合に、タッチ位置の検出に利用される駆動信号や検出信号を伝送する信号伝送経路として利用される。

導電層ＣＬ４には、共通電極ＣＥが形成される。共通電極ＣＥは、平坦化膜である絶縁膜１５上に形成される。図４では、一つの共通電極ＣＥを示しているが、図１に示す表示領域ＤＡにおいて、複数の共通電極ＣＥが互いに離間して配置されていても良い。また、上記したように、共通電極ＣＥには、複数の副画素ＰＸｓに対して共通する電位が供給される。このため、図４に示すように共通電極ＣＥは、複数の副画素ＰＸｓに亘って配置されていても良い。

導電層ＣＬ５には、複数の画素電極ＰＥが形成される。画素電極ＰＥが形成される導電層ＣＬ５と共通電極ＣＥが形成される導電層ＣＬ４との間には、無機絶縁膜である絶縁膜１６が介在する。この絶縁膜１６が誘電層として機能して、図３に示す容量素子ＣＳが形成される。図５に示すように、画素電極ＰＥは、絶縁膜１６および絶縁膜１５を貫通するように形成されたコンタクトホールを介してドレイン電極ＤＥに接続される。

複数の画素電極ＰＥは、配向膜ＡＬ１に覆われる。配向膜ＡＬ１は液晶層ＬＱに含まれる液晶分子の初期配向を揃える機能を備える有機絶縁膜であって、例えばポリイミド樹脂から成る。また、配向膜ＡＬ１は、液晶層ＬＱに接する。

また、図４に示すように、基板２０の背面（主面、面）２０ｂ上には、遮光膜ＢＭ、カラーフィルタ膜ＣＦＲ、ＣＦＧ、ＣＦＢ、絶縁膜ＯＣ１、および配向膜ＡＬ２が形成されている。

カラーフィルタ膜ＣＦＲ、ＣＦＧおよびＣＦＢは、基板１０と対向する背面２０ｂ側に形成される。図３に示す例では、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色のカラーフィルタ膜ＣＦＲ、ＣＦＧ、ＣＦＢが周期的に配列される。カラー表示装置では、例えばこの赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色の画素を１組として、カラー画像を表示する。基板２０の複数のカラーフィルタ膜ＣＦＲ、ＣＦＧ、ＣＦＢは、基板１０に形成される画素電極ＰＥを有するそれぞれの画素ＰＸ（図１参照）と、互いに対向する位置に配置される。なお、カラーフィルタ膜の種類は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色に限定されるものではない。

また、各色のカラーフィルタ膜ＣＦＲ、ＣＦＧ、ＣＦＢのそれぞれの境界には、遮光膜ＢＭが配置される。遮光膜ＢＭはブラックマトリクスと呼ばれ、例えば黒色の樹脂や、低反射性の金属から成る。遮光膜ＢＭは、平面視において、例えば格子状に形成される。言い換えれば、遮光膜ＢＭは、Ｘ方向およびＹ方向に延在している。詳しくは、遮光膜ＢＭは、Ｙ方向に延びる複数の部分と、Ｙ方向に交差するＸ方向に延びる複数の部分を有している。各画素ＰＸをブラックマトリクスで区画することにより、光漏れや混色を抑制することができる。

遮光膜ＢＭは、表示領域ＤＡにおいて、金属配線である走査信号線ＧＬ、映像信号線ＳＬ、および配線ＭＷ３と重畳する。遮光性を有する金属配線が遮光膜ＢＭと重なる位置に配置されていることにより、表示画面において、金属配線が視認され難くなる。一方、共通電極ＣＥおよび画素電極ＰＥの少なくとも一部分は、遮光膜ＢＭと重ならない位置に配置されている。共通電極ＣＥおよび画素電極ＰＥは、可視光透過性の導電性材料により形成されている。このため、共通電極ＣＥおよび画素電極ＰＥは遮光膜ＢＭと重ならない位置に配置されているが、各副画素ＰＸｓにおいて、可視光は、共通電極ＣＥや画素電極ＰＥにより遮光されない。

また、遮光膜ＢＭは、基板２０の周辺領域ＰＦＡ（図１参照）にも形成される。周辺領域ＰＦＡは、遮光膜ＢＭと重畳する。表示領域ＤＡは、周辺領域ＰＦＡよりも内側の領域として規定される。また、周辺領域ＰＦＡは、図２に示すバックライト（光源）ＢＬから照射された光を遮光する遮光膜ＢＭと重畳する領域である。遮光膜ＢＭは表示領域ＤＡ内にも形成されるが、表示領域ＤＡには、遮光膜ＢＭに複数の開口部が形成される。一般的に、遮光膜ＢＭに形成され、カラーフィルタ膜が露出する開口部のうち、最も周縁部側に形成された開口部の端部が、表示領域ＤＡと周辺領域ＰＦＡの境界として規定される。

図４に示す絶縁膜ＯＣ１は、カラーフィルタ膜ＣＦＲ、ＣＦＧ、ＣＦＢを覆っている。絶縁膜ＯＣ１は、カラーフィルタ膜から液晶層に対して不純物が拡散するのを防止する保護膜として機能する。絶縁膜ＯＣ１は、例えばアクリル系の感光性樹脂等から成る、有機絶縁膜である。

絶縁膜ＯＣ１は、配向膜ＡＬ２に覆われる。配向膜ＡＬ２は液晶層ＬＱに含まれる液晶分子の初期配向を揃える機能を備える有機絶縁膜であって、例えばポリイミド樹脂から成る。また、配向膜ＡＬ２は、液晶層ＬＱに接する。

＜表示装置の赤外線センサ＞
次に、図１に示す表示装置ＤＳＰ１が備える赤外線センサの構成例について説明する。図６は、表示装置が備える赤外線センサの構成例を示す断面図である。図６は、赤外線センサの構成例の概要を示している。このため、図４に示す複数の絶縁膜や導体パターンは、図６では図示が省略されている。図７は、図６に示す赤外線センサ、スペーサ部材、カラーフィルタ膜、および遮光膜の平面的な位置関係を示す拡大平面図である。

図６に示すように、表示装置ＤＳＰ１は、基板１０の前面１０ｆと基板２０の背面２０ｂとの間に配置される赤外線センサ３０を有する。また、表示装置ＤＳＰ１は、赤外線センサ３０と基板２０との間に配置される部材ＰＳ１を有する。部材ＰＳ１は、赤外線センサ３０の受光部３１と対向する面ＰＳｂと、面ＰＳｂと交差する方向に延びる側面ＰＳｓと、を有する。部材ＰＳ１は、赤外線を透過する特性を備える。

赤外線センサ３０は、受光部３１と、受光部３１に照射された光を電気信号に変換する光電変換回路と、を備える。赤外線センサ３０は、基板１０の前面１０ｆと対向する背面３０ｂおよび背面３０ｂの反対側にあり、部材ＰＳ１の面ＰＳｂと対向する前面３０ｆを備える。受光部３１は、赤外線センサ３０の前面３０ｆに配置されている。

部材ＰＳ１は、赤外線を透過する特性を備える部材であって、受光部３１と対向する面ＰＳｂと、面ＰＳｂと交差する方向に延びる側面ＰＳｓと、面ＰＳｂの反対側にあり、基板２０の背面２０ｂと対向する面ＰＳｆと、を備える。図６に示す例では、面ＰＳｆは、光学フィルタ層ＯＰＦの遮光膜ＢＭと対向する。

赤外線には、近赤外線、中赤外線、遠赤外線といった区分けがある。区分けには様々な用例が存在するが、例えば、近赤外線は０．７〜２μｍ（０．７μｍ以上、２μｍ未満）の波長、中赤外線は２〜４μｍ（２μｍ以上、４μｍ未満）の波長、遠赤外線は４〜１０００μｍの波長という範囲である。表示装置ＤＳＰ１に近赤外線を受光する赤外線センサ３０が内蔵されている場合、近赤外線を用いた生体認証に利用することができる。例えば、静脈に流れている血液の赤外線吸収特性を利用して、静脈の形状を可視化する技術がある。この技術を利用すれば、表示装置ＤＳＰ１が備える赤外線センサ３０に、人間の手や腕などを経由した赤外線を照射することにより、静脈の形状を認識することができる。この静脈の形状を鍵として生体認証を行うことができる。

また、中赤外線は果物等の糖度に感度がある（言い換えれば糖に吸収されるエネルギー特性がある）ため、赤外線センサ３０が中赤外線を受光できるものである場合は、糖度センサに利用することができる。また更には、遠赤外線は、熱に応じた感度があるため、赤外線センサ３０が遠赤外線を受光できるものである場合は、熱センサに利用することができる。

ところが、赤外線センサ３０に赤外線信号として入力される情報の識別信頼性を向上させるためには、赤外線センサ３０の受光部３１に目的外の光（言い換えればノイズ）が入射されることを防ぐ必要がある。また、受光部３１に入射される赤外線信号（赤外線３２）の信号強度は強い程好ましい。

図６に示すように、表示装置ＤＳＰ１は、液晶層ＬＱと基板２０との間に配置され、複数種類のカラーフィルタ膜ＣＦおよび遮光膜ＢＭを含む光学フィルタ層ＯＰＦを有する。部材ＰＳ１は、面ＰＳｂの反対側に配置され、光学フィルタ層ＯＰＦと対向する面ＰＳｆを有する。

表示装置ＤＳＰ１の場合、受光部３１と対向する面ＰＳｂを備える部材ＰＳ１は、赤外線３２を透過する特性を備える。また、複数種類のカラーフィルタ膜ＣＦおよび遮光膜ＢＭのうち、部材ＰＳ１の面ＰＳｆと対向するカラーフィルタ膜ＣＦまたは遮光膜ＢＭは、赤外線３２を透過する光学特性を備える。図６に示す例では、部材ＰＳ１の面ＰＳｆと対向するのは、遮光膜ＢＭである。このため、遮光膜ＢＭは、赤外線３２を透過する光学特性を備える。図７に示すように、遮光膜ＢＭは、カラーフィルタ膜ＣＦの周囲を囲むように格子状に形成されている。一方、部材ＰＳ１は、赤外線センサ３０と重なる位置に、選択的に形成されている。赤外線センサ３０と重ならない位置には、部材ＰＳ１は配置されていない。図６に示す赤外線センサ３０と重なる位置に配置される部材ＰＳ１は、赤外線３２を赤外線センサ３０の受光部３１に導く導光路として機能する。

また、部材ＰＳ１は、液晶層ＬＱとは異なる屈折率を有する。このため、図６に模式的に示すように、ノイズ光３３は、液晶層ＬＱと部材ＰＳ１との界面において反射され易い。この結果、赤外線センサ３０の受光部３１に入射されるノイズ光３３の量を低減できる。なおノイズ光３３は、可視光の他、紫外線や赤外線など、可視光以外の波長帯の光も含む。

単に赤外線センサ３０を基板１０と基板２０との間に配置したとしても、表示装置ＤＳＰ１の部材ＰＳ１が配置されていない場合、赤外線３２の他、様々な方向からノイズ光３３が赤外線センサ３０の受光部３１に入射するので、赤外線３２による信号を正しく識別する信頼性が低い。一方、本実施の形態の場合、赤外線センサ３０の受光部３１と重なる位置に、赤外線３２を透過する部材ＰＳ１が配置されている。これにより、赤外線センサ３０へのノイズ光３３の入射を低減し、信号識別の信頼性を向上させることができる。

部材ＰＳ１の屈折率と、液晶層ＬＱの屈折率とは互いに異なるので、ノイズ光３３のうち、部材ＰＳ１の側面ＰＳｓに対して浅い角度で入射されるノイズ光３３は、大部分が反射される。この場合、部材ＰＳ１は、可視光透過性の材料で形成されていても良い。ただし、部材ＰＳ１が可視光に対する遮光性を備えることが特に好ましい。部材ＰＳ１が可視光に対する遮光性を備える場合、ノイズ光３３のうち、可視光は、部材ＰＳ１に対する入射角度に関わらずに、遮光される。図６に示す例の場合、遮光膜ＢＭは、可視光を遮光し、かつ、赤外線３２を透過させる光学特性を備えている。部材ＰＳ１が可視光に対する遮光性を備える場合、部材ＰＳ１と遮光膜ＢＭとが互いに同じ材料により形成されていても良い。

また、部材ＰＳ１の厚さは、光学フィルタ層ＯＰＦの厚さより厚い。なお、部材ＰＳ１の厚さとは、基板１０の前面１０ｆおよび基板２０の背面２０ｂのいずれか一方から他方に向かう方向（図９に示すＺ方向）における部材ＰＳ１の長さとして定義できる。言い換えれば、部材ＰＳ１の面ＰＳｆと面ＰＳｂとの離間距離として定義することもできる。なお、以下の説明において、表示装置を構成する各部材の「厚さ」に言及した場合には、特に異なる旨の説明がない時には、基板１０の前面１０ｆおよび基板２０の背面２０ｂのいずれか一方から他方に向かう方向の長さの意味である。詳細は後述するが、部材ＰＳ１は、基板１０と基板２０間のギャップを維持し、液晶層ＬＱの厚さが局所的に薄くなることを抑制するスペーサ部材としての機能も備える。したがって、部材ＰＳ１は、ある程度の厚さを備えている必要がある。部材ＰＳ１の厚さが厚ければ、赤外線の経路距離が長くなるが、部材ＰＳ１は、一体に形成されているので、経路距離が長くなったとしても、経路距離が長くなることによる赤外線の減衰は無視できる程小さい。

なお、図６および図７に示す例では、赤外線センサ３０の平面形状は四角形であり、部材ＰＳ１の立体形状は円錐台形である。ただし、赤外線センサ３０や部材ＰＳ１の形状は、図６および図７に示す形状の他、種々の変形例がある。

赤外線センサ３０は、図４に示す基板１０の前面１０ｆ上から配向膜ＡＬ１上のうち、任意の位置に配置することができる。ただし、図６に示す赤外線３２を電気信号に変換する光電変換回路までは赤外線センサ３０に内蔵させることができるが、得られた電気信号を処理する回路は、例えば図２に示す回路部ＣＢ１等に形成される。このため、電気信号を伝送する経路として、図４に示す導電層ＣＬ１〜ＣＬ５のいずれかに形成された導体パターンと、電気的に接続されていることが好ましい。

図８は、図６に示す赤外線センサの配置に関する詳細な構造例を示す拡大断面図である。図９は、図８に示す表示装置に対する変形例を示す拡大断面図である。図８や図９に示す例では、赤外線センサ３０は、図５に示すトランジスタｒ１と同層（絶縁膜１２と絶縁膜１３との間の層）に形成されている。赤外線センサ３０は、前面３０ｆに形成された電極３４を備え、導電層ＣＬ２に形成された配線３５を介して電気信号を外部に出力する構造になっている。赤外線センサ３０は、図６に示す赤外線３２が入射されると電荷を出力する光電変換機能を備えたものであれば、種々の構造のセンサを利用可能である。例えば、赤外線のエネルギー帯域にバンドギャップを持つフォトトランジスタやフォトダイオードなど、半導体を利用したセンサを利用できる。また、フォトダイオードやフォトトランジスタの光電変換機能を有機膜に付与した有機センサを利用しても良い。

図８および図９に示す構造の場合、赤外線センサ３０の前面３０ｆの一部分が絶縁膜１３に覆われた状態になる。部材ＰＳ１は赤外線センサ３０の受光部３１と対向する面ＰＳｂを備えているので、部材ＰＳ１から受光部３１に入射される赤外線３２（図６参照）は、９０度に近い入射角度で入射されるので、部材ＰＳ１と受光部３１との間に他の部材があっても反射され難い。例えば図９に示す表示装置ＤＳＰ２の場合、部材ＰＳ１の面ＰＳｂと赤外線センサ３０の受光部３１との間に絶縁膜１３〜１６および配向膜ＡＬ１が配置されている。図９に示す変形例の構造の場合でも、部材ＰＳ１の面ＰＳｂと赤外線センサ３０の受光部３１との間に配置される各部材に対して、直角に近い入射角で赤外線が入射すれば、赤外線の減衰を抑制できる。

ただし、屈折により赤外線３２の減衰を抑制する観点からは、部材ＰＳ１と受光部３１との間に他の部材が介在しないことが好ましい。また、受光部３１に入射するノイズ光３３（図６参照）を低減する観点からも、部材ＰＳ１の面ＰＳｂと赤外線センサ３０の受光部３１との間に介在する部材は少ない方が良い。

図８に示す例では、赤外線センサ３０上には、基板１０の前面１０ｆと液晶層ＬＱとの間にある複数の絶縁膜（図８の例では絶縁膜１３〜１６および配向膜ＡＬ１）を貫通するコンタクトホール（開口部）ＣＨ１が形成されている。部材ＰＳ１の背面３０ｂは、コンタクトホールＣＨ１の底面において、赤外線センサ３０と接触している。一方、部材ＰＳ１の面ＰＳｆは、遮光膜ＢＭと接触している。この構造の場合、基板２０側から照射され、遮光膜ＢＭを介して部材ＰＳ１に入射した赤外線３２（図６参照）は強い強度を維持した状態で赤外線センサ３０の受光部３１に入射される。

図１０は、図８に示す表示装置に対する他の変形例を示す拡大断面図である。図１０に示す表示装置ＤＳＰ３の場合、赤外線センサ３０は、導電層ＣＬ５（絶縁膜１６上）に形成されている。赤外線センサ３０は、背面３０ｂに形成された電極３４を備え、導電層ＣＬ４に形成された配線３５を介して電気信号を外部に出力する構造になっている。赤外線センサ３０の前面３０ｆは、配向膜ＡＬ１に覆われず、液晶層ＬＱに接触している。また赤外線センサ３０の受光部３１は、部材ＰＳ１の面ＰＳｂと接触している。

表示装置ＤＳＰ３の場合、絶縁膜１６上に赤外線センサ３０が形成されるので、絶縁膜１６上に半導体素子を形成する場合には、工程が煩雑になる。したがって、上記した有機センサの光電変換機能部分を絶縁膜１６上に配置することが好ましい。また、表示装置ＤＳＰ３の場合、図８の表示装置ＤＳＰ１と比較して部材ＰＳ１の厚さを薄くすることができる。部材ＰＳ１のような突起部材を平面上に形成する場合、その高さ（厚さ）が大きくなる程、形状安定性が低下する。したがって、部材ＰＳ１の厚さを低くすることができれば、部材ＰＳ１の形状安定性が向上する。部材ＰＳ１の厚さを薄くできる点は、図９に示す表示装置ＤＳＰ２の場合も同様である。

また、図７に示すように、表示領域ＤＡには、複数の赤外線センサ３０および複数の部材ＰＳ１が配置されている。複数の赤外線センサ３０と複数の部材ＰＳ１とのそれぞれは、互いに重なっている。このように複数の赤外線センサ３０のそれぞれと重なる位置に赤外線３２（図６参照）の導光路を構成する部材ＰＳ１を配置することにより、複数の赤外線センサ３０のそれぞれの信号検出精度を向上させることができる。複数の赤外線センサ３０で検出された信号を集約することで、入力情報（上記した例で言えば、静脈の形状）の識別信頼性を向上させることができる。

ところで、上記した通り、部材ＰＳ１は、赤外線の導光路を構成する部材として機能するので、赤外線センサ３０と重なる位置には部材ＰＳ１が配置されるが、赤外線センサ３０と重ならない位置にも部材ＰＳ１と同じ、あるいは類似の構造を備える部材が配置されていても良い。図１１は、図１０に対する変形例である表示装置の拡大断面図である。また、図１２は、図１１に示す赤外線センサ、スペーサ部材、カラーフィルタ膜、および遮光膜の平面的な位置関係を示す拡大平面図である。

図１１および図１２に示す表示装置ＤＳＰ４は、複数の部材ＰＳ１に加え、赤外線センサ３０と重ならない位置に配置される複数の部材ＰＳ２を有している点で図１０に示す表示装置ＤＳＰ３と相違する。部材ＰＳ２は、赤外線センサ３０と重ならない位置に配置されている点で部材ＰＳ１と相違するが、他の構造は、部材ＰＳ１と同じである。部材ＰＳ２は、液晶層ＬＱの厚さ、言い換えれば、配向膜ＡＬ１と配向膜ＡＬ２との離間距離が小さくなることを抑制するスペーサ部材である。表示領域ＤＡに複数のスペーサ部材が配置されることにより、液晶層ＬＱの厚さが局所的に薄くなることを抑制できる。部材ＰＳ１は、スペーサ部材としての機能と、赤外線の導光路としての機能と、を兼ねる。部材ＰＳ１、ＰＳ２は、例えば、フォトリソグラフィ技術を利用して、部材ＰＳ１、ＰＳ２の材料から成る膜を選択的に除去することにより形成される。ただし、部材ＰＳ１の光学特性によっては、例えばエッチングなど、他の方法で形成される場合もある。

また、図８に示す表示装置ＤＳＰ１のように、コンタクトホールＣＨ１内に挿入される部材ＰＳ１を形成する場合には、部材ＰＳ１と部材ＰＳ２（図１１参照）との形状が異なる場合もある。すなわち、部材ＰＳ２は、導光路として機能しないので、赤外線センサ３０が絶縁膜１２上に配置されている場合でも、配向膜ＡＬ１を貫通させる必要がない。この場合、図８に示す部材ＰＳ１の厚さは、図１１に示す部材ＰＳ２の厚さより厚い。

図１３は、図７に対する変形例である表示装置の赤外線センサ、スペーサ部材、カラーフィルタ膜、および遮光膜の平面的な位置関係を示す拡大平面図である。図１４は、図１３のＡ−Ａ線に沿った拡大断面図である。なお、図１４では、図６に対応する概要図であって、赤外線センサ３０が基板１０の前面１０ｆ上に搭載された状態を示し、図８〜図１１等に示す基板１０上の複数の絶縁層は図示を省略している。図１４に示す表示装置ＤＳＰ５の厚さ方向（Ｚ方向）において、赤外線センサ３０および部材ＰＳ１が形成される厚さ方向の位置は、図８、図９、図１０、および図１１に記載される例のいずれかと組み合わせて適用できる。

図１３および図１４に示す表示装置ＤＳＰ５は、赤外線センサ３０および部材ＰＳ１のそれぞれが、カラーフィルタ膜ＣＦと重なる位置に配置されている。表示装置ＤＳＰ５の場合、カラーフィルタ膜ＣＦは、赤外線３２（図１４参照）を透過する光学特性を備える。一方、遮光膜ＢＭの光学特性としては、赤外線３２を透過しても良いし、透過しなくても良い。ノイズ光３３（図１４参照）を低減する観点からは、遮光膜ＢＭは、赤外線３２および可視光を遮光する特性を備えることが好ましい。

図１３に示す例では、互いに隣り合うカラーフィルタ膜ＣＦのそれぞれと重なる位置に赤外線センサ３０および部材ＰＳ１が配置されている。図示は省略するが、図１３に対する変形例として、複数のカラーフィルタ膜ＣＦのうちの一部と重なる位置に選択的に赤外線センサ３０および部材ＰＳ１が配置されている構成もある。例えば、赤色用、青色用、緑色用のカラーフィルタ膜ＣＦのうち、緑色用のカラーフィルタ膜ＣＦＧ（図４参照）は、赤色の波長帯の光の透過率が低い。このため、赤外線３２（図１４参照）の透過率は、赤色用のカラーフィルタ膜ＣＦＲ（図４参照）および青色用のカラーフィルタ膜ＣＦＢ（図４参照）と比較して、低い場合がある。赤外線センサ３０に照射される光の透過率を考慮して、複数種類のカラーフィルタ膜ＣＦのうち、緑色用のカラーフィルタ膜ＣＦＧと重なる位置には、赤外線センサ３０が配置されなくても良い。

また、図１３に示す例では、赤外線センサ３０および部材ＰＳ１は、遮光膜ＢＭとは重ならない位置に配置されている。図示は省略するが、変形例として、赤外線センサ３０および部材ＰＳ１が、カラーフィルタ膜ＣＦと遮光膜ＢＭとの境界と重なる位置に配置されていても良い。赤外線センサ３０が可視光を透過しない場合、赤外線センサ３０がカラーフィルタ膜ＣＦと重なる位置に配置されると、遮光膜ＢＭの開口率、言い換えれば、可視光の有効透過領域の面積率が低下する。したがって、赤外線センサ３０とカラーフィルタ膜ＣＦとが重なる面積は、小さい程好ましい。図７に示すように、赤外線センサ３０とカラーフィルタ膜ＣＦとが重なっていない状態は、遮光膜ＢＭの開口率を大きくする観点から特に好ましい。

図１５は、図７に対する他の変形例である表示装置の赤外線センサ、スペーサ部材、カラーフィルタ膜、および遮光膜の平面的な位置関係を示す拡大平面図である。図１６は、図１５のＡ−Ａ線に沿った拡大断面図である。なお、図１４では、図６に対応する概要図であって、赤外線センサ３０が基板１０の前面１０ｆ上に搭載された状態を示し、図８〜図１１等に示す基板１０上の複数の絶縁層は図示を省略している。図１４に示す表示装置ＤＳＰ５の厚さ方向（Ｚ方向）において、赤外線センサ３０および部材ＰＳ１が形成される厚さ方向の位置は、図８、図９、図１０、および図１１に記載される例のいずれかと組み合わせて適用できる。

図１５および図１６に示す表示装置ＤＳＰ６が備える部材ＰＳ１は、遮光膜ＢＭを貫通している点で図６および図７に示す表示装置ＤＳＰ１と相違する。表示装置ＤＳＰ６が備える部材ＰＳ１は、光学フィルタ層ＯＰＦを貫通する。図１６に示す例では、部材ＰＳ１は、遮光膜ＢＭを貫通し、基板２０の背面２０ｂに接触する。なお、図示は省略するが、本変形例を図１３および図１４に示す変形例と組み合わせた場合、部材ＰＳ１は、カラーフィルタ膜ＣＦを貫通する。

表示装置ＤＳＰ６の場合、部材ＰＳ１が光学フィルタ層ＯＰＦを貫通するので、基板２０側から視た平面視において、図１５に示すように、部材ＰＳ１の面ＰＳｆが視認可能な状態になっている。この場合、図１６に示すように、赤外線３２は、基板２０側から光学フィルタ層ＯＰＦを介さずに部材ＰＳ１に入射する。

図７に示す表示装置ＤＳＰ１の場合、遮光膜ＢＭは、赤外線を透過する光学特性を有しており、遮光膜ＢＭ自身が赤外線の導光路としての機能を備える。図６に示すように、部材ＰＳ１の面ＰＳｆに対して直角に近い角度で入射した赤外線３２は、その殆どが部材ＰＳ１に入射される。しかし、部材ＰＳ１の面ＰＳｆに対する赤外線３２の入射角度が小さい場合、遮光膜ＢＭと部材ＰＳ１との界面において、赤外線３２の一部が反射する。遮光膜ＢＭは導光路としての機能を備えているので、反射した赤外線３２は、遮光膜ＢＭの延在方向に沿って導光され、赤外線センサ３０には入射されない。

一方、図１５および図１６に示す表示装置ＤＳＰ６の場合、図１６に示すように、赤外線３２が光学フィルタ層ＯＰＦを介さずに部材ＰＳ１に入射するので、上記した反射の問題は生じない。この結果、赤外線センサ３０に到達する赤外線３２の強度を増大させることができる。

なお、図６に示す例の場合であっても、遮光膜ＢＭを構成する材料と部材ＰＳ１を構成する材料とが互いに同一であれば、遮光膜ＢＭと部材ＰＳ１との界面において、赤外線３２の反射は生じ難い。また、遮光膜ＢＭと部材ＰＳ１とが一体に形成されている場合には、赤外線３２の反射は実質的には生じない。表示装置ＤＳＰ６が備える部材ＰＳ１の場合、基板２０の背面２０ｂ上に部材ＰＳ１を形成した後、遮光膜ＢＭを形成すれば良いので、遮光膜ＢＭと部材ＰＳ１とを一括して形成する場合と比較して製造方法が容易である。

ただし、部材ＰＳ１が光学フィルタ層ＯＰＦを貫通する場合、部材ＰＳ１の厚さは、少なくとも光学フィルタ層ＯＰＦの厚さより厚くする必要がある。図１６に示す例では、部材ＰＳ１の厚さは、光学フィルタ層ＯＰＦの厚さの２倍以上である。上記したように、部材ＰＳ１のような突起部材を平面上に形成する場合、その高さ（厚さ）が大きくなる程、形状安定性が低下する。したがって、部材ＰＳ１の形状を安定化させる観点からは、図６および図７に示す表示装置ＤＳＰ１のように、部材ＰＳ１の面ＰＳｆが光学フィルタ層ＯＰＦ（言い換えれば遮光膜ＢＭまたはカラーフィルタ膜ＣＦ）と対向していることが好ましい。

表示装置ＤＳＰ６のように、部材ＰＳ１が光学フィルタ層ＯＰＦを貫通する場合、遮光膜ＢＭの光学特性は、赤外線を透過しても良いし、赤外線を透過しなくても良い。ただし、部材ＰＳ１に入射する赤外線３２に対するノイズ光３３を低減する観点からは、部材ＰＳ１に接する光学フィルタ層ＯＰＦ（言い換えれば遮光膜ＢＭまたはカラーフィルタ膜ＣＦ）は、赤外線を遮光する光学特性を備えることが好ましい。カラーフィルタ膜ＣＦは、可視光域の光の少なくとも一部を透過させる機能を備えている。このため、カラーフィルタ膜ＣＦの場合、遮光膜ＢＭと比較すると、赤外線の透過率は高くなる傾向がある。したがって、部材ＰＳ１に接する光学フィルタ層ＯＰＦに赤外線に対する遮光特性を付与する場合、部材ＰＳ１に接する光学フィルタ層ＯＰＦは、図１５および図１６に示すように、遮光膜ＢＭであることが好ましい。

図１７は、図８に示す表示装置に対する他の変形例を示す拡大断面図である。図１７に示す表示装置ＤＳＰ７は、赤外線センサ３０と基板１０との間に、遮光膜３６が配置されている点で、図８に示す表示装置ＤＳＰ１と相違する。なお、図１７に示す表示装置ＤＳＰ７は、赤外線センサ３０と基板１０との間に遮光膜３６が配置される実施態様の代表例として示しているが、Ｚ方向における赤外線センサ３０の位置は、図１７に示す態様には限定されない。表示装置ＤＳＰ７の厚さ方向（Ｚ方向）において、赤外線センサ３０および部材ＰＳ１が形成される厚さ方向の位置は、図９、図１０、および図１１に記載される例のいずれかと組み合わせて適用できる。

液晶表示装置の場合、図２に示すバックライト４０から液晶層ＬＱに向かって光が照射される。図１７に示す表示装置ＤＳＰ７のように、基板１０と赤外線センサ３０との間に、遮光膜３６が形成されている場合、基板１０側から照射される光が回り込み、赤外線センサ３０に対するノイズになることを抑制できる。図１７に示す例では、遮光膜３６は、絶縁膜１１と絶縁膜１２との間に配置される。絶縁膜１１と絶縁膜１２との間の導電層ＣＬ１は、図５に示すゲート電極ＧＥが配置される配線層である。ゲート電極ＧＥは、可視光や赤外線に対する遮光性を備える金属膜から成る。遮光膜３６は、ゲート電極ＧＥと同じ金属膜から成る。この場合、ゲート電極ＧＥを形成する際に、複数のゲート電極ＧＥと複数の遮光膜３６とを一括して形成することができる。

図１８は、図２に示すバックライトに含まれる光源の配置例を示す平面図である。図１９は、図１８に対する変形例である光源の配置例を示す平面図である。図１８および図１９では、表示領域ＤＡと重なる領域の範囲を二点鎖線で示している。

図１８に示す例では、バックライト４０は、表示領域ＤＡと重なる位置に配置される導光板４１および光源配置領域４２に配置される複数の光源４３を有する。複数の光源４３のそれぞれは、例えば、ＬＥＤ（light emitting diode）である。複数の光源４３は、導光板４１に隣接する光源配置領域４２に配置される。また、複数の光源４３は、可視光域の光を発生させる光源４３ＶＬと、赤外線を発生させる光源４３ＩＲと、を含む。

通常の映像を表示する場合、複数の光源４３ＶＬから照射された可視光は、導光板４１を介して図２に示す基板１０側に照射される。また、赤外線を照射する場合、赤外線用の光源４３ＩＲから照射された赤外線は、導光板４１を介して基板１０側に照射される。赤外線を照射する際には、バックライト４０は、赤外光源と考えることができる。したがって、表示装置ＤＳＰ１は、赤外線を出力する赤外光源であるバックライト４０を備える。また、基板１０は、赤外光源であるバックライト４０と液晶層ＬＱとの間にある。

また、図１９に変形例として示す例では、バックライト４０は、導光板４１（図１８参照）が配置されず、表示領域ＤＡと重なる位置に、複数の光源４３が配置されている。複数の光源４３は、可視光域の光を発生させる光源４３ＶＬと、赤外線を発生させる光源４３ＩＲと、を含む。図１９に示す例の場合、表示領域ＤＡと重なる位置に複数の光源４３が配置されるので、導光板４１が介在しない。ただし、図２に示すバックライト４０と基板１０との間に、拡散板など、光を分散させる機能を備える光学機能シートが介在する。

図６〜図１７を用いて説明した赤外線センサ３０に照射される赤外線３２（図６参照）の光源は、表示装置ＤＳＰ１（図６参照）の外部にあっても良い。ただし、赤外線の用途に対応して、適切な強度の赤外線を供給する観点からは、赤外線の光源を表示装置自身が内蔵していることが好ましい。

なお、図１８および図１９に示す例は、図１に示す表示装置ＤＳＰ１の変形例として説明したが、バックライト４０の構造は、図９〜図１７を用いて説明した各変形例の表示装置において、同様である。

本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。例えば、前述の各実施形態に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除若しくは設計変更を行ったもの、または、工程の追加、省略若しくは条件変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。

本発明は、表示装置に利用可能である。

１０，２０ 基板
１０ｆ，２０ｆ，３０ｆ 前面（面）
１１，１２，１３，１４，１５，１６ 絶縁膜
２０ｂ，３０ｂ 背面（面、主面）
３０ 赤外線センサ
３１ 受光部
３２ 赤外線
３３ ノイズ光
３４ 電極
３５ 配線
３６ 遮光膜
４０ バックライト
４１ 導光板
４２ 光源配置領域
４３，４３ＩＲ，４３ＶＬ 光源
ＡＬ１，ＡＬ２ 配向膜
ＢＬ バックライト（光源）
ＢＭ 遮光膜
ＣＢ１ 回路部
ＣＤ 共通電位供給回路
ＣＤＰ 導体パターン
ＣＥ 共通電極
ＣＦ，ＣＦＢ，ＣＦＧ，ＣＦＲ カラーフィルタ膜
ＣＨ１ コンタクトホール（開口部）
ＣＨｂ 底面
ＤＡ 表示領域
ＤＥ ドレイン電極
ＤＳＰ１，ＤＳＰ２，ＤＳＰ３，ＤＳＰ４，ＤＳＰ５，ＤＳＰ６，ＤＳＰ７ 表示装置
ＬＱ 液晶層
ＯＰＦ 光学フィルタ層
ＰＳ１，ＰＳ２ 部材
ＰＳｂ，ＰＳｆ 面
ＰＳｓ 側面

Claims (12)

1. 第１面を備える第１基板と、
   前記第１基板の前記第１面と対向する第２面を備える第２基板と、
   前記第１基板と前記第２基板との間に配置される液晶層と、
   前記第１基板の前記第１面と、前記第２基板の前記第２面との間に配置される赤外線センサと、
   前記赤外線センサと前記第２基板との間に配置される第１部材と、
   を有し、
   前記第１部材は、赤外線を透過する光学特性を備える、表示装置。
2. 請求項１において、
   前記液晶層と前記第２基板の前記第２面との間に配置されたカラーフィルタ膜および第１遮光膜を含む光学フィルタ層、をさらに有し、
   前記第１部材は、前記赤外線センサの受光部と対向する第３面と、前記第３面の反対側に配置され、前記光学フィルタ層と対向する第４面と、を有し、
   前記カラーフィルタ膜および前記第１遮光膜のうち、前記第１部材の前記第４面と対向する前記カラーフィルタ膜または前記第１遮光膜は、赤外線を透過する光学特性を備える、表示装置。
3. 請求項２において、
   前記第１部材と対向するのは、前記第１遮光膜である、表示装置。
4. 請求項１において、
   前記液晶層と前記第２基板の前記第２面との間に配置されたカラーフィルタ膜および第１遮光膜を含む光学フィルタ層、をさらに有し、
   前記第１部材は、前記赤外線センサの受光部と対向する第３面と、前記第３面の反対側に配置され、前記第２基板の前記第２面と対向する第４面を有し、かつ、前記第１部材は、前記光学フィルタ層を貫通する、表示装置。
5. 請求項４において、
   前記カラーフィルタ膜および前記第１遮光膜のうち、前記第１部材と接する前記カラーフィルタ膜または前記第１遮光膜は、赤外線を遮光する光学特性を備える、表示装置。
6. 請求項５において、
   前記第１部材と接するのは、前記第１遮光膜である、表示装置。
7. 請求項１〜６のいずれか１項において、
   前記液晶層と前記第２基板との間に配置され、複数種類のカラーフィルタ膜および第１遮光膜を含む光学フィルタ層、をさらに有し、
   前記第１基板の前記第１面および前記第２基板の前記第２面のいずれか一方から他方に向かう第１方向において、前記第１部材の厚さは、前記光学フィルタ層の厚さより厚い、表示装置。
8. 請求項１〜６のいずれか１項において、
   前記第１部材は、可視光に対する遮光性を備える、表示装置。
9. 請求項１〜６のいずれか１項において、
   前記赤外線センサと前記第１基板との間には、前記赤外線センサと重なる位置に第２遮光膜が配置される、表示装置。
10. 請求項１〜６のいずれか１項において、
    赤外線を出力する赤外光源をさらに備え、
    前記第１基板は、前記赤外光源と前記液晶層との間にある、表示装置。
11. 請求項１において、
    前記第１部材は、前記液晶層の厚さを維持するスペーサである、表示装置。
12. 請求項１において、
    前記赤外線センサは、近赤外線、中赤外線、遠赤外線の何れかの受光範囲を有する、表示装置。

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