JP5801595B2 - 表示装置 - Google Patents

Description

受光素子を有する液晶表示装置及び受光素子を有する液晶表示装置の作製方法に関する。

薄型、軽量化を図った表示装置（所謂フラットパネルディスプレイ）としては、液晶素子を有する液晶表示装置、自発光素子を有する発光装置、フィールドエミッションディスプレイ（ＦＥＤ）などが競合し、開発されている。

また、液晶表示装置は、偏光板やバックライトなど多くの光学部材を用いるため、コストや消費電力といった点でも低減するべき課題がある。

上記課題の対策として、偏光板やバックライトを必須としない、液晶による光の散乱現象を利用して表示を行う高分子分散型液晶（ＰＤＬＣ（Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）、高分子分散液晶、ポリマー分散型液晶ともいう）又は高分子ネットワーク型液晶（ＰＮＬＣ（Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ））を用いる液晶表示装置が研究されている（例えば非特許文献１参照。）。この表示装置を用いることで、絵や文字が書かれた紙面と同等の高い視認性を得ることができる。

また、特許文献１は光を検出するセンサを用いた入力機能を有する液晶表示装置を開示している。具体的には、基板上にスイッチング素子及び受光素子を有する。この表示装置は、表示パネルへの被検出物の接触又は接近を、光を検出することで認識することができる。いわゆる、タッチ認識機能が搭載されている。

Ｍ．Ｍｉｎｏｕｒａら．ＳＩＤ ０６ ＤＩＧＥＳＴ，ｐ．７６９−７７２

特開２００５−１０６９０号公報

高分子分散型液晶又は高分子ネットワーク型液晶等と、受光素子とを組み合わせれば、視認性が高く、タッチ認識機能を有する表示装置を提供できる。

しかしながら、液晶層は、光を散乱するため、受光素子を搭載した場合、受光素子での光の検出が困難となる可能性がある。例えば、上記液晶層を用いた表示装置では、可視光（波長３８０ｎｍ〜７８０ｎｍ）の透過率が４０％以下となることがある。そのため、上記表示装置において、受光素子を用いてタッチ認識を行う表示装置は実現されていない。

そこで、上記液晶層を用い、受光素子での光の検出を効果的に行うことで、視認性が高く、また、タッチ認識機能を有する表示装置を提供することを課題の一とする。

また、受光素子は入射する光量が多ければ、検出感度が高くなる。液晶による光の散乱現象を利用して表示を行う液晶において、液晶素子が受光素子へ入射する光を阻害せず、受光素子の光検出精度が高い液晶表示装置を実現することを課題の一とする。

高分子分散型液晶又は高分子ネットワーク型液晶等を用い、受光素子により光の検出を行う表示装置である。そして、表示装置の画素部は、画素電極、共通電極及び液晶層からなる液晶素子を有する表示部と、受光素子を有するセンサ部とを有している。

表示部において、液晶層は、高分子中に液晶が分散された構成となっている。液晶の屈折率を電圧により制御することで、入射した光を散乱又は透過させることにより、表示を行なう。

液晶層には、例えば、高分子分散型液晶（ＰＤＬＣ（Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）、高分子分散液晶、ポリマー分散型液晶ともいう）又は高分子ネットワーク型液晶（ＰＮＬＣ（Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ））を用いる。高分子分散型液晶及び高分子ネットワーク型液晶は、液晶による光の散乱現象を利用して白表示（明表示とする）を行う。

液晶素子において、画素電極と共通電極に電圧を印加しない場合（オフ状態ともいう）は、高分子内に分散している液晶はランダムに配列し高分子の屈折率と液晶分子の屈折率とが異なるため、液晶によって、入射した光は散乱され、液晶層は不透明な白濁した状態となる。よって視認側から確認できる表示も白表示となる。

一方、画素電極と共通電極に電圧を印加した場合（オン状態ともいう）、液晶層に電界が形成され、液晶内の液晶分子は電界方向に配列し高分子の屈折率と液晶分子短軸の屈折率とがほぼ一致するため、入射した光は液晶で散乱されず、液晶層を透過する。よって、液晶層は光透過性となり透明な状態となる。液晶層が光透過性な状態となった場合は、液晶層を基準に、視認者が見る側（視認側とする）から確認できる表示は、液晶層の素子側に設けられる材料に依存する。よって、液晶層を基準に受光素子を形成する側（視認側と反対側、素子側とする）に着色層を設けておくと、着色層が視認できる。着色層として、黒色層を用いた場合、視認側で確認できる表示面において該画素は、黒色を表示しているようになり黒表示（暗表示とする）を行うことができる。

黒色層は液晶層が光透過性になった場合に視認でき、色表示できるように配置すればよい。よって、反射性の画素電極であれば、黒色層は液晶層との間（視認側）に設ければよい。光透過性の画素電極であれば画素電極の下（視認側と反対側）に設けることができ、画素電極下に設けられる層間膜や構造体が黒色層を兼ねることもできる。黒色層を設けることで白黒（モノクロ）表示の液晶表示装置とすることができる。

また、黒色層の代わりに赤色層、緑色層、青色層などの他のカラー色の着色層を用いるとそのカラー色を表示とすることができる。よって着色層の色を複数選択することでフルカラー表示の液晶表示装置とすることもできる。

一方、センサ部において、光透過性を有するスペーサの下部に、フォトセンサの受光素子が設けられていることを特徴とする。なお、光透過性を有するスペーサは、少なくとも表示部における液晶層と同層に設けられており、表示部におけるセルギャップを保持している。また、本明細書においてセルギャップの厚さとは、液晶層の厚さ（膜厚）の最大値とする。

本明細書で開示する発明の構成の一形態は、表示部とセンサ部を有する画素部を有し、表示部は、高分子中に液晶が分散された液晶層を有し、センサ部は、受光素子と受光素子に重畳して光透過性のスペーサを有する表示装置である。

本明細書で開示する発明の構成の一形態は、表示部とセンサ部を有する画素部を有し、表示部は、高分子中に液晶が分散された液晶層を有し、センサ部は、受光素子と受光素子に重畳して光透過性のスペーサを有し、スペーサにより、液晶層のセルギャップを保持する表示装置である。

本明細書で開示する発明の構成の一形態は、表示部とセンサ部を有する画素部を有し、表示部は、高分子中に液晶が分散された液晶層と、液晶層を挟んで素子側に着色層を有し、センサ部は、受光素子と受光素子に重畳して光透過性のスペーサを有する表示装置である。

本明細書で開示する発明の構成の一形態は、表示部とセンサ部を有する画素部を有し、表示部は、高分子中に液晶が分散された液晶層と、液晶層を介して素子側に着色層を有し、センサ部は、受光素子と受光素子に重畳して光透過性のスペーサを有し、スペーサにより、液晶層のセルギャップを保持する表示装置である。

本明細書で開示する発明の構成の一形態において、液晶層は、高分子分散型液晶又は高分子ネットワーク型液晶である。

本明細書で開示する発明の構成の一形態において、表示部は、液晶層を介して視認側にトランジスタを有する表示装置である。

本明細書で開示する発明の構成の一形態において、着色層は、液晶層とトランジスタの間にある。

高分子中に液晶が分散された液晶層を用い、フォトセンサでの光の検出を効果的に行うことが可能となり、視認性が高く、タッチ認識機能を有する表示装置を提供することができる。

また、受光素子の受光部上に光透過性を有するスペーサを形成することにより、スペーサを透過する光域の波長の光ならば、受光素子へ入射する光量を十分に確保し、液晶による光の散乱現象を利用して表示を行う液晶表示装置において、受光素子の光検出精度を高くすることができる。

表示装置の構造の一例を示す図。 表示装置の構造の一例を示す図。 表示装置の構造の一例を示す図。 受光素子の一例を説明する図。 電子機器の一形態を説明する図。 電子機器の一形態を説明する図。

実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。但し、以下の説明に限定されず、趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、以下に説明する構成において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を異なる図面間で共通して用い、その繰り返しの説明は省略する。

（実施の形態１）
本実施の形態では、表示装置の一例について説明する。

図１は、表示装置の画素部の一例である。図１（Ａ）は画素部の断面図、図１（Ｂ）は上面図を示している。

画素部１００は、画素１２０を複数有し、また、表示部１０１と、センサ部１０２とを有する。なお、センサ部は一画素につき一個とは限らない。複数の画素で一つのセンサ部を共有していてもよい。例えば図２に図示したようなレイアウトを用いれば、４画素で一つのセンサ部１０２が共有できる。

図１に示すように、表示部１０１は、液晶素子１０３及び黒色層１１０を有する。なお、ここでは黒色層１１０を設けたが、黒色層の代わりに着色層を用いると、そのカラー色を表示とすることができる。また、フルカラー表示を行ないたければ、複数の色要素（例えば、赤、青、緑、白、黒、イエロー、マゼンダ、シアンなど）を用いればよい。この場合、図１（Ｂ）及び図２が有する画素１２０は、複数の色要素別に分けることができる。

また、図１（Ｂ）及び図２において、画素１２０は画一的であるが、各色要素に属する画素別に、面積が異なっていてもよい。色別に表示面積を異ならせることで、それぞれの色において、表示素子の発光効率のバランスを調整することができる。

液晶素子１０３は、画素電極１０４及び共通電極１０６と、それらの電極間に設けられた液晶層１０５とを有している。すなわち、液晶素子１０３は、画素電極１０４、液晶層１０５、及び共通電極１０６が順に積層された構造を有する。液晶素子１０３は、表示素子として機能する。

液晶層１０５は、高分子中に液晶が分散された液晶層が用いられており、高分子ネットワークを形成する高分子中に液晶が分散された状態となっている。

そして、画素電極１０４と共通電極１０６とに電圧を印加しない場合（オフ状態ともいう）、高分子内に分散している液晶がランダムに配列する。そして、高分子の屈折率と液晶分子の屈折率とが異なるため、液晶によって、入射した光が散乱され、液晶層１０５は透光性を有さない白濁した状態となる。よって、視認側（共通電極１０６側）から確認できる表示も白表示（明表示）となる。

また、画素電極１０４と共通電極１０６とに電圧を印加した場合（オン状態ともいう）、液晶層１０５に電界が形成され、液晶分子は電界方向に配列する。そして、高分子の屈折率と液晶分子短軸の屈折率とがほぼ一致するため、入射した光は液晶及高分子界面で散乱されず、液晶層１０５を透過する。よって、液晶層１０５は透光性を有する状態となる。その際、視認側から確認できる表示は、液晶層１０５の素子側に設けられる材料に依存する。そのため、液晶層１０５の視認側と反対側（画素電極１０４側）に黒色層１１０を設けておくと、黒色層１１０が視認できる。よって、視認側から確認できる表示も黒表示（暗表示）となる。

一方、センサ部１０２は、光透過性のスペーサ１０８及び受光素子１０９を有する。受光素子１０９は、スペーサ１０８の下部に設けられている。なお、受光素子１０９のうち受光を行う部分（受光部ともいう）が、少なくともスペーサ１０８の下部に設けられていればよい。スペーサの下部に設けることで、受光素子１０９に入射される光１１１の量を増やすことができる。

ここで、センサ部のスペーサ１０８と表示部の液晶層１０５は、同層に形成されている。また、表示部において、共通電極は光透過性であるためセンサ部に延在していてもよい。なお、画素電極は、反射性を有する導電層で形成してもよいし、光透過性を有する画素電極を形成し、表示部を覆うように反射性を有する反射層を積層する構成としてもよい。ただし、反射性を有する導電層で形成する場合は、画素電極は表示部にのみ設け、センサ部は覆わない。

すなわち、光透過性を有するスペーサの下部に受光素子を設けることで、液晶層に阻害されることなく、受光素子に十分な光量が入射される。高分子中に液晶が分散された液晶層において、例えば可視光（波長３８０ｎｍ〜７８０ｎｍ）では透過率が４０％以下となることがあり、十分な光量を確保することが困難であった。しかしながら、本実施の形態の構成を用いることで、たとえ可視光であっても光の検出を効果的に行うことが可能となり、視認性が高く、受光素子による光量によりタッチ認識機能を有する表示装置を提供することができる。

一方で、赤外線は高分子分散型液晶を透過することができる。したがって、高分子分散型液晶層と赤外線の波長領域に受光感度を有する受光素子が重なっていても、受光素子が赤外線を検出することができる。そして、表示装置は、受光素子が検出した赤外線を用いて、撮像することができる。

なお、本実施の形態に係る表示装置に入射する光（赤外線）は、被検出物によって遮られると、受光素子へは到達しない。これにより、表示装置は、受光素子を用いて被検出物の影を認識することにより、被検出物を撮像することができる。

なお、表示装置は、例えば、電子書籍（電子ペーパー）に適用することが可能であり、絵や文字が書かれた紙面と同等の視認性を得ることができる。

また、タッチ認識機能を利用して画像の読み取りが可能であるため、スキャナ機能を搭載した表示装置とすることもできる。その場合、被検出物に光を照射するためのライトを設けることにより、より精度良く画像を読み取ることができる。

本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。

（実施の形態２）
図３は、表示装置の画素部の断面図の一例である。

画素部は、表示部２０１及びセンサ部２０２を有している。センサ部２０２において、光２０３（外光等）が入射され、センサ部２０２において被検出物２０４からの光２０３が受光素子２１２に入射される状態を示している。被検出物２０４は、指又は紙等を用いることができる。

絶縁物２１０上に、トランジスタ２１１、受光素子２１２、液晶素子２１３、及び受光素子上に光透過性を有するスペーサ２１４が設けられている。

絶縁物２１０は、ガラス基板、石英基板、プラスチック基板等を用いることができる。これらの基板の上に、酸化珪素膜又は窒化珪素膜等を、単層又は積層した絶縁層を設けたものを用いてもよい。安価なガラス基板を用いることでコストが低減できる。

図３では、トランジスタ２１１としてトップゲート構造の薄膜トランジスタを用いたが、これに限定されない。これらのトランジスタとしてボトムゲート構造の薄膜トランジスタを用いてもよく、チャネルエッチ型又はチャネルストップ型とすることもできる。

また、トランジスタ２１１の半導体層２２０は、例えば、結晶シリコンを用いることができる。しかし、これに限定されず、半導体層２２０に、非晶質シリコン、微結晶シリコン、単結晶シリコン、ペンタセン等の有機半導体、又は酸化物半導体等を用いてもよい。

半導体層２２０として単結晶シリコンを用いる場合、表面から所定の深さに損傷領域が設けられた単結晶シリコン基板と絶縁物２１０とを接合し、当該損傷領域で単結晶シリコン基板を分離することによって形成することができる。単結晶シリコンを用いると、電界効果移動度が高いトランジスタとすることができる。

また、半導体層２２０として酸化物半導体を用いる場合、インジウム、ガリウム、アルミニウム、亜鉛及びスズから選んだ元素の複合酸化物を用いることができる。酸化物半導体を用いると、オフ電流が極めて低いトランジスタとすることができる。

受光素子２１２は、縦型接合のｐｉｎダイオードを用いたが、これに限定されない。ｐｉｎ型ダイオードは横型接合タイプ（図４（Ａ））でもよい。横型接合タイプは、半導体膜にｐ層３１、ｉ層３２、ｎ層３３を、イオンドーピング等を用いて形成する。縦型接合タイプはｐ層３１をｐ型半導体膜で形成し、ｉ層３２をｉ型半導体膜で形成し、ｎ層３３をｎ型半導体膜で形成する。逆にｎ層３３を形成し、ｉ層３２を形成し、ｐ層３１を形成してもよい。ｐ層３１、ｎ層３３にはそれぞれ取り出し電極を設ける（図示しない）。また、受光素子２１２として、ｐｎ型ダイオードを用いてもよく、同様に横型接合タイプ（図４（Ｂ））でも縦型接合タイプ（図４（Ｃ））でもよい。また、フォトトランジスタ等を用いてもよい。なお、受光素子２１２の各半導体層は、微結晶シリコン、多結晶シリコン、又は単結晶シリコン等を用いて形成することができる。

受光素子２１２の少なくとも受光部上には、光透過性を有するスペーサ２１４を設ける。スペーサ２１４は、受光素子２１２の受光部を覆うように設けることが好ましい。覆うように設けることで、液晶層２２２に遮られることなく、受光素子２１２は光２０３を効率的に受光することができる。

スペーサ２１４は有機材料及び無機材料で形成することができる。代表的には可視光硬化性、紫外線硬化性または熱硬化性の樹脂を用いるのが好ましい。例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、アミン樹脂などを用いることができる。なお、スペーサは複数の薄膜の積層構造であってもよい。

また、液晶層２２２の厚さであるセルギャップは５μｍ以上３０μｍ以下とすればよく、スペーサ２１４はセルギャップを保持できるサイズで適宜形成すればよい。

液晶素子２１３は、画素電極２２１及び共通電極２２３と、それらの電極間に設けられた液晶層２２２とを有している。また、画素電極２２１の下部には、黒色層２２４が設けられ、画素電極２２１及び共通電極２２３は、透光性を有する材料で形成されている。なお、画素電極及び共通電極に光透過性を有する材料を用いる場合、図３（Ｂ）に示す、スペーサ部２６１のように、画素電極及び共通電極はセンサ部に延在していても良い。しかし、その場合においても黒色層２２４は表示部にのみ形成する。また、黒色層２２４をトランジスタ２１１と重畳するように設ければ、トランジスタ２１１の光劣化を防ぐことができる。

液晶素子２１３がオフ状態であり、液晶層２２２が透光性を有さない状態である場合、光２０３は液晶層２２２によって散乱し、白表示が行われる。

また、液晶素子２１３がオン状態であり、液晶層２２２が透光性を有する状態である場合、光２０３は液晶素子２１３を透過して、画素電極２２１の下部に位置する黒色層２２４が視認できる。すなわち、黒表示が行われる。なお、黒色層２２４の視認性を向上させるため、図３（Ｂ）のように、画素電極に開口部２２５を設けてもよい。開口部２２５を設ける場合、画素電極２２１は、透光性を有さない材料で形成されていてもよい。また、画素電極２２１において光の吸収又は反射等により黒表示が可能な場合、黒色層２２４を設ける必要はない。なお、画素電極２２１に光透過性がない場合、画素電極２２１は表示部にのみ形成する。

次に、図３に示す液晶表示装置の作製方法の一例について説明する。

まず、絶縁物２１０上に、ゲート電極２５０、ゲート絶縁膜２５１、半導体層２２０として酸化物半導体層を有するトップゲート構造の薄膜トランジスタ２１１及び、受光素子２１２を作製する。なお、薄膜トランジスタ２１１の半導体層２２０と受光素子２１２の半導体層は同一工程で作製してもよい。

また、薄膜トランジスタ２１１は、ｎ型薄膜トランジスタ又はｐ型薄膜トランジスタとすることができる。なお、薄膜トランジスタ２１１にｎ型またはｐ型を付与する工程で、受光素子２１２のｐ層またはｎ層を形成してもよい。また、薄膜トランジスタとせずに、バルクトランジスタとすることもできる。その場合、絶縁物２１０の代わりに、半導体基板を用いることができる。

ゲート電極２５０は、モリブデン、チタン、タンタル、タングステン、アルミニウム、銅、ネオジム、スカンジウム等の金属材料又はこれらを主成分とする合金材料を用いて、単層又は積層の導電層で形成する。

次に、薄膜トランジスタ２１１及び受光素子２１２上に絶縁層２５２を形成する。絶縁層２５２は、酸化珪素膜又は窒化珪素膜を用いて、単層又は積層で形成する。

そして、絶縁層２５２及びゲート絶縁膜２５１にコンタクトホールを形成し、薄膜トランジスタ２１１と電気的に接続される電極２５３（ソース電極及びドレイン電極等）及び受光素子２１２と電気的に接続される電極（図示しない）を形成する。

電極２５３及び受光素子と接続される電極は、アルミニウム、クロム、タンタル、チタン、モリブデン、タングステン等の金属材料又はこれらを主成分とする合金を用いて、単層又は積層の導電層で形成する。

次に、電極２５３を覆う絶縁層２５４を形成する。絶縁層２５４は、酸化珪素膜又は窒化珪素膜等を用いて、単層又は積層で形成する。

そして、表示部において、絶縁層２５４上に黒色層２２４を形成する。また、絶縁層２５４上にコンタクトホールを形成し、絶縁層２５４上に画素電極２２１を形成する。

画素電極２２１は、光透過性を有する導電層を用いることができる。その場合、液晶素子２１３を透過して、黒色層２２４を視認できる。光透過性を有する導電層としては、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、酸化インジウムに酸化亜鉛（ＺｎＯ）を混合したＩＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）、酸化インジウムに酸化珪素（ＳｉＯ_２）を混合した導電性材料、有機インジウム、有機スズ、酸化タングステンを含むインジウム酸化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸化物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物を用いて形成することができる。

また、画素電極２２１は、反射性を有する導電層を用いることができる。その場合、開口部２２５を設け、開口部２２５から下部の黒色層２２４を視認できる。反射性を有する導電層としては、タングステン、モリブデン、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、タンタル、クロム、コバルト、ニッケル、チタン、白金、アルミニウム、銅、銀等の金属、又はその合金、若しくはその金属窒化物から一つ、又は複数種を用いて形成することができる。この構成とした場合、液晶層２２２において光の散乱が不十分であっても、画素電極２２１において光を反射することができるため、白表示が効果的に行われる。

黒色層２２４は、例えば、黒色の有機樹脂を用いることができ、感光性又は非感光性のポリイミドなどの樹脂材料に、顔料系の黒色樹脂やカーボンブラック、チタンブラック等を混合させて形成すればよい。また、光を吸収する遮光性の金属膜を用いることもでき、例えばクロムなどを用いればよい。

黒色層２２４の形成方法は特に限定されず、材料に応じて、蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法などの乾式法、又はスピンコート、ディップ、スプレー塗布、液滴吐出法（インクジェット法、スクリーン印刷、オフセット印刷等）などの湿式法を用い、必要に応じてエッチング法（ドライエッチング又はウエットエッチング）により所望のパターンに加工すればよい。また、黒色層２２４からの汚染物質の拡散を防止するため、黒色層２２４の上面及び下面にオーバーコート層２５５を設けてもよい。

なお、黒色層２２４の代わりに、赤色、緑色、青色、シアン、マゼンダ、又はイエロー等の他のカラー色を一種若しくは複数種用いてカラー表示を行ってよい。黒色及びその他のカラー色を有する層を有色層という。

次に、センサ部２０２において、受光素子２１２に重畳するようにスペーサ２１４を形成する。スペーサ２１４は、フォトリソグラフィ工程により所定の場所に形成するものであり、代表的には、フォトリソスペーサー、ポストスペーサー、貝柱スペーサ、カラムスペーサー、柱状スペーサとも呼ばれている。

基板の全面に、アクリル、ポリイミドなどの感光性有機樹脂層をスピンコート法または印刷法により形成した後、フォトリソグラフィ工程を行い、基板上に感光性の有機樹脂層を形成することにより、スペーサ２１４を形成する。当該方法により、露光時のマスクパターン次第でスペーサを配置したい場所に露光できるため、受光素子２１２に重畳するようにスペーサを配置することが可能となる。また、スペーサ２１４を受光素子上に設けることで、セルギャップを保持するだけでなく、開口率の低減も防ぐことができる。また、スペーサ２１４は、インクジェット法により有機絶縁材料を含む組成物を吐出し焼成して形成することができる。また、スペーサ２１４は対向基板上に設けても良い。その場合、共通電極２２３が設けられた対向基板２５７上に、フォトリソグラフィ工程を行うことよりスペーサ２１４を形成する。

次に、高分子中に液晶が分散された液晶層を用いて、液晶層２２２を形成する。

液晶としては、ネマティック液晶を用いることができる。

また、高分子（ポリマー）として、光硬化樹脂を用いることができる。光硬化樹脂は、アクリレート、メタクリレートなどの単官能モノマーでもよく、ジアクリレート、トリアクリレート、ジメタクリレート、トリメタクリレートなどの多官能モノマーでもよく、これらを混合させたものでもよい。また、液晶性のものでも非液晶性のものでもよく、両者を混合させてもよい。光硬化樹脂は、用いる光重合開始剤の反応する波長の光によって、適宜選択すれば良く、代表的には紫外線硬化樹脂を用いることができる。

例えば、液晶層２２２は、ネマティック液晶を用いた液晶、未硬化樹脂、及び光重合開始剤を含む液晶材料に、光硬化樹脂、及び光重合開始剤が反応する波長の光を照射して硬化し、形成することができる。

光重合開始剤は、光照射によってラジカルを発生させるラジカル重合開始剤でもよく、酸を発生させる酸発生剤でもよく、塩基を発生させる塩基発生剤でもよい。

液晶層２２２を形成する方法としては、ディスペンサ法（滴下法）、又は、対向基板を貼り合わせた後に注入法等を用いることができる。

次に、共通電極２２３が設けられた対向基板２５７を、シール材を介して絶縁物２１０と貼り合わせる。

共通電極２２３は、透光性を有する導電性材料を用いる。例えば、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、酸化インジウムに酸化亜鉛（ＺｎＯ）を混合したＩＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）、酸化インジウムに酸化珪素（ＳｉＯ_２）を混合した導電性材料、有機インジウム、有機スズ、酸化タングステンを含むインジウム酸化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸化物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物を用いて形成することができる。なお、共通電極２２３は光透過性を有しているため、センサ部に延在していてもよい。

また、対向基板２５７は、視認側に設けられるため、透光性を有する材料を用いて形成する。透光性を有する材料としては、ガラス基板、石英基板、又はプラスチック基板等である。

本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することが可能である。

（実施の形態３）
本実施の形態では、電子機器の一例について説明する。

図５（Ａ）及び図５（Ｂ）は、電子ペーパー（電子書籍、電子ブック等ともいう）である。それぞれ本体４００１、本体４００２に、本明細書で開示した表示装置４１０１、表示装置４１０２を用いることで、紙面と同等の視認性を有し、タッチ認識機能を有する電子ペーパーを提供ですることができる。

また、電子ペーパーに限らず、図５（Ｃ）のテレビ、図５（Ｄ）の携帯電話、図５（Ｅ）のパーナルコンピュータ、又は図５（Ｆ）のゲーム機器等の電子機器に適用することができる。それらの本体４００３〜本体４００６に、本明細書で開示した表示装置４１０３〜表示装置４１０６を用いることで、紙面と同等の視認性を有し、タッチ認識機能を有する電子機器を提供することができる。

本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。

（実施の形態４）
本実施の形態では、電子機器の一例について説明する。

図６は、ライティングボード（黒板、ホワイトボード等）である。本体９００１に本明細書で開示した表示装置９１０１を設けることができる。

ここで、表示装置９１０１の表面には、マーカー等を用いて自由に書き込みができる。

なお、定着剤が含まれていないマーカー等を用いれば文字の消去が容易である。

また、マーカーのインクを落としやすくするため、表示装置９１０１の表面は十分な平滑性を有していると良い。

例えば、表示装置９１０１の表面がガラス基板等であれば平滑性は充分である。

また、表示装置９１０１の表面に透明な合成樹脂シート等を貼り付けてもよい。

合成樹脂としては例えばアクリル等を用いると好ましい。この場合、合成樹脂シートの表面を平滑にしておくと好ましい。

また、表示装置９１０１が特定の表示を行う際に、表面に絵や文字を記載することができる。そして、表示装置９１０１はスキャナ機能を有しているため、記載された絵や文字と表示された画像とを合成することができる。

更に、フォトセンサを用いているため、記載した後、時間が経った場合でもいつでもセンシングが可能であるが、抵抗膜方式、静電容量方式等を用いた場合、記載と同時にしかセンシングをすることができない。

本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。

１００ 画素部
１０１ 表示部
１０２ センサ部
１０３ 液晶素子
１０４ 画素電極
１０５ 液晶層
１０６ 共通電極
１０８ スペーサ
１０９ 受光素子
１１０ 黒色層
１１１ 光
１２０ 画素
２０１ 表示部
２０２ センサ部
２０３ 光
２０４ 被検出物
２１０ 絶縁物
２１１ トランジスタ
２１２ 受光素子
２１３ 液晶素子
２１４ スペーサ
２２０ 半導体層
２２１ 画素電極
２２２ 液晶層
２２３ 共通電極
２２４ 黒色層
２２５ 開口部
２５０ ゲート電極
２５１ ゲート絶縁膜
２５２ 絶縁層
２５３ 電極
２５４ 絶縁層
２５５ オーバーコート層
２５７ 対向基板
２６１ スペーサ部
３１ ｐ層
３２ ｉ層
３３ ｎ層
４００１ 本体
４００２ 本体
４１０１ 表示装置
４１０２ 表示装置
４００２ 本体
４００６ 本体
４１０２ 表示装置
４１０６ 表示装置
９１０１ 表示装置
９００１ 本体

Claims (3)

1. 第１の電極と、第２の電極と、液晶層と、黒色層と、受光素子と、スペーサと、を有し、
   前記第１の電極、前記第２の電極、前記液晶層および前記スペーサは、前記黒色層および前記受光素子よりも視認側に配置され、
   前記第１の電極は、前記第２の電極および前記液晶層よりも視認側に配置され、
   前記第１の電極は、可視光線を透過することができる機能を有し、
   前記第２の電極は、前記第１の電極と対向して配置され、
   前記第２の電極は、可視光線を反射することができる機能を有し、
   前記第２の電極は、開口部を有し、
   前記液晶層は、前記第１の電極と前記第２の電極との間にあり、
   前記液晶層は、高分子中に分散された液晶を含み、
   前記黒色層は、前記開口部と重なる領域を有し、
   前記黒色層は、可視光線を吸収し、黒表示を視認させる機能を有し、
   前記スペーサは、前記受光素子と重なる領域を有し、
   前記スペーサは、可視光線または赤外線を透過することができる機能を有し、
   前記受光素子は、可視光線または赤外線の波長領域に受光感度を有し、
   前記受光素子が検出した可視光線または赤外線を撮像することができる機能を有することを特徴とする表示装置。
2. 請求項１において、
   前記スペーサの上面は、平坦である領域を有することを特徴とする表示装置。
3. 請求項１または２において、
   前記第２の電極に電気的に接続されたトランジスタを有し、
   前記トランジスタは、酸化物半導体を有することを特徴とする表示装置。

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