WO2016148106A1 - カラーフィルター基板、センサー基板、及び表示装置 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a color filter substrate, a sensor substrate, and a display device.
- This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2015-053499 filed in Japan on March 17, 2015, the contents of which are incorporated herein by reference.
- a display device in which a touch detection device called a touch panel is provided on a display surface such as a liquid crystal display device has become essential.
- a touch detection device called a touch panel
- Patent Document 1 discloses a conventional example of a display device including the touch panel described above. Specifically, in the following Patent Document 1, a common electrode for display of a liquid crystal display element is also used as one of a pair of touch sensor electrodes, and the other electrode (sensor detection electrode) is newly formed. However, a display device is disclosed in which an existing common drive signal as a display drive signal is shared as a touch sensor drive signal.
- a capacitance is formed between the common electrode and the sensor detection electrode, and touch detection is performed by utilizing the fact that this capacitance is changed by the contact of a finger. For this reason, it can be adapted to mobile device applications in which the potential of the user is often indefinite. Further, a new electrode may be provided only for the sensor detection electrode, and since it is not necessary to newly prepare a touch sensor drive signal, the configuration is simple.
- the display device disclosed in Patent Document 1 described above performs touch detection by utilizing the fact that the capacitance formed between the common electrode and the sensor detection electrode is changed by the contact of the finger. Basically, it is intended for a user to operate with a finger. For this reason, the display device disclosed in Patent Document 1 described above has a problem that it is difficult to detect a fine operation using, for example, a stylus pen.
- the display device disclosed in Patent Document 1 described above detects a change in capacitance between the common electrode and the sensor detection electrode caused by contact with a finger. For this reason, in the display device disclosed in Patent Document 1 described above, touch detection (detection of whether or not an operation with a finger has been performed) is possible, but a fingerprint of the operated finger cannot be detected. For this reason, conventionally, when it is necessary to provide a fingerprint sensor, there is a problem that it is necessary to provide it separately from the touch sensor.
- An object is to provide a substrate, a sensor substrate, and a display device.
- a color filter substrate (7) includes a transparent substrate (11), a light shielding pattern (31) formed in a lattice shape on one surface side of the transparent substrate, A color filter (12) provided in each region of the transparent substrate partitioned by a light shielding pattern, and one surface or the other surface of the transparent substrate so as to overlap the light shielding pattern when viewed from a direction perpendicular to the transparent substrate
- the optical sensor (35) formed in the.
- the photosensor may be disposed inside a receding region (W1, W2) set at an end of the light shielding pattern.
- the optical sensor may be formed between the transparent substrate and the light shielding pattern on one surface side of the transparent substrate.
- the light-shielding pattern extends in a first direction (x-axis direction) and a second direction (y-axis direction) that are orthogonal to each other on the one surface side of the transparent substrate.
- the light sensor is formed, the first linear portion (31a) extending in the first direction of the light shielding pattern, the second linear portion (31b) extending in the second direction of the light shielding pattern, or the You may form so that the 1st linear part and the said 2nd linear part may overlap with the cross
- the optical sensor has a dot shape when viewed from a direction (z direction) perpendicular to the transparent substrate, or a linear shape extending in the first direction or the second direction. There may be.
- the color filter includes a first color pattern (36R), a second color pattern (36G), and a third color array, in which the color filter is arranged in the first direction and the second direction.
- a color pattern (36B) may be provided, and the optical sensor may be provided corresponding to each of the first color pattern, the second color pattern, and the third color pattern.
- the color filter includes a first coloring pattern (36R), a second coloring pattern (36G), and a third color arrangement in which the color filter is arranged in the first direction and the second direction.
- Each unit section (U1, U2, U3) having a colored pattern (36B), wherein the optical sensor includes the first colored pattern, the second colored pattern, and the third colored pattern one by one. May be provided.
- the sensor substrate (40) according to one embodiment of the present invention is perpendicular to the substrate when the substrate is overlaid on the substrate (41) and the color filter substrate (7) on which the lattice-shaped light shielding pattern (31) is formed.
- the sensor substrate when the optical sensor is overlapped with the color filter substrate, the sensor substrate is located inside a receding region (W1, W2) set at an end portion of the light shielding pattern. You may form so that it may arrange
- the substrate In the sensor substrate according to one embodiment of the present invention, the substrate may be a polarizing plate or a glass substrate.
- a display device (1) according to an aspect of the present invention includes the color filter substrate (7) described above.
- the display device includes a transparent substrate (11), a light shielding pattern (31) formed in a lattice shape on one surface side of the transparent substrate, and the transparent substrate partitioned by the light shielding pattern.
- the optical sensor is provided so as to overlap the light shielding pattern when viewed from the direction perpendicular to the transparent substrate on which the color filter and the light shielding pattern are formed. It is possible to detect a simple operation. Also, there is an effect that it is possible to realize a plurality of types of sensors by one.
- FIG. 11 is a first plan view showing a first modification of the display device according to the first to third embodiments of the present invention.
- FIG. 11 is a second plan view showing a first modification of the display device according to the first to third embodiments of the present invention.
- FIG. 10 is a first plan view showing a second modification of the display device according to the first to third embodiments of the present invention.
- FIG. 10 is a second plan view showing a second modification of the display device according to the first to third embodiments of the present invention.
- FIG. 10 is a first plan view showing a third modification of the display device according to the first to third embodiments of the present invention.
- FIG. 10 is a second plan view showing a third modification of the display device according to the first to third embodiments of the present invention.
- FIG. 10 is a third plan view showing a third modification of the display device according to the first to third embodiments of the present invention.
- FIG. 1 is an exploded perspective view showing a schematic configuration of a display device according to a first embodiment of the present invention.
- the display device shown in FIG. 1 is a vertical alignment (VA) type liquid crystal display device.
- the liquid crystal display device 1 includes a backlight 2, a polarizing plate 3, a liquid crystal cell 4, and a polarizing plate 5 from the back side (the lower side in FIG. 1) as viewed from the observer.
- the liquid crystal display device 1 is a transmissive liquid crystal display device including the backlight 2, and performs display by controlling the transmittance of light emitted from the backlight 2 by the liquid crystal cell 4.
- the horizontal direction of the screen when the observer looks at the liquid crystal display device 1 is referred to as “horizontal direction”, and the vertical direction of the screen is referred to as “vertical direction”.
- the horizontal direction is the x-axis direction
- the vertical direction is the y-axis direction
- the thickness direction of the liquid crystal display device is the z-axis direction. Note that these three directions (x-axis direction, y-axis direction, and z-axis direction) are orthogonal to each other.
- the liquid crystal cell 4 includes a pair of substrates composed of a TFT array substrate 6 and a color filter substrate 7 which are arranged to face each other.
- the liquid crystal layer 8 is sandwiched between the TFT array substrate 6 and the color filter substrate 7.
- a positive liquid crystal material is generally used for the liquid crystal layer 8, but a negative liquid crystal material may be used.
- the TFT array substrate 6 has a plurality of subpixels 10 arranged in a matrix on a substrate 9. These sub-pixels 10 constitute pixels, and a plurality of pixels constitute a display area (screen).
- the color filter substrate 7 includes a color filter 12 on a transparent substrate 11.
- a plurality of source bus lines (signal lines) arranged in parallel to each other and a plurality of gate bus lines (scanning lines) arranged in parallel to each other are displayed in the display area. And are formed.
- the plurality of source bus lines and the plurality of gate bus lines are arranged to cross each other.
- the display area is partitioned in a lattice pattern by a plurality of source bus lines and a plurality of gate bus lines, and each partitioned substantially rectangular area is a sub-pixel 10.
- One sub-pixel 10 corresponds to one coloring pattern of red (R), green (G), and blue (B) of the color filter 12.
- the “coloring pattern” in this specification is a minimum unit region of a specific color of the color filter 12 corresponding to one subpixel.
- the liquid crystal display device 1 of the present embodiment has a resolution called, for example, full HD or 4K.
- the liquid crystal display device 1 having full HD resolution has a pixel number of 1920 ⁇ 1080.
- the liquid crystal display device 1 having a resolution of 4K has a pixel number of 3840 ⁇ 2160. Note that the resolution (number of pixels) given here is merely an example, and the resolution (number of pixels) of the liquid crystal display device 1 may be an arbitrary resolution (number of pixels).
- FIG. 2 is a cross-sectional view of the display device according to the first embodiment of the present invention.
- the cross section of one pixel (three sub-pixels) in the horizontal direction of the liquid crystal cell 4 is enlarged.
- the liquid crystal cell 4 includes a TFT array substrate 6, a color filter substrate 7, and a liquid crystal layer 8 sandwiched between the TFT array substrate 6 and the color filter substrate 7.
- a backlight 2 is arranged on the + z side of the liquid crystal cell 4.
- the TFT array substrate 6 may be a VA type known TFT array substrate.
- the TFT array substrate 6 includes a transparent substrate 20, a gate layer 21, a gate insulating film 22, an interlayer insulating film 23, a source layer 24, a planarizing film 25, a pixel electrode 26, an alignment film 27, and the like.
- the transparent substrate 20 is, for example, a glass substrate.
- the gate layer 21 is a layer in which gate bus lines and the like are formed.
- the gate insulating film 22 is an insulating film formed so as to cover the gate layer 21.
- An interlayer insulating film 23 is formed on the gate insulating film 22.
- a material of the interlayer insulating film 23 for example, a silicon oxide film, a silicon nitride film, or a laminated film thereof is used.
- a source layer 24 and a drain layer (not shown) are formed on the interlayer insulating film 23.
- the source layer 24 is a layer in which source bus lines and the like are formed.
- a planarizing film 25 is formed on the interlayer insulating film 23 so as to cover the source layer 24 and a drain layer (not shown).
- the material of the planarizing film 25 the same material as the interlayer insulating film 23 or an organic insulating material is used.
- a pixel electrode 26 is formed on the planarizing film 25.
- the pixel electrode 26 is connected to a drain layer (not shown) through a contact hole.
- a transparent conductive material such as ITO (Indium Tin Oxide) or IZO (Indium Zinc Oxide) is used.
- An alignment film 27 is formed on the planarizing film 25 so as to cover the pixel electrode 26.
- the alignment film 27 has an alignment regulating force for vertically aligning liquid crystal molecules constituting the liquid crystal layer 8.
- the alignment film 27 is subjected to an alignment process using a photo-alignment technique. That is, in this embodiment, a photo-alignment film is used as the alignment film 27.
- TFT when the scanning signal is supplied through the gate bus line and the TFT is turned on, the image signal supplied through the source bus line is supplied to the pixel electrode 26.
- the form of TFT may be a top gate type TFT or a bottom gate type TFT.
- the color filter substrate 7 includes a transparent substrate 11, a color filter 12, a black matrix 31 (light shielding pattern), an overcoat layer 32, a counter electrode 33, an alignment film 34, and an optical sensor 35.
- the transparent substrate 11 is a glass substrate, for example.
- the color filter 12 includes a plurality of red patterns 36R (first color patterns), a plurality of green patterns 36G (second color patterns), and a plurality of blue patterns 36B (third color patterns) arranged in the horizontal and vertical directions of the screen. Pattern).
- FIG. 3 is a plan view of the display device according to the first embodiment of the present invention.
- the sub-pixels in 3 rows and 3 columns are shown enlarged.
- FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG.
- the coloring patterns are arranged in the order of the red pattern 36R, the green pattern 36G, the blue pattern 36B,... From the left end to the right end.
- the coloring patterns are arranged in the order of the blue pattern 36B, the red pattern 36R, the green pattern 36G,... From the left end to the right end.
- the coloring patterns are arranged in the order of the green pattern 36G, the blue pattern 36B, the red pattern 36R,... From the left end to the right end.
- the area outside the range shown in FIG. 3 is a repetition of the pattern of FIG.
- a plurality of colored patterns of the same color constituting the color filter 12 are arranged adjacent to each other in an oblique direction intersecting the horizontal direction and the vertical direction. Specifically, a red pattern 36R is arranged diagonally to the lower right of the red pattern 36R at the upper left end in FIG. 3, and a red pattern 36R is arranged obliquely to the lower right of the second red pattern 36R from the middle left.
- the green pattern 36G and the blue pattern 36B are the same as the red pattern 36R. Such an arrangement is called a so-called mosaic arrangement.
- the black matrix 31 includes a plurality of horizontal linear portions 31a (first linear portions) extending in the horizontal direction (first direction) on one surface side (+ z side) of the transparent substrate 11 and a vertical direction (second direction).
- a plurality of extending vertical linear portions 31b (second linear portions) have a lattice shape orthogonal to each other.
- the black matrix 31 is made of a light shielding material such as a black resin or a metal such as chromium (Cr).
- the black matrix 31 has a plurality of rectangular openings H arranged in a matrix.
- the area of the opening H is set smaller than the areas of the red pattern 36R, the green pattern 36G, and the blue pattern 36B of the color filter 12. That is, when the color filter substrate 7 is viewed from the liquid crystal layer 8 side, the end portions (four sides) of the red pattern 36R, the green pattern 36G, and the blue pattern 36B are covered with the black matrix 31. Has been. Therefore, the opening H is a substantial display area in the sub-pixel 10.
- the overcoat layer 32 covers the surfaces of the color filter 12 and the black matrix 31, and is provided to alleviate the steps between the color filter 12 and the black matrix 31.
- a counter electrode 33 is formed on the overcoat layer 32.
- a transparent conductive material such as ITO or IZO is used similarly to the pixel electrode 26.
- An alignment film 34 is formed on the entire surface of the pixel electrode 26. Similar to the alignment film 27, the alignment film 34 has an alignment regulating force for vertically aligning liquid crystal molecules constituting the liquid crystal layer 8.
- alignment processing is performed on the alignment film 34 using a photo-alignment technique. That is, in the present embodiment, like the alignment film 27, a photo-alignment film is used as the alignment film 34.
- the optical sensor 35 is an optical sensor such as a photodiode having a pn junction, for example. As shown in FIGS. 2 and 3, the optical sensor 35 has the other surface (on the ⁇ z side) of the transparent substrate 11 so as to overlap the vertical linear portion 31b of the black matrix 31 when viewed from the direction perpendicular to the transparent substrate 11. Surface). That is, the optical sensor 35 is formed in the shielding region R1 where the light emitted from the backlight 2 is shielded by the black matrix 31. Thus, the reason why the optical sensor 35 is formed in the shielding region R ⁇ b> 1 is to prevent the light emitted from the backlight 2 from being affected. The optical sensor 35 is formed so that the light receiving surface faces the ⁇ z side.
- the optical sensor 35 is formed corresponding to each of the red pattern 36R, the green pattern 36G, and the blue pattern 36B. That is, the photosensor 35 is formed corresponding to each of the sub-pixels 10.
- the planar view shape of the optical sensor 35 is a square shape, and the length of one side of the optical sensor 35 is set to be equal to or smaller than the width of the vertical linear portion 31b. For this reason, it can be said that the optical sensors 35 are dot-like when viewed from the direction perpendicular to the transparent substrate 11 and are arranged so as to be scattered in the horizontal direction and the vertical direction of the screen.
- the optical sensor 35 is disposed inside the receding regions W1 and W2 set at the end of the black matrix 31.
- the receding areas W1 and W2 are provided in order to prevent the light sensor 35 from receiving the light entering the shielding area R1 out of the light emitted from the backlight 2 and transmitted through the opening H of the black matrix 31. It is an area.
- the widths of the retreat areas W1 and W2 are set in consideration of the amount of light wraparound and the dimensions of the optical sensor 35 (sensitivity of the optical sensor 35).
- the width of the receding area W1 and the width of the receding area W2 may be the same or different.
- a transparent protective film for protecting the optical sensor 35 is formed on the other surface (the surface on the ⁇ z side) of the transparent substrate 11 so as to cover the optical sensor 35. It may be formed.
- a signal line for outputting the detection signal of the optical sensor 35 to the outside is also within the shielding region R1 (for example, shielding at the horizontal linear portion 31a of the black matrix 31). In the region R1).
- the light sensor 35 corresponding to each of the sub-pixels 10 in the shielding region R1 (the region where the light emitted from the backlight 2 is shielded by the black matrix 31) of the color filter substrate 7. Is provided. Since the light sensor 35 can detect the light and darkness (including light and darkness due to ambient light) of the screen surface of the liquid crystal display device 1 with high definition, a high-definition touch panel can be realized. Thereby, not only when a user operates with a finger but also fine operation using a stylus pen or the like can be detected.
- the optical sensor 35 can be used as a touch panel, a fingerprint sensor, or a proximity sensor by changing the processing of the detection signal of the optical sensor 35.
- a process of detecting a dark region (point) having a small area in a bright region having a large area is performed. This is because the amount of light incident on the optical sensor 35 is reduced at the portion where the finger is touched, but such a decrease in the amount of light does not occur at the portion where the finger is not touched.
- the optical sensor 35 When the optical sensor 35 is used as a fingerprint sensor, a process for detecting light and shade is performed in a dark region having a small area. This is because the light sensor 35 detects the reflected light of the light emitted from the backlight 2 (reflected light reflected by the fingertip and having a shade corresponding to the shape of the fingerprint) at the portion touched by the finger. .
- the optical sensor 35 When the optical sensor 35 is used as a proximity sensor, a process of detecting a dark region having a certain area or more in a bright region having a large area is performed. This is the same principle as when the above-described optical sensor 35 is used as a touch panel.
- the optical sensor 35 can be properly used as a touch panel, a fingerprint sensor, or a proximity sensor according to the application.
- FIG. 4 is a cross-sectional view of a display device according to a second embodiment of the present invention.
- the cross-sectional view shown in FIG. 4 is an enlarged view of the cross section of one pixel (three sub-pixels) in the horizontal direction of the liquid crystal cell 4 as in the cross-sectional view shown in FIG.
- the same components as those shown in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals.
- the liquid crystal display device of the present embodiment includes the backlight 2, the polarizing plate 3, the liquid crystal cell 4, and the polarizing plate 5 shown in FIG. 1, and the basic configuration is the same as that of the first embodiment.
- the liquid crystal display device of the present embodiment is different from the first embodiment in that the configuration of the color filter substrate 7 is slightly different and a sensor substrate 40 is added.
- the liquid crystal display device of this embodiment has a configuration in which the optical sensor 35 of the color filter substrate 7 in the first embodiment is omitted, and a sensor substrate 40 provided with the optical sensor 35 is newly provided.
- the sensor substrate 40 includes a substrate 41 and an optical sensor 35 formed on the substrate 41.
- the sensor substrate 40 is disposed so as to overlap the color filter substrate 7 with one surface (+ z side surface) on which the optical sensor 35 is not formed facing the color filter substrate 7 side.
- the substrate 41 is, for example, a cover glass that is a glass substrate for protecting the polarizing plate or the color filter substrate 7.
- the optical sensor 35 is an optical sensor such as a photodiode having a pn junction, for example, similarly to the optical sensor 35 shown in FIGS.
- the optical sensor 35 is placed on the other surface (the surface on the ⁇ z side) of the substrate 41 so as to overlap the black matrix 31 when viewed from the direction perpendicular to the substrate 41. Is formed. That is, the optical sensor 35 is formed so that the light emitted from the backlight 2 is disposed in the shielding region R1 that is shielded by the black matrix 31 when the sensor substrate 40 is superimposed on the color filter substrate 7. Yes.
- the optical sensor 35 is formed so that the light receiving surface faces the ⁇ z side.
- the optical sensor 35 is provided corresponding to each of the red pattern 36R, the green pattern 36G, and the blue pattern 36B. That is, also in this embodiment, the optical sensor 35 is provided corresponding to each of the sub-pixels 10 (see FIG. 3).
- the optical sensor 35 is disposed inside the receding regions W1 and W2 set at the end of the black matrix 31 in order to prevent the adverse effect of light wraparound.
- a transparent protective film for protecting the optical sensor 35 may be formed on the other surface (the surface on the ⁇ z side) of the substrate 41 so as to cover the optical sensor 35.
- the optical sensor 35 when the optical sensor 35 is provided on the sensor substrate 40 superimposed on the color filter substrate 7 and the sensor substrate 40 is superimposed on the color filter substrate 7, the light sensor 35 is in the shielding region R ⁇ b> 1 of the color filter substrate 7.
- the optical sensor 35 of the sensor substrate 40 is arranged. For this reason, as in the first embodiment, a high-definition touch panel can be realized, thereby detecting not only a user's operation with a finger but also a fine operation using a stylus pen or the like. it can. Also in this embodiment, the optical sensor 35 can be used as a touch panel, a fingerprint sensor, or a proximity sensor by changing the processing for the detection signal of the optical sensor 35.
- the manufacturing process of the color filter substrate 7 can be simplified. That is, in the first embodiment, since it is necessary to form the color filter 12 on one surface of the transparent substrate 11 of the color filter substrate 7 and to form the optical sensor 35 on the other surface, the manufacturing process of the color filter substrate 7 is complicated. Become. On the other hand, in this embodiment, it is not necessary to form the optical sensor 35 on the other surface of the transparent substrate 11 of the color filter substrate 7, so that the manufacturing process of the color filter substrate 7 can be simplified.
- FIG. 5 is a cross-sectional view of a display device according to a third embodiment of the present invention.
- the cross-sectional view shown in FIG. 5 is an enlarged view of the cross section of one pixel (three sub-pixels) in the horizontal direction of the liquid crystal cell 4 as in the cross-sectional views shown in FIGS. is there.
- the same components as those shown in FIGS. 2 and 4 are denoted by the same reference numerals.
- the liquid crystal display device of the present embodiment includes the backlight 2, the polarizing plate 3, the liquid crystal cell 4, and the polarizing plate 5 shown in FIG. 1, and the basic configuration is the same as that of the first embodiment.
- the liquid crystal display device of the present embodiment is different from the first embodiment in that the configuration of the color filter substrate 7 is slightly different.
- the color filter substrate 7 in the first embodiment is replaced with one in which the color filter 12 and the optical sensor 35 are formed on one surface (+ z side surface) of the transparent substrate 11. It is a configuration.
- the optical sensor 35 is formed on one surface of the transparent substrate 11 and between the red pattern 36R, the green pattern 36G, and the blue pattern 36B of the color filter 12.
- the black matrix 31 is formed on one side of the transparent substrate 11 so as to cover the optical sensor 35. That is, the optical sensor 35 is formed between the transparent substrate 11 and the black matrix 31 on one surface side of the transparent substrate 11. Thereby, the optical sensor 35 is configured to overlap the black matrix 31 when viewed from the direction perpendicular to the transparent substrate 11. That is, the optical sensor 35 is formed in the shielding region R1 where the light emitted from the backlight 2 is shielded by the black matrix 31.
- the optical sensor 35 is formed so that the light receiving surface faces the ⁇ z side.
- the optical sensor 35 is provided corresponding to each of the red pattern 36R, the green pattern 36G, and the blue pattern 36B, as in the first and second embodiments. That is, also in this embodiment, the optical sensor 35 is provided corresponding to each of the sub-pixels 10 (see FIG. 3).
- the optical sensor 35 is disposed inside the receding regions W1 and W2 set at the end of the black matrix 31 in order to prevent the adverse effect of light wraparound.
- the color filter substrate 7 having the above configuration includes a first step of forming the optical sensor 35 on one surface of the transparent substrate 11, a second step of forming the color filter 12 on one surface of the transparent substrate 11, and a black covering the optical sensor 35. It is manufactured through the third step of forming the matrix 31 and other steps.
- the other steps are steps for forming the overcoat layer 32, the counter electrode 33, the alignment film 34, the optical sensor 35, and the like.
- the sub-pixel 10 is included in the shielding region R1 of the color filter substrate 7 (the region where the light emitted from the backlight 2 is shielded by the black matrix 31).
- An optical sensor 35 corresponding to each of the above is provided.
- a high-definition touch panel can be realized, thereby detecting not only a user's operation with a finger but also a fine operation using a stylus pen or the like. it can.
- the optical sensor 35 can be used as a touch panel, a fingerprint sensor, or a proximity sensor by changing the processing for the detection signal of the optical sensor 35.
- the manufacturing process of the color filter substrate 7 can be simplified. That is, when the color filter 12 is formed on one surface of the transparent substrate 11 of the color filter substrate 7 and the optical sensor 35 is formed on the other surface as in the first embodiment, after the processing of one surface is performed. However, since it is necessary to protect the other surface and process the other surface, the manufacturing process becomes complicated. On the other hand, in this embodiment, only one surface needs to be processed, and both surfaces are processed. Since it is not necessary to do so, the manufacturing process can be simplified.
- 6A and 6B are first and second plan views showing a first modification of the display device according to the first to third embodiments of the present invention.
- 6A and 6B are enlarged views of sub-pixels in 3 rows and 3 columns, similarly to the plan view shown in FIG.
- the arrangement of the photosensors 35 formed on the color filter substrate 7 of the first and third embodiments or the sensor substrate 40 of the second embodiment is changed.
- the optical sensor 35 overlaps with the vertical linear portion 31b of the black matrix 31 when viewed from the direction perpendicular to the transparent substrate 11 or the substrate 41, and It was formed on the transparent substrate 11 or the substrate 41 so as to correspond to each of the red pattern 36R, the green pattern 36G, and the blue pattern 36B.
- the optical sensor 35 is formed on the transparent substrate 11 or the substrate 41 so as to correspond to each of the red pattern 36R, the green pattern 36G, and the blue pattern 36B, as shown in FIG.
- the specific arrangement of the optical sensor 35 is different.
- the optical sensor 35 shown in FIG. 6A is arranged so as to overlap the horizontal linear portion 31a of the black matrix 31 when viewed from the direction perpendicular to the transparent substrate 11 or the substrate 41.
- the optical sensor 35 shown in FIG. 6B is disposed so as to overlap an intersection where the horizontal linear portion 31a and the vertical linear portion 31b of the black matrix 31 intersect when viewed from the direction perpendicular to the transparent substrate 11 or the substrate 41.
- Has been. 6A and 6B are arranged inside the receding regions W1 and W2 set at the end portions of the black matrix 31 in order to prevent the adverse effect of light wraparound.
- the optical sensor 35 includes the horizontal linear portion 31a of the black matrix 31, the vertical linear portion 31b of the black matrix 31, and the horizontal linear portion of the black matrix 31 when viewed from the direction perpendicular to the transparent substrate 11 or the substrate 41. It can be formed so as to overlap any of the intersecting portions where 31a and vertical linear portion 31b intersect. For this reason, the arrangement of the photosensors 35 can be changed according to the configuration of the liquid crystal display device, and the degree of design freedom can be increased.
- ⁇ Second modification> 7A and 7B are first and second plan views showing a second modification of the display device according to the first to third embodiments of the present invention.
- the plan views shown in FIGS. 7A and 7B are enlarged views of sub-pixels in 3 rows and 3 columns, similarly to the plan views shown in FIGS. 3, 6A, and 6B.
- the shape of the optical sensor 35 formed on the color filter substrate 7 of the first and third embodiments or the sensor substrate 40 of the second embodiment is changed.
- the planar view shape of the optical sensor 35 is a square shape (that is, a dot shape when viewed from the direction perpendicular to the transparent substrate 11 or the substrate 41) as shown in FIG. .
- the planar view shape of the optical sensor 35 in the present modification is a rectangular shape extending in the horizontal direction or the vertical direction (that is, linear when viewed from the direction perpendicular to the transparent substrate 11 or the substrate 41).
- the optical sensor 35 shown in FIG. 7B has a linear shape extending in the vertical direction when viewed from the direction perpendicular to the transparent substrate 11, and is disposed so as to overlap the vertical linear portion 31 b of the black matrix 31.
- the length of the optical sensor 35 shown in FIGS. 7A and 7B can be arbitrarily set as long as the optical sensors 35 do not overlap in plan view.
- 6A and 6B are formed so as to correspond to the red pattern 36R, the green pattern 36G, and the blue pattern 36B, respectively, in order to prevent the adverse effect of light wraparound. It is arranged inside the receding regions W1, W2 (see FIG. 3 or FIG. 6A) set at the end of the black matrix 31.
- the optical sensor 35 can be either a linear shape extending in the horizontal direction or a linear shape extending in the vertical direction when viewed from the direction perpendicular to the transparent substrate 11 or the substrate 41. Further, the length of the optical sensor 35 can be arbitrarily set as long as the optical sensors 35 do not overlap in plan view. For this reason, the shape and length of the optical sensor 35 can be changed according to the configuration of the liquid crystal display device, and the degree of design freedom can be increased.
- ⁇ Third Modification> 8A to 8C are first to third plan views showing a third modification of the display device according to the first to third embodiments of the present invention. Note that the plan views shown in FIGS. 8A to 8C show three sub-pixels in an enlarged manner. In this modification, the correspondence of the photosensors 35 formed on the color filter substrate 7 of the first and third embodiments or the sensor substrate 40 of the second embodiment is changed.
- the optical sensor 35 is formed corresponding to each of the red pattern 36R, the green pattern 36G, and the blue pattern 36B (corresponding to each of the sub-pixels 10).
- the optical sensor 35 is provided corresponding to a unit section including one red pattern 36R, one green pattern 36G, and one blue pattern 36B (for each unit section).
- the optical sensor 35 shown in FIG. 8A is provided for each unit section U1 including one red pattern 36R, one green pattern 36G, and one blue pattern 36B arranged continuously in the horizontal direction.
- the optical sensor 35 shown in FIG. 8B is provided for each unit section U2 including one red pattern 36R, one green pattern 36G, and one blue pattern 36B that are continuously arranged in the vertical direction.
- 8A can change the length in the horizontal direction as appropriate, and the optical sensor 35 shown in FIG. 8B can change the length in the vertical direction as appropriate.
- the photosensor 35 shown in FIG. 8C is provided for each unit section U3 including one red pattern 36R, one green pattern 36G, and one blue pattern 36B in two adjacent stages. Specifically, the upper red pattern 36R and the green pattern 36G shown in FIG. 8C and the lower blue pattern 36B arranged below the upper red pattern 36R are provided for each unit section U3. Yes.
- the optical sensor 35 can be provided corresponding to each of the sub-pixels 10 or can be provided corresponding to the unit section including the plurality of sub-pixels 10. Further, the length of the optical sensor 35 can be arbitrarily set as long as the optical sensors 35 do not overlap in plan view. For this reason, the number of photosensors 35 can be changed according to the required definition, cost, sensitivity of the photosensors 35, and the like.
- the color filter substrate, the sensor substrate, and the display device according to the embodiments of the present invention have been described.
- the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be freely changed within the scope of the present invention.
- the example in which the color filter substrate 7 or the sensor substrate 40 is applied to a vertical alignment (VA) liquid crystal display device has been described.
- the embodiment is applied to a liquid crystal display device other than the vertical alignment (VA) method. You can also.
- the color filter substrate 7 or the sensor substrate 40 can be applied to a horizontal electric field type liquid crystal display device.
- a horizontal electric field type liquid crystal display device includes a common electrode and a pixel electrode on one of a pair of substrates sandwiching a liquid crystal layer, and the liquid crystal is driven by an electric field applied between the common electrode and the pixel electrode. This is the type of liquid crystal display device.
- a color filter substrate having three colored patterns of red, green, and blue is given.
- the present invention is also applied to a color filter substrate having four or more colored patterns. Can do.
- the shape, number, arrangement, constituent material, manufacturing method, and the like of each part of the color filter substrate and the liquid crystal display device are not limited to the above embodiment, and can be changed as appropriate.
- the color filter substrate of the present invention can also be applied to a display device provided with a color filter other than a liquid crystal display device such as an organic electroluminescence display device.
- Some embodiments of the present invention can detect a fine operation using a pen or the like, and can be used for a color filter substrate or the like that can realize a plurality of types of sensors by one.
- SYMBOLS 1 Liquid crystal display device, 7 ... Color filter substrate, 11 ... Transparent substrate, 12 ... Color filter, 31 ... Black matrix, 31a ... Horizontal linear part, 31b ... Vertical linear part, 35 ... Photosensor, 36R ... Red pattern, 36G ... Green pattern, 36B ... Blue pattern, 40 ... Sensor substrate, 41 ... Substrate, U1, U2, U3 ... Unit division, W1, W2 ... Treatment area
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Abstract
カラーフィルター基板(7)は、透明基板(11)と、透明基板(11)の一面側に格子状に形成されたブラックマトリクス(31)と、ブラックマトリクス(31)によって区画された透明基板(11)の各領域にそれぞれ設けられたカラーフィルター(12)と、透明基板(11)に垂直な方向から見て、ブラックマトリクス(31)に重なるように透明基板(11)の一面又は他面に形成された光センサー(35)とを備える。
Description
本発明は、カラーフィルター基板、センサー基板、及び表示装置に関する。
本願は、2015年3月17日に、日本に出願された特願2015-053499号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
本願は、2015年3月17日に、日本に出願された特願2015-053499号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
近年、スマートフォン、タブレット型コンピュータ、その他のモバイル機器においては、所謂タッチパネルと呼ばれる接触検出装置を液晶表示装置等の表示面上に設けた表示装置が必須となっている。このような表示装置では、各種ボタンを表示させるとともに、表示された各種ボタンに対する操作をタッチパネルで検出することで、ディスプレイとボタンとを共用化することができる。これにより、上記の表示装置では、例えば省スペース化を図ることができる、部品点数の削減を図ることができる、等の利点が得られる。
以下の特許文献1には、上述したタッチパネルを備える表示装置の従来例が開示されている。具体的に、以下の特許文献1には、液晶表示素子の表示用の共通電極を、一対のタッチセンサー用電極のうちの一方として兼用し、他方の電極(センサー用検出電極)は新たに形成し、表示用駆動信号としての既存のコモン駆動信号を、タッチセンサー用駆動信号としても共用した表示装置が開示されている。
この表示装置では、共通電極とセンサー用検出電極との間に静電容量を形成し、この静電容量が指の接触によって変化することを利用してタッチ検出を行う。このため、利用者の電位が不定であることが多いモバイル機器用途にも適合可能である。また、新たに設ける電極はセンサー用検出電極だけでよく、また、タッチセンサー用駆動信号を新たに用意する必要がないので、構成が簡単である。
ところで、上述した特許文献1に開示された表示装置は、共通電極とセンサー用検出電極との間に形成された静電容量が指の接触によって変化することを利用してタッチ検出を行っており、基本的に利用者が指で操作することを対象とするものである。このため、上述した特許文献1に開示された表示装置では、例えばスタイラスペン等を用いた微細な操作を検知することが困難であるという問題がある。
また、上述した特許文献1に開示された表示装置は、指の接触によって生ずる共通電極とセンサー用検出電極との間における静電容量の変化を検出するものである。このため、上述した特許文献1に開示された表示装置では、タッチ検出(指による操作がなされたか否かの検出)は可能であるものの、操作された指の指紋を検出することはできない。このため、従来は、指紋センサーを設ける必要がある場合には、タッチセンサーとは別に設ける必要があるという問題があった。
本発明のいくつかの態様は上記事情に鑑みてなされたものであり、ペン等を用いた微細な操作を検出することができ、1つで複数種類のセンサーを実現することが可能なカラーフィルター基板、センサー基板、及び表示装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明の一態様によるカラーフィルター基板(7)は、透明基板(11)と、前記透明基板の一面側に格子状に形成された遮光パターン(31)と、前記遮光パターンによって区画された前記透明基板の各領域にそれぞれ設けられたカラーフィルター(12)と、前記透明基板に垂直な方向から見て、前記遮光パターンに重なるように前記透明基板の一面又は他面に形成された光センサー(35)とを備える。
また、本発明の一態様によるカラーフィルター基板は、前記光センサーが、前記遮光パターンの端部に設定された後退領域(W1、W2)の内側に配置されても良い。
また、本発明の一態様によるカラーフィルター基板は、前記光センサーが、前記透明基板の一面側において、前記透明基板と前記遮光パターンとの間に形成されても良い。
また、本発明の一態様によるカラーフィルター基板は、前記遮光パターンが、前記透明基板の一面側内において互いに直交する第1方向(x軸方向)及び第2方向(y軸方向)に延びるように形成されており、前記光センサーが、前記遮光パターンの前記第1方向に延びる第1線状部(31a)、前記遮光パターンの前記第2方向に延びる第2線状部(31b)、又は前記第1線状部及び前記第2線状部が交差する交差部と重なるように形成されても良い。
また、本発明の一態様によるカラーフィルター基板は、前記光センサーが、前記透明基板に垂直な方向(z方向)から見ると点状、又は前記第1方向若しくは前記第2方向に延びる線状であっても良い。
また、本発明の一態様によるカラーフィルター基板は、前記カラーフィルターが、前記第1方向及び前記第2方向に配列された第1着色パターン(36R)、第2着色パターン(36G)、及び第3着色パターン(36B)を有しており、前記光センサーが、前記第1着色パターン、前記第2着色パターン、及び前記第3着色パターンの各々に対応して設けられても良い。
或いは、本発明の一態様によるカラーフィルター基板は、前記カラーフィルターが、前記第1方向及び前記第2方向に配列された第1着色パターン(36R)、第2着色パターン(36G)、及び第3着色パターン(36B)を有しており、前記光センサーが、前記第1着色パターン、前記第2着色パターン、及び前記第3着色パターンが1つずつ含まれる単位区分(U1、U2、U3)毎に設けられても良い。
本発明の一態様によるセンサー基板(40)は、基板(41)と、格子状の遮光パターン(31)が形成されたカラーフィルター基板(7)に前記基板を重ねた場合に、前記基板に垂直な方向から見て、前記遮光パターンに重なるように前記基板の一面に形成された光センサー(35)とを備える。
また、本発明の一態様によるセンサー基板は、前記光センサーが、前記カラーフィルター基板に前記基板を重ねた場合に、前記遮光パターンの端部に設定された後退領域(W1、W2)の内側に配置されるように形成されても良い。
また、本発明の一態様によるセンサー基板は、前記基板が、偏光板又はガラス基板であっても良い。
本発明の一態様による表示装置(1)は、上記の何れかに記載のカラーフィルター基板(7)を備える。
或いは、本発明の一態様による表示装置は、透明基板(11)と、該透明基板の一面側に格子状に形成された遮光パターン(31)と、該遮光パターンによって区画された前記透明基板の各領域にそれぞれ設けられたカラーフィルター(12)とを有するカラーフィルター基板(7)と、上記の何れかに記載のセンサー基板(40)とを備える。
また、本発明の一態様によるカラーフィルター基板は、前記光センサーが、前記遮光パターンの端部に設定された後退領域(W1、W2)の内側に配置されても良い。
また、本発明の一態様によるカラーフィルター基板は、前記光センサーが、前記透明基板の一面側において、前記透明基板と前記遮光パターンとの間に形成されても良い。
また、本発明の一態様によるカラーフィルター基板は、前記遮光パターンが、前記透明基板の一面側内において互いに直交する第1方向(x軸方向)及び第2方向(y軸方向)に延びるように形成されており、前記光センサーが、前記遮光パターンの前記第1方向に延びる第1線状部(31a)、前記遮光パターンの前記第2方向に延びる第2線状部(31b)、又は前記第1線状部及び前記第2線状部が交差する交差部と重なるように形成されても良い。
また、本発明の一態様によるカラーフィルター基板は、前記光センサーが、前記透明基板に垂直な方向(z方向)から見ると点状、又は前記第1方向若しくは前記第2方向に延びる線状であっても良い。
また、本発明の一態様によるカラーフィルター基板は、前記カラーフィルターが、前記第1方向及び前記第2方向に配列された第1着色パターン(36R)、第2着色パターン(36G)、及び第3着色パターン(36B)を有しており、前記光センサーが、前記第1着色パターン、前記第2着色パターン、及び前記第3着色パターンの各々に対応して設けられても良い。
或いは、本発明の一態様によるカラーフィルター基板は、前記カラーフィルターが、前記第1方向及び前記第2方向に配列された第1着色パターン(36R)、第2着色パターン(36G)、及び第3着色パターン(36B)を有しており、前記光センサーが、前記第1着色パターン、前記第2着色パターン、及び前記第3着色パターンが1つずつ含まれる単位区分(U1、U2、U3)毎に設けられても良い。
本発明の一態様によるセンサー基板(40)は、基板(41)と、格子状の遮光パターン(31)が形成されたカラーフィルター基板(7)に前記基板を重ねた場合に、前記基板に垂直な方向から見て、前記遮光パターンに重なるように前記基板の一面に形成された光センサー(35)とを備える。
また、本発明の一態様によるセンサー基板は、前記光センサーが、前記カラーフィルター基板に前記基板を重ねた場合に、前記遮光パターンの端部に設定された後退領域(W1、W2)の内側に配置されるように形成されても良い。
また、本発明の一態様によるセンサー基板は、前記基板が、偏光板又はガラス基板であっても良い。
本発明の一態様による表示装置(1)は、上記の何れかに記載のカラーフィルター基板(7)を備える。
或いは、本発明の一態様による表示装置は、透明基板(11)と、該透明基板の一面側に格子状に形成された遮光パターン(31)と、該遮光パターンによって区画された前記透明基板の各領域にそれぞれ設けられたカラーフィルター(12)とを有するカラーフィルター基板(7)と、上記の何れかに記載のセンサー基板(40)とを備える。
本発明のいくつかの態様によれば、カラーフィルター及び遮光パターンが形成された透明基板に垂直な方向から見て、遮光パターンに重なるように光センサーを設けているため、ペン等を用いた微細な操作を検出することができるという効果がある。また、1つで複数種類のセンサーを実現することも可能であるという効果がある。
以下、図面を参照して本発明の実施形態によるカラーフィルター基板、センサー基板、及び表示装置について詳細に説明する。尚、以下で参照する各図面は、各構成要素を見やすくするため、構成要素によって寸法の縮尺を異ならせて示す場合がある。
〔第1実施形態〕
図1は、本発明の第1実施形態による表示装置の概略構成を示す分解斜視図である。尚、図1に示す表示装置は、垂直配向(VA:Vertical Alignment)方式の液晶表示装置である。図1に示す通り、液晶表示装置1は、観察者から見て奥側(図1の下側)から、バックライト2、偏光板3、液晶セル4、及び偏光板5を備えている。このように、液晶表示装置1は、バックライト2を備えた透過型液晶表示装置であり、バックライト2から射出される光の透過率を液晶セル4により制御して表示を行う。
図1は、本発明の第1実施形態による表示装置の概略構成を示す分解斜視図である。尚、図1に示す表示装置は、垂直配向(VA:Vertical Alignment)方式の液晶表示装置である。図1に示す通り、液晶表示装置1は、観察者から見て奥側(図1の下側)から、バックライト2、偏光板3、液晶セル4、及び偏光板5を備えている。このように、液晶表示装置1は、バックライト2を備えた透過型液晶表示装置であり、バックライト2から射出される光の透過率を液晶セル4により制御して表示を行う。
尚、以下の説明では、観察者が液晶表示装置1を見たときの画面の左右方向を「水平方向」といい、画面の上下方向を「垂直方向」という。また、理解を容易にするために、図1に示す通り、水平方向をx軸方向とし、垂直方向をy軸方向とし、液晶表示装置の厚さ方向をz軸方向とする。尚、これらの3つの方向(x軸方向、y軸方向、及びz軸方向)は互いに直交する。
液晶セル4は、対向配置されたTFTアレイ基板6とカラーフィルター基板7とからなる一対の基板を備えている。液晶層8は、TFTアレイ基板6とカラーフィルター基板7との間に挟持されている。液晶層8にはポジ型液晶材料を用いることが一般的であるが、ネガ型液晶材料を用いても良い。TFTアレイ基板6は、基板9上にマトリクス状に配列された複数のサブ画素10を有している。これらのサブ画素10により画素が構成され、複数の画素により表示領域(画面)が構成されている。カラーフィルター基板7は、透明基板11上にカラーフィルター12を備えている。
尚、図1では図示を省略しているが、表示領域には、互いに平行に配置された複数のソースバスライン(信号線)と、互いに平行に配置された複数のゲートバスライン(走査線)とが形成されている。複数のソースバスラインと複数のゲートバスラインとは交差して配置されている。表示領域は、複数のソースバスラインと複数のゲートバスラインとによって格子状に区画され、区画された略矩形状の各領域がサブ画素10となる。1つのサブ画素10に、カラーフィルター12の赤(R)、緑(G)、青(B)のいずれか1つの着色パターンが対応する。本明細書の「着色パターン」とは、1つのサブ画素に対応するカラーフィルター12の特定の色の最小単位領域のことである。
本実施形態の液晶表示装置1は、例えばフルHD或いは4Kと呼ばれる解像度を有する。フルHDの解像度を有する液晶表示装置1は、1920×1080の画素数を有する。
4Kの解像度を有する液晶表示装置1は、3840×2160の画素数を有する。尚、ここで挙げた解像度(画素数)はあくまでも一例であり、液晶表示装置1の解像度(画素数)は、任意の解像度(画素数)であって良い。
4Kの解像度を有する液晶表示装置1は、3840×2160の画素数を有する。尚、ここで挙げた解像度(画素数)はあくまでも一例であり、液晶表示装置1の解像度(画素数)は、任意の解像度(画素数)であって良い。
図2は、本発明の第1実施形態による表示装置の断面図である。尚、図2では、液晶セル4の水平方向における1画素分(3つのサブ画素分)の断面を拡大して図示している。
図2に示す通り、液晶セル4は、TFTアレイ基板6、カラーフィルター基板7、及びTFTアレイ基板6とカラーフィルター基板7とに挟持された液晶層8を備える。尚、液晶セル4の+z側には、バックライト2が配置されている。
図2に示す通り、液晶セル4は、TFTアレイ基板6、カラーフィルター基板7、及びTFTアレイ基板6とカラーフィルター基板7とに挟持された液晶層8を備える。尚、液晶セル4の+z側には、バックライト2が配置されている。
TFTアレイ基板6は、VA方式の公知のTFTアレイ基板で良い。このTFTアレイ基板6は、透明基板20、ゲート層21、ゲート絶縁膜22、層間絶縁膜23、ソース層24、平坦化膜25、画素電極26、及び配向膜27等を備える。透明基板20は、例えばガラス基板である。ゲート層21は、ゲートバスライン等が形成された層である。ゲート絶縁膜22は、ゲート層21を覆うように形成された絶縁膜である。ゲート絶縁膜22の材料としては、例えばシリコン酸化膜、シリコン窒化膜、若しくはこれらの積層膜等が用いられる。
ゲート絶縁膜22上には、層間絶縁膜23が形成されている。この層間絶縁膜23の材料としては、例えばシリコン酸化膜、シリコン窒化膜、若しくはこれらの積層膜等が用いられる。層間絶縁膜23上には、ソース層24及び不図示のドレイン層が形成されている。ソース層24は、ソースバスライン等が形成された層である。層間絶縁膜23上には、ソース層24及び不図示のドレイン層を覆うように平坦化膜25が形成されている。この平坦化膜25の材料としては、層間絶縁膜23と同様の材料、若しくは有機絶縁性材料が用いられる。
平坦化膜25上には、画素電極26が形成されている。この画素電極26は、コンタクトホールを介して不図示のドレイン層に接続されている。画素電極26の材料としては、例えばITO(Indium Tin Oxide:インジウム錫酸化物)、IZO(Indium Zinc Oxide:インジウム亜鉛酸化物)等の透明導電性材料が用いられる。平坦化膜25上には、画素電極26を覆うように、配向膜27が形成されている。配向膜27は、液晶層8を構成する液晶分子を垂直配向させる配向規制力を有している。本実施形態では、光配向技術を用いて配向膜27に配向処理を施している。つまり、本実施形態では、配向膜27として光配向膜を用いている。
上記構成のTFTアレイ基板6において、ゲートバスラインを通じて走査信号が供給されてTFTがオン状態になったときに、ソースバスラインを通じて供給された画像信号が画素電極26に供給される。尚、TFTの形態としては、トップゲート型TFTであっても良く、ボトムゲート型TFTであっても良い。
カラーフィルター基板7は、透明基板11、カラーフィルター12、ブラックマトリクス31(遮光パターン)、オーバーコート層32、対向電極33、配向膜34、及び光センサー35を備える。透明基板11は、例えばガラス基板である。カラーフィルター12は、画面の水平方向及び垂直方向に配列された複数の赤色パターン36R(第1着色パターン)、複数の緑色パターン36G(第2着色パターン)、及び複数の青色パターン36B(第3着色パターン)を有する。
図3は、本発明の第1実施形態による表示装置の平面図である。図3では、3行3列のサブ画素を拡大して図示している。尚、図2は、図3中のA-A線に沿う断面矢視図である。図3の1番上の行において、着色パターンは、左端から右端に向けて赤色パターン36R、緑色パターン36G、青色パターン36B、…の順に配列されている。図3の上から2番目の行において、着色パターンは、左端から右端に向けて青色パターン36B、赤色パターン36R、緑色パターン36G、…の順に配列されている。図3の1番下の行において、着色パターンは、左端から右端に向けて緑色パターン36G、青色パターン36B、赤色パターン36R、…の順に配列されている。図3で示した範囲外の領域は、図3のパターンの繰り返しとなっている。
カラーフィルター12を構成する同色の複数の着色パターンは、水平方向及び垂直方向と交差する斜め方向に隣り合うように配列されている。具体的には、図3における上段左端の赤色パターン36Rの右斜め下に赤色パターン36Rが配列され、中段左から2番目の赤色パターン36Rの右斜め下に赤色パターン36Rが配列されている。緑色パターン36G及び青色パターン36Bについても、赤色パターン36Rと同様である。このような配列は、所謂モザイク配列と呼ばれる。
ブラックマトリクス31は、透明基板11の一面側(+z側)において水平方向(第1方向)に延在する複数の水平線状部31a(第1線状部)と、垂直方向(第2方向)に延在する複数の垂直線状部31b(第2線状部)とが直交した格子状の形状を有する。ブラックマトリクス31は、例えば黒色樹脂、クロム(Cr)等の金属等の遮光性材料で構成される。
ブラックマトリクス31は、マトリクス状に配置された複数の矩形状の開口部Hを有する。この開口部Hの面積は、カラーフィルター12の赤色パターン36R、緑色パターン36G、及び青色パターン36Bの面積よりも小に設定されている。つまり、カラーフィルター基板7を液晶層8側から見た場合に、赤色パターン36R、緑色パターン36G、及び青色パターン36Bの各々の端部(4つの辺)が、ブラックマトリクス31に覆われた状態にされている。このため、開口部Hは、サブ画素10における実質的な表示領域となる。
オーバーコート層32は、カラーフィルター12及びブラックマトリクス31の表面を覆い、カラーフィルター12及びブラックマトリクス31の段差を緩和するために設けられる。オーバーコート層32上には、対向電極33が形成されている。対向電極33の材料としては、画素電極26と同様に、例えばITO、IZO等の透明導電性材料が用いられる。画素電極26上の全面に配向膜34が形成されている。配向膜34は、配向膜27と同様に、液晶層8を構成する液晶分子を垂直配向させる配向規制力を有している。本実施形態では、光配向技術を用いて配向膜34に配向処理を施している。つまり、本実施形態では、配向膜27と同様に、配向膜34として光配向膜を用いている。
光センサー35は、例えばpn接合を有するフォトダイオード等の光センサーである。
この光センサー35は、図2,図3に示す通り、透明基板11に垂直な方向から見て、ブラックマトリクス31の垂直線状部31bに重なるように透明基板11の他面(-z側の面)に形成されている。つまり、光センサー35は、バックライト2から射出された光がブラックマトリクス31によって遮蔽される遮蔽領域R1内に形成されている。このように、遮蔽領域R1内に光センサー35を形成するのは、バックライト2から射出される光の影響を受けないようにするためである。光センサー35は、受光面が-z側を向くように形成されている。
この光センサー35は、図2,図3に示す通り、透明基板11に垂直な方向から見て、ブラックマトリクス31の垂直線状部31bに重なるように透明基板11の他面(-z側の面)に形成されている。つまり、光センサー35は、バックライト2から射出された光がブラックマトリクス31によって遮蔽される遮蔽領域R1内に形成されている。このように、遮蔽領域R1内に光センサー35を形成するのは、バックライト2から射出される光の影響を受けないようにするためである。光センサー35は、受光面が-z側を向くように形成されている。
光センサー35は、図3に示す通り、赤色パターン36R、緑色パターン36G、及び青色パターン36Bの各々に対応して形成されている。つまり、光センサー35は、サブ画素10の各々に対応して形成されている。光センサー35の平面視形状は正方形形状であり、光センサー35の1辺の長さは垂直線状部31bの幅以下に設定されている。このため、光センサー35は、透明基板11に垂直な方向から見ると点状であり、画面の水平方向及び垂直方向に点在するように配列されているということができる。
ここで、光センサー35は、ブラックマトリクス31の端部に設定された後退領域W1,W2の内側に配置されている。後退領域W1,W2は、バックライト2から射出されてブラックマトリクス31の開口部Hを透過した光のうち、遮蔽領域R1に回り込む光が光センサー35で受光されるのを防止するために設けられる領域である。後退領域W1,W2の幅は、光の回り込み量と光センサー35の寸法(光センサー35の感度)とを考慮して設定される。後退領域W1の幅と後退領域W2の幅とは同じであっても良く、異なっていても良い。
尚、図2では、図示を簡略化しているが、光センサー35を保護するための透明な保護膜が、光センサー35を覆うように透明基板11の他面(-z側の面)上に形成されていても良い。また、図2,3においては図示を省略しているが、光センサー35の検出信号を外部に出力するための信号線も、遮蔽領域R1内(例えば、ブラックマトリクス31の水平線状部31aにおける遮蔽領域R1内)に形成されている。
以上の通り、本実施形態では、カラーフィルター基板7の遮蔽領域R1(バックライト2から射出された光がブラックマトリクス31によって遮蔽される領域)内に、サブ画素10の各々に対応する光センサー35が設けられている。この光センサー35によって、液晶表示装置1の画面表面の明暗(環境光による明暗を含む)を高精細に検出することができるため、高精細なタッチパネルを実現することができる。これにより、利用者が指で操作する場合のみならず、スタイラスペン等を用いた微細な操作も検知することができる。
また、本実施形態では、光センサー35の検出信号に対する処理を変えることで、光センサー35をタッチパネル、指紋センサー、或いは近接センサーとして用いることができる。光センサー35をタッチパネルとして用いる場合には、面積が大きな明るい領域内において面積が小さな暗い領域(点)を検出する処理を行う。これは、指がタッチされた部分では光センサー35に入射する光量が低下するものの、指がタッチされていない部分ではこのような光量低下は生じないからである。
光センサー35を指紋センサーとして用いる場合には、上記の面積が小さな暗い領域において、濃淡を検出する処理を行う。これは、指がタッチされた部分ではバックライト2から射出される光の反射光(指先で反射されて指紋の形状に応じた濃淡を有する反射光)が光センサー35で検出されるからである。光センサー35を近接センサーとして用いる場合には、面積が大きな明るい領域内において、一定以上の面積を有する暗い領域を検出する処理を行う。これは、上述した光センサー35をタッチパネルとして用いる場合と同様の原理である。このように、本実施家形態では、用途に応じて光センサー35をタッチパネル、指紋センサー、或いは近接センサーとして使い分けることができる。
〔第2実施形態〕
図4は、本発明の第2実施形態による表示装置の断面図である。尚、図4に示す断面図は、図2に示す断面図と同様に、液晶セル4の水平方向における1画素分(3つのサブ画素分)の断面を拡大して図示したものである。また、図4においては、図2に示す構成と同じ構成については同一の符号を付してある。
図4は、本発明の第2実施形態による表示装置の断面図である。尚、図4に示す断面図は、図2に示す断面図と同様に、液晶セル4の水平方向における1画素分(3つのサブ画素分)の断面を拡大して図示したものである。また、図4においては、図2に示す構成と同じ構成については同一の符号を付してある。
本実施形態の液晶表示装置は、図1に示すバックライト2、偏光板3、液晶セル4、及び偏光板5を備えており、基本構成において第1実施形態と同様である。但し、本実施形態の液晶表示装置は、カラーフィルター基板7の構成が若干異なり、センサー基板40が追加されている点が第1実施形態とは相違する。具体的に、本実施形態の液晶表示装置は、第1実施形態におけるカラーフィルター基板7の光センサー35を省略し、光センサー35が設けられたセンサー基板40を新たに設けた構成である。
センサー基板40は、基板41と、基板41上に形成された光センサー35とを備える。このセンサー基板40は、光センサー35が形成されていない一面(+z側の面)をカラーフィルター基板7側に向けて、カラーフィルター基板7に重なるように配置される。
基板41は、例えば偏光板、又はカラーフィルター基板7を保護するためのガラス基板であるカバーガラスである。
基板41は、例えば偏光板、又はカラーフィルター基板7を保護するためのガラス基板であるカバーガラスである。
光センサー35は、図2,図3に示す光センサー35と同様に、例えばpn接合を有するフォトダイオード等の光センサーである。この光センサー35は、カラーフィルター基板7にセンサー基板40を重ねた場合に、基板41に垂直な方向から見て、ブラックマトリクス31に重なるように基板41の他面(-z側の面)に形成されている。つまり、光センサー35は、カラーフィルター基板7にセンサー基板40を重ねた場合に、バックライト2から射出された光がブラックマトリクス31によって遮蔽される遮蔽領域R1内に配置されるように形成されている。尚、光センサー35は、受光面が-z側を向くように形成されている。
光センサー35は、第1実施形態と同様に、赤色パターン36R、緑色パターン36G、及び青色パターン36Bの各々に対応して設けられている。つまり、本実施形態においても、光センサー35は、サブ画素10の各々に対応して設けられている(図3参照)。
また、光センサー35は、光の回り込みの悪影響を防止するため、ブラックマトリクス31の端部に設定された後退領域W1,W2の内側に配置されている。尚、本実施形態においても、光センサー35を保護するための透明な保護膜が、光センサー35を覆うように基板41の他面(-z側の面)上に形成されていても良い。
また、光センサー35は、光の回り込みの悪影響を防止するため、ブラックマトリクス31の端部に設定された後退領域W1,W2の内側に配置されている。尚、本実施形態においても、光センサー35を保護するための透明な保護膜が、光センサー35を覆うように基板41の他面(-z側の面)上に形成されていても良い。
以上の通り、本実施形態では、カラーフィルター基板7に重ね合わされるセンサー基板40に光センサー35を設け、カラーフィルター基板7にセンサー基板40を重ねた場合に、カラーフィルター基板7の遮蔽領域R1内に、センサー基板40の光センサー35が配置されるようにしている。このため、第1実施形態と同様に、高精細なタッチパネルを実現することができ、これにより利用者が指で操作する場合のみならず、スタイラスペン等を用いた微細な操作も検知することができる。また、本実施形態でも、光センサー35の検出信号に対する処理を変えることで、光センサー35をタッチパネル、指紋センサー、或いは近接センサーとして用いることができる。
また、本実施形態では、カラーフィルター基板7とは別のセンサー基板40に光センサー35を設けるようにしているため、カラーフィルター基板7の製造工程を簡略化することができる。つまり、第1実施形態では、カラーフィルター基板7の透明基板11の一面にカラーフィルター12を形成し、他面に光センサー35を形成する必要があるため、カラーフィルター基板7の製造工程が複雑になる。これに対し、本実施形態では、カラーフィルター基板7の透明基板11の他面に光センサー35を形成する必要がなくなるため、カラーフィルター基板7の製造工程を簡略化することができる。
〔第3実施形態〕
図5は、本発明の第3実施形態による表示装置の断面図である。尚、図5に示す断面図は、図2,図4に示す断面図と同様に、液晶セル4の水平方向における1画素分(3つのサブ画素分)の断面を拡大して図示したものである。また、図5においては、図2,図4に示す構成と同じ構成については同一の符号を付してある。
図5は、本発明の第3実施形態による表示装置の断面図である。尚、図5に示す断面図は、図2,図4に示す断面図と同様に、液晶セル4の水平方向における1画素分(3つのサブ画素分)の断面を拡大して図示したものである。また、図5においては、図2,図4に示す構成と同じ構成については同一の符号を付してある。
本実施形態の液晶表示装置は、図1に示すバックライト2、偏光板3、液晶セル4、及び偏光板5を備えており、基本構成において第1実施形態と同様である。但し、本実施形態の液晶表示装置は、カラーフィルター基板7の構成が若干異なる点が第1実施形態とは相違する。具体的に、本実施形態の液晶表示装置は、第1実施形態におけるカラーフィルター基板7を、カラーフィルター12及び光センサー35が透明基板11の一面(+z側の面)に形成されたものに代えた構成である。
図5に示す通り、光センサー35は、透明基板11の一面上であって、カラーフィルター12の赤色パターン36R、緑色パターン36G、及び青色パターン36Bの各々の間に形成されている。また、ブラックマトリクス31は、透明基板11の一面側であって、光センサー35を覆うように形成されている。つまり、光センサー35は、透明基板11の一面側において、透明基板11とブラックマトリクス31との間に形成されている。これにより、光センサー35は、透明基板11に垂直な方向から見て、ブラックマトリクス31に重なるようにされている。つまり、光センサー35は、バックライト2から射出された光がブラックマトリクス31によって遮蔽される遮蔽領域R1内に形成されている。
尚、光センサー35は、受光面が-z側を向くように形成されている。
尚、光センサー35は、受光面が-z側を向くように形成されている。
光センサー35は、第1,第2実施形態と同様に、赤色パターン36R、緑色パターン36G、及び青色パターン36Bの各々に対応して設けられている。つまり、本実施形態においても、光センサー35は、サブ画素10の各々に対応して設けられている(図3参照)。また、光センサー35は、光の回り込みの悪影響を防止するため、ブラックマトリクス31の端部に設定された後退領域W1,W2の内側に配置されている。
以上の構成のカラーフィルター基板7は、透明基板11の一面上に光センサー35を形成する第1工程、透明基板11の一面上にカラーフィルター12を形成する第2工程、光センサー35を覆うブラックマトリクス31を形成する第3工程、その他の工程を経て製造される。尚、その他の工程とは、オーバーコート層32、対向電極33、配向膜34、及び光センサー35等を形成する工程である。
以上の通り、本実施形態では、第1実施形態と同様に、カラーフィルター基板7の遮蔽領域R1(バックライト2から射出された光がブラックマトリクス31によって遮蔽される領域)内に、サブ画素10の各々に対応する光センサー35が設けられている。このため、第1実施形態と同様に、高精細なタッチパネルを実現することができ、これにより利用者が指で操作する場合のみならず、スタイラスペン等を用いた微細な操作も検知することができる。また、本実施形態でも、光センサー35の検出信号に対する処理を変えることで、光センサー35をタッチパネル、指紋センサー、或いは近接センサーとして用いることができる。
また、本実施形態では、透明基板11の一面にカラーフィルター12及び光センサー35を形成するようにしているため、カラーフィルター基板7の製造プロセスを簡略化することができる。つまり、第1実施形態のように、カラーフィルター基板7の透明基板11の一面にカラーフィルター12を形成し、他面に光センサー35を形成する場合には、一方の面の処理を行った後に、その面を保護して他方の面の処理を行う必要があるため、製造プロセスが複雑になる、これに対し、本実施形態では、一方の面の処理のみを行えば良く、両面の処理を行う必要がないため、製造プロセスを簡略化することができる。
〔第1~第3実施形態の変形例〕
〈第1変形例〉
図6Aおよび図6Bは、本発明の第1~第3実施形態による表示装置の第1変形例を示す第1および第2平面図である。尚、図6Aおよび図6Bに示す平面図は、図3に示す平面図と同様に、3行3列のサブ画素を拡大して図示している。本変形例は、第1,第3実施形態のカラーフィルター基板7、或いは第2実施形態のセンサー基板40に形成された光センサー35の配置を変えたものである。
〈第1変形例〉
図6Aおよび図6Bは、本発明の第1~第3実施形態による表示装置の第1変形例を示す第1および第2平面図である。尚、図6Aおよび図6Bに示す平面図は、図3に示す平面図と同様に、3行3列のサブ画素を拡大して図示している。本変形例は、第1,第3実施形態のカラーフィルター基板7、或いは第2実施形態のセンサー基板40に形成された光センサー35の配置を変えたものである。
前述した第1~第3実施形態では、図3に示す通り、光センサー35が、透明基板11又は基板41に垂直な方向から見て、ブラックマトリクス31の垂直線状部31bに重なり、且つ、赤色パターン36R、緑色パターン36G、及び青色パターン36Bの各々に対応するように透明基板11又は基板41に形成されていた。これに対し、本変形例においては、光センサー35が、赤色パターン36R、緑色パターン36G、及び青色パターン36Bの各々に対応するように透明基板11又は基板41に形成されている点は図3と同じであるが、光センサー35の具体的な配置が異なる。
図6Aに示す光センサー35は、透明基板11又は基板41に垂直な方向から見て、ブラックマトリクス31の水平線状部31aに重なるように配置されている。また、図6Bに示す光センサー35は、透明基板11又は基板41に垂直な方向から見て、ブラックマトリクス31の水平線状部31aと垂直線状部31bとが交差する交差部に重なるように配置されている。尚、図6A,図6Bに示す光センサー35は何れも、光の回り込みの悪影響を防止するため、ブラックマトリクス31の端部に設定された後退領域W1,W2の内側に配置されている。
このように、光センサー35は、透明基板11又は基板41に垂直な方向から見て、ブラックマトリクス31の水平線状部31a、ブラックマトリクス31の垂直線状部31b、及びブラックマトリクス31の水平線状部31aと垂直線状部31bとが交差する交差部の何れにも重なるように形成することができる。このため、液晶表示装置の構成に応じて光センサー35の配置を変更することができ、設計の自由度を高めることができる。
〈第2変形例〉
図7Aおよび図7Bは、本発明の第1~第3実施形態による表示装置の第2変形例を示す第1および第2平面図である。尚、図7Aおよび図7Bに示す平面図は、図3,図6A,図6Bに示す平面図と同様に、3行3列のサブ画素を拡大して図示している。本変形例は、第1,第3実施形態のカラーフィルター基板7、或いは第2実施形態のセンサー基板40に形成された光センサー35の形状を変えたものである。
図7Aおよび図7Bは、本発明の第1~第3実施形態による表示装置の第2変形例を示す第1および第2平面図である。尚、図7Aおよび図7Bに示す平面図は、図3,図6A,図6Bに示す平面図と同様に、3行3列のサブ画素を拡大して図示している。本変形例は、第1,第3実施形態のカラーフィルター基板7、或いは第2実施形態のセンサー基板40に形成された光センサー35の形状を変えたものである。
前述した第1~第3実施形態において、光センサー35の平面視形状は、図3に示す通り、正方形形状(つまり、透明基板11又は基板41に垂直な方向から見ると点状)であった。これに対し、本変形例における光センサー35の平面視形状は、水平方向又は垂直方向に延びる長方形形状(つまり、透明基板11又は基板41に垂直な方向から見ると線状)である。
図7Aに示す光センサー35は、透明基板11又は基板41に垂直な方向から見て、水平方向に延びる線状であり、ブラックマトリクス31の水平線状部31aに重なるように配置されている。また、図7Bに示す光センサー35は、透明基板11に垂直な方向から見て、垂直方向に延びる線状であり、ブラックマトリクス31の垂直線状部31bに重なるように配置されている。図7A及び図7Bに示す光センサー35の長さは、光センサー35が平面視で重ならない限りにおいて、任意に設定することができる。尚、図6A,図6Bに示す光センサー35は何れも、赤色パターン36R、緑色パターン36G、及び青色パターン36Bの各々に対応するように形成されており、光の回り込みの悪影響を防止するため、ブラックマトリクス31の端部に設定された後退領域W1,W2(図3又は図6A参照)の内側に配置されている。
このように、光センサー35は、透明基板11又は基板41に垂直な方向から見て、水平方向に延びる線状、及び垂直方向に延びる線状の何れにもすることができる。また、光センサー35の長さは、光センサー35が平面視で重ならない限りにおいて、任意に設定することができる。このため、液晶表示装置の構成に応じて光センサー35の形状及び長さを変更することができ、設計の自由度を高めることができる。
〈第3変形例〉
図8A~図8Cは、本発明の第1~第3実施形態による表示装置の第3変形例を示す第1~第3平面図である。尚、図8A~図8Cに示す平面図は、3つのサブ画素を拡大して図示している。本変形例は、第1,第3実施形態のカラーフィルター基板7、或いは第2実施形態のセンサー基板40に形成された光センサー35の対応付けを変えたものである。
図8A~図8Cは、本発明の第1~第3実施形態による表示装置の第3変形例を示す第1~第3平面図である。尚、図8A~図8Cに示す平面図は、3つのサブ画素を拡大して図示している。本変形例は、第1,第3実施形態のカラーフィルター基板7、或いは第2実施形態のセンサー基板40に形成された光センサー35の対応付けを変えたものである。
前述した第1~第3実施形態において、光センサー35は、赤色パターン36R、緑色パターン36G、及び青色パターン36Bの各々に対応して(サブ画素10の各々に対応して)形成されていた。これに対し、本変形例において、光センサー35は、赤色パターン36R、緑色パターン36G、及び青色パターン36Bが1つずつ含まれる単位区分に対応して(単位区分毎に)設けられている。
図8Aに示す光センサー35は、水平方向に連続して配列された赤色パターン36R、緑色パターン36G、及び青色パターン36Bが1つずつ含まれる単位区分U1毎に設けられている。図8Bに示す光センサー35は、垂直方向に連続して配列された赤色パターン36R、緑色パターン36G、及び青色パターン36Bが1つずつ含まれる単位区分U2毎に設けられている。尚、図8Aに示す光センサー35は、水平方向の長さを適宜変更することができ、図8Bに示す光センサー35は、垂直方向の長さを適宜変更することができる。
図8Cに示す光センサー35は、隣接する2つの段における赤色パターン36R、緑色パターン36G、及び青色パターン36Bが1つずつ含まれる単位区分U3毎に設けられている。具体的には、図8Cに示す上段の赤色パターン36R、及び緑色パターン36Gと、上段の赤色パターン36Rの下方に配列されている下段の青色パターン36Bとが含まれる単位区分U3毎に設けられている。
このように、光センサー35は、サブ画素10の各々に対応して設けることも、複数のサブ画素10が含まれる単位区分に対応して設けることもできる。また、光センサー35の長さは、光センサー35が平面視で重ならない限りにおいて、任意に設定することができる。このため、必要となる精細度、コスト、及び光センサー35の感度等に応じて光センサー35の数を変更することができる。
以上、本発明の実施形態によるカラーフィルター基板、センサー基板、及び表示装置について説明したが、本発明は上述した実施形態に制限されることなく、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば、上述した実施形態では、カラーフィルター基板7或いはセンサー基板40を垂直配向(VA)方式の液晶表示装置に適用した例について説明したが、垂直配向(VA)方式以外の液晶表示装置に適用することもできる。例えば、カラーフィルター基板7或いはセンサー基板40を横電界方式の液晶表示装置に適用することもできる。横電界方式の液晶表示装置は、液晶層を挟持する一対の基板のうちの一方の基板上に共通電極と画素電極とを備えており、共通電極-画素電極間に印加する電界により液晶を駆動する方式の液晶表示装置である。
また、上述した実施形態では、赤、緑、青の3色の着色パターンを有するカラーフィルター基板の例を挙げたが、4色以上の着色パターンを有するカラーフィルター基板にも本発明を適用することができる。その他、カラーフィルター基板及び液晶表示装置の各部の形状、数、配置、構成材料、製造方法等については、上記実施形態に限らず、適宜変更が可能である。また、本発明のカラーフィルター基板を、例えば有機エレクトロルミネッセンス表示装置等、液晶表示装置以外のカラーフィルターを備えた表示装置に適用することも可能である。
本発明のいくつかの態様は、ペン等を用いた微細な操作を検出することができ、1つで複数種類のセンサーを実現することが可能なカラーフィルター基板等などに利用することができる。
1…液晶表示装置、7…カラーフィルター基板、11…透明基板、12…カラーフィルター、31…ブラックマトリクス、31a…水平線状部、31b…垂直線状部、35…光センサー、36R…赤色パターン、36G…緑色パターン、36B…青色パターン、40…センサー基板、41…基板、U1,U2,U3…単位区分、W1,W2…後退領域
Claims (12)
- 透明基板と、
前記透明基板の一面側に格子状に形成された遮光パターンと、
前記遮光パターンによって区画された前記透明基板の各領域にそれぞれ設けられたカラーフィルターと、
前記透明基板に垂直な方向から見て、前記遮光パターンに重なるように前記透明基板の一面又は他面に形成された光センサーと
を備えるカラーフィルター基板。 - 前記光センサーは、前記遮光パターンの端部に設定された後退領域の内側に配置される請求項1記載のカラーフィルター基板。
- 前記光センサーは、前記透明基板の一面側において、前記透明基板と前記遮光パターンとの間に形成される請求項1又は請求項2記載のカラーフィルター基板。
- 前記遮光パターンは、前記透明基板の一面側内において互いに直交する第1方向及び第2方向に延びるように形成されており、
前記光センサーは、前記遮光パターンの前記第1方向に延びる第1線状部、前記遮光パターンの前記第2方向に延びる第2線状部、又は前記第1線状部及び前記第2線状部が交差する交差部と重なるように形成される請求項1から請求項3の何れか一項に記載のカラーフィルター基板。 - 前記光センサーは、前記透明基板に垂直な方向から見ると点状、又は前記第1方向若しくは前記第2方向に延びる線状である請求項4記載のカラーフィルター基板。
- 前記カラーフィルターは、前記第1方向及び前記第2方向に配列された第1着色パターン、第2着色パターン、及び第3着色パターンを有しており、
前記光センサーは、前記第1着色パターン、前記第2着色パターン、及び前記第3着色パターンの各々に対応して設けられる請求項5記載のカラーフィルター基板。 - 前記カラーフィルターは、前記第1方向及び前記第2方向に配列された第1着色パターン、第2着色パターン、及び第3着色パターンを有しており、
前記光センサーは、前記第1着色パターン、前記第2着色パターン、及び前記第3着色パターンが1つずつ含まれる単位区分毎に設けられる請求項5記載のカラーフィルター基板。 - 基板と、
格子状の遮光パターンが形成されたカラーフィルター基板に前記基板を重ねた場合に、前記基板に垂直な方向から見て、前記遮光パターンに重なるように前記基板の一面に形成された光センサーと
を備えるセンサー基板。 - 前記光センサーは、前記カラーフィルター基板に前記基板を重ねた場合に、前記遮光パターンの端部に設定された後退領域の内側に配置されるように形成される請求項8記載のセンサー基板。
- 前記基板は、偏光板又はガラス基板である請求項8又は請求項9記載のセンサー基板。
- 請求項1から請求項7の何れか一項に記載のカラーフィルター基板を備える表示装置。
- 透明基板と、該透明基板の一面側に格子状に形成された遮光パターンと、該遮光パターンによって区画された前記透明基板の各領域にそれぞれ設けられたカラーフィルターとを有するカラーフィルター基板と、
請求項8から請求項10の何れか一項に記載のセンサー基板と
を備える表示装置。
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Cited By (2)
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---|---|---|---|---|
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Families Citing this family (13)
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CN106249961B (zh) * | 2016-09-12 | 2018-12-21 | 京东方科技集团股份有限公司 | 触摸显示屏的制作方法、触摸显示屏和显示装置 |
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CN109633970A (zh) * | 2019-01-30 | 2019-04-16 | 京东方科技集团股份有限公司 | 一种显示装置及其制作方法 |
CN109814304B (zh) * | 2019-03-18 | 2023-01-17 | 京东方科技集团股份有限公司 | 显示面板和显示装置 |
CN110222600A (zh) * | 2019-05-22 | 2019-09-10 | 武汉华星光电技术有限公司 | 显示面板和电子设备 |
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CN110750020B (zh) * | 2019-10-31 | 2022-10-18 | 厦门天马微电子有限公司 | 显示模组和显示装置 |
US20220345555A1 (en) * | 2021-04-22 | 2022-10-27 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Electronic device including sensor panel |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007248816A (ja) * | 2006-03-16 | 2007-09-27 | Epson Imaging Devices Corp | 電気光学装置および電子機器 |
WO2011125271A1 (ja) * | 2010-04-06 | 2011-10-13 | シャープ株式会社 | 表示装置、液晶モジュール及び画像表示システム |
-
2016
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Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007248816A (ja) * | 2006-03-16 | 2007-09-27 | Epson Imaging Devices Corp | 電気光学装置および電子機器 |
WO2011125271A1 (ja) * | 2010-04-06 | 2011-10-13 | シャープ株式会社 | 表示装置、液晶モジュール及び画像表示システム |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106373969A (zh) * | 2016-12-01 | 2017-02-01 | 京东方科技集团股份有限公司 | 显示基板和显示装置 |
CN106373969B (zh) * | 2016-12-01 | 2019-10-29 | 京东方科技集团股份有限公司 | 显示基板和显示装置 |
US10872922B2 (en) | 2016-12-01 | 2020-12-22 | Boe Technology Group Co., Ltd. | Display substrate and method for manufacturing the same, fingerprint recognition device and display device |
CN113536872A (zh) * | 2020-04-22 | 2021-10-22 | 群创光电股份有限公司 | 指纹识别模块以及指纹识别装置 |
CN113536872B (zh) * | 2020-04-22 | 2023-10-13 | 群创光电股份有限公司 | 指纹识别模块以及指纹识别装置 |
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