CN101995697B - 液晶显示设备,黑矩阵衬底以及彩色滤光片衬底 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种液晶显示设备(1)，所述液晶显示设备(1)包括第一衬底(21)；经由液晶(22)与所述第一衬底(21)相对设置的第二衬底(25)；形成在所述第一衬底(21)的液晶侧表面上的蓝色显示元件(19B)、绿色显示元件(19G)、红色显示元件(19R)、短波长光学传感器(20W)、红色光学传感器(20R)和红外光学传感器(20Blk)；以及彩色滤光片(10)，所述彩色滤光片(10)形成在所述第一衬底(21)与所述第二衬底(25)之间，并且包括分别与所述蓝色显示元件(19B)、所述绿色显示元件(19G)、所述红色显示元件(19R)、所述短波长光学传感器(20W)、所述红色光学传感器(20R)和所述红外光学传感器(20Blk)相对应的蓝色滤光片(17B)、绿色滤光片(17G)、第一红色滤光片(17R)、短波长透射滤光片(18W)、第二红色滤光片(18R)和红外透射滤光片(18Blk)。

Description

液晶显示设备,黑矩阵衬底以及彩色滤光片衬底

技术领域

本发明涉及包括光学传感器的液晶显示设备以及设置在所述液晶设备中的黑矩阵衬底和彩色滤光片衬底。 

背景技术

有源矩阵液晶显示设备使用诸如非晶硅TFT(薄膜晶体管)或者多晶硅TFT的薄膜晶体管来驱动液晶。在包括诸如蜂窝电话的移动设备以及大尺寸电视的各种设备中使用液晶显示设备。 

液晶显示设备本身不能发光并且可以被划分为反射型和透射型。反射液晶显示设备通过允许诸如自然光的外界光进入液晶屏幕使得该光经过液晶层并且然后被反射来提供显示。透射液晶显示设备包括位于与观察者相对的表面上的光源，以便使用从所述光源透射的光来提供显示。而且，透射反射液晶显示设备已经投入使用；根据外界光环境(明亮或者黑暗的环境)，透射反射液晶显示设备使用光源作为透射型来操作或者使用日光或室内光作为反射型来操作。 

在设置在诸如蜂窝电话的移动设备或者便携式小尺寸个人计算机中的液晶显示设备中，经由键盘输入是困难的。因此，例如，经常在液晶显示设备的前表面上安装电容型的触摸面板或者电阻型的触摸面板。然而，安装在液晶显示设备上的触摸面板增加了液晶显示设备的厚度。具体而言，在移动设备的液晶显示设备中，可能发生因触摸面板引起的光损失，例如表面反射或者透射光的损失。这能够使液晶显示图像的质量降低。 

近年来，通过增加安装在液晶显示设备背面表面上的荧光灯的亮度或者使用具有高亮度的LED功率源，已经显著增加了透射液晶显示设备的亮度。然而，在观察者在夜间或者在黑暗位置处利用这种透射液晶显示设备观看电视时，屏幕可能太亮并且难以观看。而且，在透射液晶显示设备中，背面表面上的光源占据大约80％的功耗。因此，降低功耗已经成为主要挑 战。 

而且，近年来，对于不仅用于公司中的设备和诸如金融机构中自动柜员机的设备而且对于移动设备中的液晶显示设备来说，一直存在需要确保液晶屏幕的操作安全。 

文献1(日本专利申请特许公开No.2007-47789)公开了一种使用光学传感器的技术。在其上形成有驱动液晶的薄膜晶体管的TFT衬底上形成光学传感器，并且使用该光学传感器调节液晶显示设备的亮度。 

文献2(日本专利申请特许公开No.2005-352490)也公开了一种使用光学传感器的技术。在其上形成有驱动液晶的薄膜晶体管的TFT衬底上形成光学传感器，并且将所述光学传感器用作触摸面板。 

文献3(日本专利申请特许公开No.2008-89619)也公开了一种使用光学传感器的技术，光学传感器位于其上形成有驱动液晶的薄膜晶体管的TFT衬底的外围的周围。在光学传感器上方形成蓝色、绿色和红色彩色滤光片并且根据外界光的类型来使用这些蓝色、绿色和红色彩色滤光片。 

文献4(日本专利申请特许公开No.2009-129397)公开了一种显示设备，所述显示设备包括多个用于各个颜色的彩色滤光片以及设置在其中堆叠有至少两个彩色滤光片的检测滤光片后面的光电传感器。文献4从光电传感器的检测值中减去单独形成的噪声去除传感器的检测值。 

文献5(日本专利申请特许公开No.2009-128686)公开了一种显示设备，所述显示设备包括第一光学传感器部分和其中堆叠有两种类型的彩色滤光片的第二光学传感器部分。 

文献1没有公开用于外界光的类型(晴朗天气下的日光、阴暗天气下的日光、或者来自荧光灯的光)或者人类可见度的亮度调节。 

在文献2中，可能由于外界光的强度或者背光亮度影响而导致用户触摸液晶屏幕的误差。而且，文献2描述了第一光学传感器和第二光学传感器的结构但是没有考虑用户之间手指的显著个体差异以及用于安全验证的需要。 

文献3没有考虑来自背光的光的波长分布的影响、光学传感器本身中暗电流的温度变化、以及元件的变化。希望以高精确度区分外界光的类型而不应用文献3。而且，该文献是基于外界光的亮度调节技术并且没有考虑 利用手指等的触摸面板输入。 

如在文献4的权利要求2中所描述的，由于透射率在非可见光的波长范围内高，文件4与用于通过光电传感器执行的可见光范围中的光学波长分离技术不同。因此，文献4不是用于确定外界光的类型并且确保安全的技术或者用于调节液晶显示设备的亮度的技术。因此，文献4不是用于区别可见光与其它类型光的技术。而且，根据文献4的权利要求7，该文献没有描述设置在噪声去除传感器中的光屏蔽部分的光谱特性以及在非可见光的波长范围中传感器的灵敏度，并且没有清楚地指明与减法处理关联的来自噪声去除传感器的检测值，以及减法处理的结果。 

文献5提出了一种处理来自第一光学传感器部分的检测信号与来自其中堆叠有两种类型的彩色滤光片的第二光学传感器部分的检测信号之间的差值的技术，如在文献5的权利要求1中所公开的。然而，文献5中公开的传感器很难将外界光精确地分离为蓝色(B)、绿色(G)和红色(R)并且从而精确地确定外界光的类型。类似地，文献5的技术很难从其它颜色中精确地区分包括红色和绿色的皮肤颜色，并且不能适当地用于确定手指输入。而且，如文献5的图6和图8所示，检测信号涉及在与红光范围或者近红外范围(例如700nm和800nm之间)相对应的透射光中的误差。精确地将颜色彼此分离是困难的。下面将描述颜色分离的难度。如文献5的图6中的绿色吸收率所示，绿光在大约700nm和大约800nm之间具有透射范围。而且，如文献5的图8和图9所示，确定与红外滤光片的光学透射范围的50％的透射率相对应的波长为大约780nm。在文献5公开的技术中，检测信号包含红色光学分量并且涉及在可视范围外的700nm和800nm之间范围中的误差。而且，文献5没有公开用于红色(R)和蓝色(B)的彩色材料，并且没有描述用于构建红色(R)和蓝色(B)彩色滤光片以及红外滤光片的具体技术。 

发明内容

根据本发明第一实施例的液晶显示设备包括第一衬底；经由液晶与所述第一衬底相对设置的第二衬底；形成在所述第一衬底的液晶侧表面上的蓝色显示元件、绿色显示元件、红色显示元件、短波长光学传感器、红色 光学传感器和红外光学传感器；以及形成在所述第一衬底和所述第二衬底之间的彩色滤光片，所述彩色滤光片包括分别与所述蓝色显示元件、所述绿色显示元件、所述红色显示元件、所述短波长光学传感器、所述红色光学传感器和所述红外光学传感器相对应的蓝色滤光片、绿色滤光片、第一红色滤光片、短波长透射滤光片、第二红色滤光片和红外透射滤光片。 

根据本发明第二实施例的黑矩阵衬底设置在根据第一实施例的液晶显示设备中。所述黑矩阵包括具有光屏蔽能力的黑矩阵，并且当在平面视图中观察与所述第一衬底相对设置的所述黑矩阵衬底时，所述黑矩阵位于形成在所述第一衬底上彼此相邻的所述多个光学传感器之间；以及当在平面视图中观察所述黑矩阵衬底时形成在所述黑矩阵上方的至少两种类型的间隔体，所述间隔体具有不同的高度。 

根据第三实施例的彩色滤光片衬底包括彩色滤光片，在所述彩色滤光片中以矩阵结构设置蓝色滤光片、绿色滤光片、第一红色滤光片、短波长透射滤光片、第二红色滤光片和红外透射滤光片；以及形成在所述彩色滤光片的外部外围的周围的光屏蔽区域。 

附图说明

图1是示出了根据本发明第一实施例的液晶显示设备的示例的方框图； 

图2是示出了根据第一实施例的液晶显示设备的彩色滤光片的示例的平面图； 

图3是示出了根据第一实施例的显示像素的示例的截面图； 

图4是示出了根据第一实施例的光检测像素的示例的截面图； 

图5是示出了短波长透射滤光片、第二红色滤光片以及红外透射滤光片的光谱特性的示例的示意图； 

图6是示出了由通过根据第一实施例的计算部分执行的减法产生的光谱特性的示例的示意图； 

图7是示出了手指的光谱反射率的示例的示意图； 

图8是示出了含硅光电二极管的灵敏度范围以及日光能量的波长分布的示例的示意图； 

图9是示出了三波长日间白色荧光灯的波长分布的示例的示意图； 

图10是示出了三波长日间白色荧光灯的波长分布的示例的示意图； 

图11是示出了电灯泡的波长分布的示例的示意图； 

图12是表示人类可见度的示例的示意图； 

图13是示出了设置在根据本发明第二实施例的液晶显示设备中的光检测像素的示例的截面图； 

图14是示出了根据本发明第三实施例的液晶显示设备的示例的方框图； 

图15是示出了根据第三实施例的液晶显示设备的彩色滤光片的示例的平面图； 

图16是示出了根据第三实施例的显示像素的示例的截面图； 

图17是示出了光检测像素的示例的截面图； 

图18是示出了根据第三实施例的短波长透射滤光片、第二红色滤光片、红外透射滤光片以及黄色滤光片的光谱特性的示例的示意图； 

图19是示出了由根据第三实施例的计算部分执行的减法产生的光谱特性的示例的示意图； 

图20是示出了在每一个波长处通用蓝色滤光片、通用绿色滤光片以及红色滤光片的透射率的示意图； 

图21是示出了根据本发明第四实施例的液晶显示设备的光学传感器沿光学传感器结构方向的截面的示例的示意图； 

图22是示出了根据本发明第四实施例的液晶显示设备的显示元件沿显示元件结构方向的截面的示意图； 

图23是示出了根据本发明第五实施例的黑矩阵衬底的示例的截面图； 

图24是示出了根据本发明第六实施例的彩色滤光片衬底的示例的第一截面图；以及 

图25是示出了根据本发明第六实施例的彩色滤光片衬底的示例的第二截面图。 

具体实施方式

下面将参考附图描述本发明的实施例。在下述图中，相同或者几乎相同的部件由相同的附图标记表示并且将不再描述或者将简要描述。将仅详 细描述其它部件。 

(第一实施例) 

在本实施例中，将描述一种能够接收光学信号并且抑制外界光条件对显示质量的负面影响的液晶显示设备，所述液晶显示设备降低了故障。 

图1是示出了根据本实施例的液晶显示设备的示例的方框图。 

根据本实施例的液晶显示设备1包括位于显示屏幕部分2(为了容易理解，将显示屏幕部分2示出在图1的底部)背面中的光源3。光源3发射具有蓝色、绿色和红色的三种波长的光。例如，光源3可以是荧光灯或三波长光发射型的LED元件，或者是表面光发射型的有机EL元件。 

显示元件扫描部分4、显示元件驱动部分5、传感器扫描部分6以及传感器读取部分7电连接到显示屏幕部分2。 

显示屏幕部分2包括彩色滤光片10。在本实施例中，显示像素15和光检测像素(光学传感器)16设置在显示屏幕部分2的显示区域中。 

显示元件扫描部分4和显示元件驱动部分5操作用于允许显示屏幕部分2显示基于图像信号的图像。 

而且，显示屏幕部分2包括在显示区域的外部外围上具有光屏蔽特性的框架区域29。可以通过将红色层、蓝色层和绿色层中的至少一层进行光学叠置或者通过在光屏蔽材料上光学叠置红色层、蓝色层和绿色层中的至少一层来形成框架区域29。 

传感器扫描部分6和传感器读取部分7操作用于从包括在显示屏幕部分2中的光检测像素中的光学传感器读取多个光学波长范围的光检测值(测量值)。传感器读取部分7为计算部分8提供光检测值。通过例如电信号和光信号的各种信号中的至少一种来表示光检测值。在本实施例中，假设光学传感器是光电转换元件并且光检测值是电信号。 

计算部分8基于从传感器读取部分7接收的多个光学波长范围的光检测值来计算多个光学波长范围中的光强度。然后，计算部分8向控制部分9发送表示多个光学波长范围中的光强度的信号。例如，计算部分8计算已经由测量第一光学波长范围中的光的第一光学传感器对入射光进行转换得到的电信号与已经由测量第二光学波长范围中的光的第二光学传感器对入射光进行转换得到的电信号之间的差值，所述第二光学波长范围具有紧邻 第一光学波长范围的最短波长。 

在本实施例中，计算部分8执行从来自短波长光学传感器的检测值减去来自红色光学传感器的检测值的第一处理以及从来红色光学传感器的检测值减去来自红外光光学传感器的检测值的第二处理。 

第一处理确定外界光或者来自位置指定的对象的反射光的蓝色分量和绿色分量的信号强度。在下面的描述中，作为示例，位置指定的对象是用户的手指。然而，位置指定的对象可以是例如指定屏幕上位置的指示条或者指示光的任何其它模块。 

第二处理确定外界光或者来自手指的反射光的红色分量的信号强度。 

由计算部分8执行的这样的减法允许从检测结果中消除诸如薄膜晶体管(TFT)的显示元件之间的变化、暗电流的负面影响以及光源3的负面影响。 

控制部分9基于从计算部分8接收的多个光学波长范围中的光强度来控制由光源3发射的光的强度。而且，控制部分9控制传感器读取部分7、显示元件驱动部分(数据驱动器)5、传感器扫描部分6以及显示元件驱动部分(栅极驱动器)4的操作。传感器读取部分7、显示元件驱动部分5、传感器扫描部分6以及显示元件驱动部分4设置在显示区域的外侧。 

基于从计算部分8接收的光检测值(信号强度)、表12、阈值，用于确定控制值的确定条件或者存储在存储设备11中的预定控制计算表达式，控制部分9确定与光检测值相对应的光源3的最佳控制值。控制部分9向光源3发送光源3的确定控制值。控制部分9控制光源3以调节液晶显示设备1的亮度。如果光源3分别是发射蓝色、绿色或者红色光的LED元件，则控制部分9调节来自每一个元件的光的发射亮度以根据外界光的亮度或者颜色来优化显示屏幕部分2上的显示。 

而且，控制部分9执行检测接近或者触摸显示屏幕部分2的对象、检测接近或者触摸显示屏幕部分2的手指对于屏幕的二维位置、检测手指的移动状态以及个体验证所需的处理。 

具体而言，如果点亮发射具有三种波长的光的光源3，则控制部分9感测已经由以等间隔设置在显示屏幕上的光检测像素16对光进行转换而得到的电信号的分布状态。控制部分9还利用已经由设置在屏幕的特定部分中 的光检测像素16的一部分对光进行转换而得到的电信号的变化来感测触摸或者接近显示屏幕的对象、对象对于屏幕的二维位置以及对象的移动。例如，基于包括关于彼此关联的每一个光检测像素16的位置信息和识别信息的信息、来自光检测像素16的电信号以及关于已经发射电信号的光检测像素的识别信息，控制部分9确定已经发射电信号的位置。 

而且，控制部分9包括显示作为完全照亮区域的窗14的第一验证部分9a以及执行个人验证的第二验证部分9b，其中通过将关于用户手指的预登记的图案数据13与手指图案数据进行比较来执行个人验证，所述手指图案数据是触摸所述完全照亮区域的手指的信息并且由从光检测像素16获得的电信号表示。 

在基于手指的个人验证中，优选地，光源3的亮度是均匀的，并且光源的三个波长分量，即，蓝色、绿色和红色分量处于均匀状态。具体而言，在基于手指的个人验证中，需要精确检测用于检测手指的皮肤颜色所需的两个波长分量，即，绿色和红色分量。为了满足该条件，在执行个人验证时，控制部分9将由手指接近或者触摸的显示屏幕部分2的一部分显示为白色窗14(在常黑液晶显示设备中，这与工作状态相对应)。在要执行个人验证时在显示屏幕上示出白色窗14。用户使用户的手指接近或者触摸窗14。然后，设置在窗14中的光检测像素16检测从手指反射的光。由计算部分8处理检测结果。将计算处理的结果输入到控制部分9。控制部分9通过将经处理的检测值与预登记在存储设备11中的图案数据13进行比较和检查来执行个人验证。 

在本实施例中，基于由计算部分8执行的第一和第二处理确定的两种类型的信号强度，控制部分9检测外界光以及接近或者触摸位置指定对象的类型，确定是否由位置指定对象指定了屏幕的任意二维位置，确定位置指定对象对于屏幕的二维位置和二维移动，并且确定手指的检测值与登记的图案数据13之间的一致性。 

在本实施例中，液晶显示屏幕中的窗14是矩形区域，该矩形区域具有的尺寸适于进行手指验证。窗14显示有表示验证操作的文本数据。可以将存储图案数据13的存储设备11构建在液晶显示设备1中或者设置在连接到液晶显示设备1的系统中，以使该系统能够与液晶显示设备1通信，或 者可以是诸如IC卡的离线存储介质。 

控制部分9可以基于来自光检测像素16的检测值而不是接收由计算部分8计算的检测值来执行各种处理。 

每一个光检测像素16设置成接近相对应的显示元件15，例如与相对应的显示元件15相邻。以几乎相等的间隔在液晶显示设备1的显示屏幕中设置多个光检测像素16。 

在液晶显示设备1的显示屏幕部分2中，将显示像素15和光检测像素16的组合设置为类似矩阵的结构。 

每一个显示像素15分别包括蓝色像素15B、绿色像素15G和红色像素15R。 

每一个光检测像素16分别包括短波长像素16W、第二红色像素16R以及红外像素16Blk。 

图2是示出了根据本实施例的液晶显示设备1的彩色滤光片10的示例的平面图。 

图3是示出了显示像素15的示例并且沿图2中线T1-T2提取的截面图。 

图4是示出了光检测像素16的示例并且沿图2中的线S1-S2提取的截面图。 

彩色滤光片10包括用于蓝色像素15B的蓝色滤光片17B、用于绿色像素15G的绿色滤光片17G、用于第一红色像素15R的第一红色滤光片17R、用于短波长像素16W的短波长透射滤光片(透明滤光片)18W、用于第二红色像素16R的第二红色滤光片18R、以及用于红外像素16Blk的红外透射滤光片18Blk。 

通过彼此光学叠置多个颜色实现红外透射滤光片18Blk。例如，在本实施例中，红外透射滤光片18Blk由其中混合有红色有机颜料和蓝色有机颜料的一层形成。 

光学叠置包括多种颜料的混合以及对于各个颜色的多个滤光片的叠置。即，红外透射滤光片18Blk可以由其中混合有红色有机颜料和蓝色有机颜料的一层或者分别包括红色滤光片和蓝色滤光片的两层形成。 

而且，光学叠置包括将滤光片直接放置在光学传感器上或者间接放置在光学传感器上方以在距离传感器一定距离(例如在2μm和6μm之间) 处与该传感器相对的配置。光学叠置意味着基本上作用于入射光或者来自光源3的光的配置。 

短波长透射滤光片18W、第二红色滤光片18R以及红外透射滤光片18Blk可以设置在经由液晶22与衬底21相对设置的衬底25的开口中。 

根据本实施例的短波长透射滤光片18A是透射蓝色波长光和紧接着该蓝色波长光的长波长侧的光或者绿色波长光和紧接着该绿色波长光的长波长侧光的滤光片。在本实施例的描述中，将前一滤光片称为透明滤光片，并且将后一滤光片称为黄色滤光片。 

在包括在显示像素15中的蓝色像素15B、绿色像素15G以及第一红色像素15R中，蓝色显示元件(例如，薄晶体管)19B、绿色显示元件19G以及红色显示元件19R分别设置在蓝色滤光片17B、绿色滤光片17G和第一红色滤光片17R下面。 

在包括在光检测像素16中的短波长像素16W、第二红色像素16R和红外像素16Blk中，短波长光学传感器20W、红色光学传感器20R以及红外光学传感器20Blk分别设置在短波长透射滤光片18W、第二红色滤光片18R和红外透射滤光片18Blk下面。短波长光学传感器20W、红色光学传感器20R和红外光学传感器20Blk例如是将光转换为电的光电转换元件。 

在本实施例中，蓝色显示元件19B、绿色显示元件19G、红色显示元件19R、短波长光学传感器20W、红色光学传感器20R以及红外光学传感器20Blk形成在衬底21的一个表面上。光源3设置在衬底21的另一表面(与屏幕侧相对设置的背面表面)上。 

彩色滤光片10中的滤光片17B、17G、17R、18W、18R和18Blk设置在衬底21上方的显示区域中。 

包括黑矩阵23和作为透明树脂的平滑层24的衬底25经由液晶22设置在显示元件19B、19G和19R、光学传感器20W、20R和20Blk、以及滤光片17B、17G、17R、18W、18R和18Blk上方。即，在上述的图3中，显示元件19B、19G和19R以及电连接到显示元件19B、19G和19R的透明电极26形成在衬底21上。滤光片17B、17G和17R、液晶22、适于改善对比度的黑矩阵23以及衬底25堆叠在其上形成有显示元件19B、19G和19R以及透明电极26的表面上方。 

例如通过向用于红外透射滤光片18Blk的材料中添加有机颜料以使得产生的部件用于阻挡光来形成黑矩阵23。在本实施例中，黑矩阵23形成在衬底25上。然而，黑矩阵23可以至少形成在衬底25上或者衬底21中更接近液晶22的一个表面上。 

框架区域29和黑矩阵23中的至少一个可以包括含有紫外线吸收剂的树脂材料的固化膜或者可以由该固化膜覆盖，所述紫外线吸收剂吸收位于短于420nm的波长侧上的光。 

在上述的图3和图4中，省略了光源3、光扩散器面板、偏振模、相位差膜。光源和光扩散器板设置在衬底21的背表面上，即，衬底21中与液晶22相对的表面。 

经由滤光片17B、17G和17R将来自光源3的光发射到外部。 

经由滤光片18W、18R和18Blk由光学传感器20W，20R和20Blk接收外界入射光。 

在本实施例中，衬底21经由液晶22与衬底25相对放置。滤光片10形成在衬底21和衬底25之间。在本实施例中，对于衬底21中更加接近液晶22的侧形成滤光片10。 

即，根据本实施例的滤光片10形成在衬底21中其上形成有光学传感器20W、20R和20Blk以及驱动液晶的显示元件19B、19G和19R的表面上。光学传感器20W、20R和20Blk以及显示元件19B、19G和19R形成在衬底21的两个表面中与液晶显示设备1的观察者相对设置并且与液晶22接触的一个表面上。 

如上述的图4所示，将短波长光学传感器20W和短波长透射滤光片18W的堆叠(叠层)、红色光学传感器20R和第二红色滤光片18R的堆叠、以及红外光学传感器20Blk和红外透射滤光片18Blk的堆叠设置在衬底21上作为光学传感器16。间隔体27位于衬底21和25之间以调节(保持)液晶22中的间隙。 

图5是示出了短波长透射滤光片18W、第二红色滤光片18R和红外透射滤光片18Blk的光谱特性的示例的示意图。 

短波长透射滤光片18W在380nm和450nm之间的光学波长范围处包括50％的透射率并且提供透射率特性，使得在与短波长侧透射率相对应的 波长比与50％的透射率相对应的波长小时，短波长侧透射率低于50％的透射率，并且在与长波长侧透射率相对应的波长比与50％的透射率相对应的波长大时，长波长侧透射率高于50％的透射率。短波长透射滤光片18W光学叠置在短波长光学传感器20W上方。短波长透射滤光片18W的透射率对于具有短于380nm的波长的光来说较低，并且在光学波长变得等于或者长于大约380nm时快速增加。在光学波长接近450nm或者等于或长于450nm时，透射率保持在较大的值。 

假设省去形成短波长透射滤光片18W能够避免影响液晶22的取向，则可以省去该短波长透射滤光片18W的形成。如果粘附到液晶盒两侧的偏振模或者相位差膜提供紫外线消减功能，则可以省去短波长透射滤光片18W。 

第二红色滤光片18R在580nm和620nm之间的光学波长范围处包括50％的透射率并且提供透射特性，使得在与短波长侧透射率相对应的波长比与50％的透射率相对应的波长小时，短波长侧透射率低于50％，并且在与长波长侧透射率相对应的波长比与50％的透射率相对应的波长大时，长波长侧透射率高于50％。第二红色滤光片18R光学叠置在红色光学传感器20R上方。第二红色滤光片18R的透射率对于具有短于大约570nm的波长的光来说较低，并且在光学波长变得等于或者长于大约570nm时快速增加。在光学波长接近640nm或者等于或长于640nm时，透射率保持在较大的值。 

红外透射滤光片18Blk在650nm和720nm之间的光学波长范围处具有50％的透射率并且提供透射特性，使得在与短波长侧透射率相对应的波长比与50％的透射率相对应的波长小时，短波长侧透射率低于50％，并且在与长波长侧透射率相对应的波长比与50％的透射率相对应的波长大时，长波长侧透射率高于50％。红外透射滤光片18Blk光学叠置在红外光学传感器20Blk上方。红外透射滤光片18Blk的透射率对于具有短于大约580nm波长的光来说较低，并且在光学波长变得等于或者长于大约580nm时快速增加。在光学波长接近750nm或者等于或长于750nm时，透射率保持在较大的值。 

假设100％的透射率是形成衬底的玻璃的透射率。与50％的透射率相对应的波长是要测量的滤光片具有50％的透射率处的光学波长(nm)。 

在本实施例中，堆叠在光学传感器20W、20R和20Blk上方的滤光片18W、18R和18Blk以及图17中所示的黄色滤光片37Y优选具有特性，使得在波长比与50％的透射率相对应的值小时，透射率较低，并且在波长比与50％的透射率相对应的值大时，透射率较高。 

在图5中的光谱特性中，使每一个波长处的透射率乘以每一个波长处每一个光学传感器20W、20R和20Blk的灵敏度以确定使用滤光片18W、18R和18Blk的光学传感器20W、20R和20Blk的有效灵敏度。 

图6是示出了由根据本实施例的计算部分8执行的减法产生的光谱特性的示例的示意图。 

在每一个波长处，从短波长透射滤光片18W的透射率中减去第二红色滤光片18R的透射率与光谱特性28B·G相对应。在光谱特性28B·G中具有高透射率的波长范围与蓝光和绿光的波长范围相对应。 

因此，计算部分8从来自短波长光学传感器20W的检测值中减去来自红色光学传感器20R的检测值以计算蓝色和绿色检测值。 

对于每一个波长，通过从第二红色滤光片18R的透射率中减去红外透射滤光片18Blk的透射率来获得光谱特性28R。在光谱特性28R中，具有高透射率的波长范围与红光的波长范围相对应。 

因此，计算部分8从来自红色光学传感器20R的检测值中减去来自红外光学传感器20Blk的检测值以计算红色检测值。 

以均由计算部分8计算的蓝色和绿色检测值以及红色检测值为基础，控制部分9执行例如控制光源3、检测接近或者触摸位置指定对象、检测屏幕上指定的二维位置和二维运动以及个体验证(individual personal)所需的处理。 

图6中通过由计算部分8执行的减法获得的光谱特性(根据从短波长侧增加到长波长侧的波长而变化的透射率)的增加和降低是锐利的。而且，由减法确定的蓝色和绿色透射率的峰值具有高的值。即，由减法确定的透射率在对于蓝色和绿色光的检测重要的波长范围中较高。因此，在检测蓝光和绿光时，通过从短波长的检测值中减去红色检测值，能够精确地检测蓝光和绿光。这也可以用于检测红光。通过从红色检测值中减去红外检测值能够精确地检测红光。 

在本实施例中，衬底25经由液晶22设置在衬底21上。衬底25包括黑矩阵23、平滑层24以及间隔体27。 

形成平滑层24的透明树脂可以是包含具有大约3％固体比的氧杂萘邻酮染料的树脂，并且提供紫外线吸收功能。平滑层24和间隔体27厚度(高度)不同。 

平滑层24和间隔体27例如使用半色调(halftone)掩模在相同的步骤中形成。添加有紫外线吸收剂的透明树脂吸收波长短于420nm的光。根据诸如调节平滑层24的厚度或者50％的透射率点的波长位置的目的来调节所添加的紫外线吸收剂的量。 

间隔体27包括调整液晶22的盒间隙(液晶厚度)的主间隔体和子间隔体。子间隔体低于主间隔体。 

间隔体27位于间隔体27不妨碍显示元件19B、19G和19R的位置处并且位于黑矩阵23的液晶22的侧面上。而且，间隔体27设置在一个光学传感器和另一个光学传感器之间，例如如上述图4所示，设置在光学传感器20W和20Blk之间。 

即，当在平面视图中观察液晶显示设备1时，间隔体27位于黑矩阵23下方并且位于多个相邻的光学传感器之间。在这样放置间隔体27时，显示元件19B、19G和19R以及光学传感器20W、20R和20Blk不位于间隔体27下方。因此，即使将高压力施加到液晶显示设备1的显示表面，也能够防止显示元件19B、19G和19R以及光学传感器20W、20R和20Blk被损坏。 

在本实施例中，优选地，短波长透射滤光片18W和平滑层24中的至少一个由透明树脂形成，所述透明树脂具有用于在短于420nm的光学波长处吸收入射光的紫外线吸收功能。在短波长透射滤光片18W和平滑层24中的至少一个具有紫外线吸收功能时，能够防止可能由于由非晶硅或者多晶硅形成的光学传感器20W、20R和20Blk以及显示元件19B、19G和19R接收紫外线引起的噪声。 

例如，含硅的光电二极管用作光学传感器20W、20R和20Blk。 

图7是示出了手指的光谱反射率的示例的示意图。 

手指的光谱反射率在大约450nm和大约700nm之间具有宽范围的反射 颜色。但是手指的光谱反射率明显地涉及个体差异。主要由黑素和血红素给出颜色。手指颜色的测量可能会受到手指内侧光学散射的影响。优选地从绿色(大约550nm)和红色(大约610nm)的反射光中提取皮肤颜色。 

因此，在本实施例中，按照下面方式实现精确验证。通过从短波长光学传感器20W的检测值中减去红色光学传感器20R的检测值来确定绿色和蓝色检测值。而且，通过从红色光学传感器20R的检测值中减去红外光学传感器20Blk的检测值来确定红色检测值。然后，基于这些检测值，执行基于手指的个体验证。在根据本实施例的液晶显示设备用于基于手指的个体验证时，短波长透射滤光片18W可以由在480nm和520nm之间的光学波长处具有50％的透射率的黄色滤光片来代替。在彩色滤光片包括具有蓝色滤光片、绿色滤光片、黄色滤光片和红色滤光片的四种彩色像素的液晶显示设备中，短波长透射滤光片18W可以容易地由用于实现宽色度范围的黄色滤光片来代替。 

人类可见度的峰值接近绿色的大约550nm的光学波长并且可视范围在大约400nm和大约700nm之间，尽管这些值涉及个体差异。 

图8是示出了含硅的光电二极管的灵敏度范围以及日光能量的波长分布的示例的示意图。 

用作光电传感器20W、20R和20Blk的含硅的光电二极管的灵敏度范围根据该光电二极管是含有非晶硅还是多晶硅而变化。含硅的光电二极管通常感测350nm和850nm之间的波长。 

图9是示出了三波长日间白色荧光灯的波长分布的示例的示意图。 

图10是示出了白色荧光灯的波长分布的示例的示意图。 

图11是示出了电灯泡(钨灯)的波长分布的示例的示意图。 

通过光学传感器来检测各种外界光环境。即使是自然光的光学波长也根据天气而变化。例如，短波长(蓝色)的波长分布明显取决于天气变化。 

因此，外界光的强度极大地依赖于外界光条件和外界光环境而变化。优选地，光源3的光强度依赖于外界光条件和外界光环境变化。 

控制光源3的控制部分9以表示由计算部分8通过计算由光学传感器20W、20R和20Blk测量的值获得的值的信号为基础，确定光源3的最佳强度。然后，控制部分9向光源3输出允许实现该强度的控制信号。 

图12是示出了人类可见度的示例的示意图。 

通常，人类可见度的峰值接近大约550nm的光学波长并且可视范围在大约400nm和大约700nm之间，尽管这些值涉及个体差异。 

在本实施例中，计算部分8从短波长光学传感器20W的检测值(紫外线检测值)中减去红色光学传感器20R的检测值。计算部分9还从红色光学传感器20R的检测值中减去红外光学传感器20Blk的检测值(红外检测值)。这允许能够确定仅人类可视范围的光强度。 

例如，控制部分9基于表12来确定与计算的可视范围中的光强度相对应的光源3的强度，在表12中，在人类可视范围中的光强度处，人类可视范围的光强度与光源3的适当强度关联。例如，控制部分9以根据人类可视范围中的光强度和可视范围中测量的光强度计算光源3的适当光强所需的计算表达式、阈值以及确定处理为基础确定光源3的光强度。可以在理论上、经验上以及实际上来确定检测值与光源3的适当光强度之间的关系。 

通过允许光学传感器20W、20R和20Blk接收来自手指的反射光和散射光的绿色分量(大约550nm)和红色分量(大约610nm)获取基于手指的验证所需的皮肤颜色信息。在本实施例中，短波长透射滤光片18W对于光的绿色分量(大约550nm)表现出高的透射率。第二红色滤光片20R对于光的红色分量(大约610nm)表现出高的透射率。控制部分9可以使用光的绿色和红色分量的检测值来精确地执行基于手指的验证。 

手指颜色主要由黑素和血红素给出并且不仅受光反射的影响而且还受手指内侧的光散射影响。而且，手指颜色的变化不仅由个体差异产生而且还受到手指的外界光环境、液晶显示设备1的显示状态以及光源3的影响。根据本实施例的计算部分8和控制部分9用于抑制由各种因素导致的手指颜色的变化的负面影响。这能够精确地执行用户验证。 

将描述按照上述配置的根据本实施例的液晶显示设备1的操作。 

液晶显示设备1包括三种类型的光学传感器，包括与入射光的蓝色和绿色分量有效对应的短波长光学传感器20W、与入射光的红色分量对应的红色光学传感器20R以及与有效属于比可视范围更长的波长侧的近红外光分量对应的红外光学传感器20Blk。液晶显示设备1以入射光的分量和量以及信号的内容为基础来感知亮度和手指输入。将下面的光学传感器叠置在 三种类型的光学传感器20W、20R和20Blk上方：在长于光波长的光学波长处，即800nm，具有至少90％等效透射率的短波长透射滤光片18W、第二红色滤光片18R以及红外透射滤光片18Blk。因此，在长于800nm的光学波长处，三种类型的光学传感器20W、20R和20Blk具有几乎相同的灵敏度特性。因此，液晶显示设备1能够通过从光学传感器20W的检测值中减去光学传感器20R的检测值精确而可靠地检测蓝色和绿色分量。液晶显示设备1还能够通过从光学传感器20R的检测值中减去光学传感器20Blk的检测值精确而可靠地检测红色分量。结果，能够改善在可视范围中光学波长分离的精确度。 

在液晶显示设备1的短波长透射滤光片18W、第二红色滤光片18R以及红外透射滤光片18Blk具有如上述图5所示的光谱特性时，液晶显示设备1能够确定外界光类型并且提取绿色和红色分量，这两个分量都是皮肤颜色的反射光分量。 

在液晶显示设备1中，为衬底25形成包括红外透射滤光片18Blk的材料以及有机颜料的黑矩阵23。而且，在显示区域的外部外围上形成光学覆盖红色、蓝色和绿色层中的至少一层的光屏蔽框架区域29。这能够抑制来自归因于液晶22的厚度的外部入射光的杂散光，通常在2μm和6μm之间，以及来自光源3的杂散光的负面影响。 

在液晶显示设备1中，对于衬底21的更接近液晶22的表面，可以形成包括红外透射滤光片18Blk的材料和有机颜料的黑矩阵23。在这种情况下，液晶显示设备1可以提供有显示和输入功能，而不需要增加形成红外透射滤光片18Blk的步骤数量。 

液晶显示设备1通过以来自三种类型的光学传感器20W、20R和20Blk的信号为基础执行计算操作(减法)来确定光的分量。因此，能够去除光学传感器20W、20R和20Blk中诸如暗电流的噪声，从而允许入射光的蓝色和绿色分量以及红色分量与入射光的其它分量精确地分离。 

液晶显示设备1包括调节衬底21和25之间的间隙的间隔体27。这允许在将机械压力施加到液晶显示设备1时防止显示元件19B、19G和19R以及光学传感器20W、20R和20Blk被损坏。 

在液晶显示设备1中，在一个步骤期间形成间隔体27和短波长透射滤 光片18W。这允许简化液晶显示设备1的制造步骤，能够降低制造成本。 

在液晶显示设备1中，短波长透射滤光片18W可以包含在短于420nm的波长处吸收入射光的紫外线吸收剂。替代地，黑矩阵23或者框架区域29可以包括含有在短于420nm的波长处吸收入射光的紫外线吸收剂的树脂材料的固化膜。这允许在光学传感器20W是含有非晶硅或者多晶硅的含硅的光电转换元件时防止检测具有短于420nm波长的光。因此，能够改善基于光学传感器20W的信号的可靠性。 

液晶显示设备1可以设置有允许偏振板26或者相位差板吸收或者反射具有短于420nm波长的光的功能。 

液晶显示设备1能够以使用来自光学传感器20W、20R和20Blk的信号获得的外界光的波长分布为基础调节液晶屏幕上的显示。 

人类肉眼可见度与大约380nm和大约700nm之间的光学波长范围相对应。然而，如在上述的图12中的比例可见度所示，可以有效地设置要被检测的420nm和660mn之间的范围。可见度的峰值位置在亮位置条件和暗位置条件之间稍微偏移。根据本实施例的液晶显示设备1按照人类可见度执行精确的外界光验证。 

在液晶显示设备1中，光学传感器20W、20R和20Blk以几乎相等的间隔设置在显示区域中，并且发射包含蓝色、绿色和红色的三种波长的光的光源3用于显示屏幕。因此，由光源3发射的并且具有蓝色、绿色和红色的三种波长的光能够精确地接受用户的输入。 

液晶显示设备1能够检测触摸或者接近液晶显示屏幕的对象。 

液晶显示设备1基于通过完全照亮窗14(在常黑液晶显示中，其中红色、绿色和蓝色全部开启的屏幕区域)输入的手指信号来执行个体验证。因此，能够精确地执行个体验证。完全照亮区域可以是整个液晶屏幕或者窗14，可以连同用于手指验证导引的文本一起部分地显示足以接收手指尺寸的区域。对于基于手指的验证，优选地增加形成光学传感器20W、20R和20Blk的密度。 

将解释根据本发明的液晶显示设备1的效果。 

本实施例在具有光学传感器的液晶显示设备1的技术领域中是有效的。本实施例能够为液晶显示设备1提供按照人类可见度操作的精确的光学传 感器。 

液晶显示设备1接收光并且根据外界光条件来调节光源3的光强度。 

因此，能够改善液晶显示设备1的显示质量并且防止由于外界光条件的负面效应导致的显示质量降低。 

本实施例允许精确地确定蓝色和绿色检测值以及红色检测值并且能够将蓝色和绿色检测值与红色检测值区分开。以蓝色和绿色检测值以及红色检测值为基础执行各种处理。 

在本实施例中，从短波长光学传感器20W的检测值中减去红色光学传感器20R的检测值。而且，从红色光学传感器20R的检测值中减去红外光学传感器20Blk的检测值。这提供了控制光源3、检测接近或者触摸位置指定对象、检测位置指定对象对于屏幕的二维位置和移动、检测手指的皮肤颜色以及基于手指检测个体验证所需的非常精确的信息。此外，能够防止误检测和故障，并且能够精确而可靠地接受用户的输入操作。即，本实施例能够进行用户的更加精确的个体验证并且允许更加精确地检测用户通过手指或者另一指示对象指定的位置以及所指定的位置的移动。 

本实施例允许更加精确地确定人类可视范围中的光强度，并且能够降低暗电流以及噪声对光检测值的负面影响。 

根据本实施例的液晶显示设备1能够执行与作为评估者的个人的眼睛可见度相兼容的亮度调节。因此，能够抑制基于外界光的类型对于液晶显示的负面影响，从而允许精确而可靠地执行亮度调节。 

在本实施例中，即使没有触摸面板，也能够接受用户输入到屏幕的指令，因而能够降低设备的部件数量。这又能够降低液晶显示设备1的成本和厚度。 

在本实施例中，能够在相同步骤期间制造显示像素15和光检测像素16。因而，可以防止制造步骤复杂。 

在本实施例中，如果根据外界光的强度来调节光源3的亮度，则光检测像素16可以位于有效显示屏幕的外侧，例如，位于显示区域的外部外围部分的周围。 

在本实施例中，下面的配置是可能的。在没有点亮光源3时，例如在个人计算机或者显示器休眠时，光检测像素16检测信号。然后，在开始点 亮液晶显示设备1时，基于检测的信号来控制光源3的强度。光检测像素16对于使用激光器光、LED光等的液晶显示设备1可以用作光学通信接收机。 

在本实施例中，显示元件19B、19G和19R以及光学传感器20W、20R和20Blk示出为具有交错结构，但是也可以示出为具有反向交错结构。显示元件19B、19G和19R以及光学传感器20W、20R和20Blk可以由非晶硅、多晶硅和低温多晶硅中的一种形成。用于显示元件19B、19G和19R的显示元件扫描部分4和显示元件驱动部分5以及用于光学传感器20W、20R和20Blk的传感器扫描部分6和传感器读取部分7可以通过使用FPC(柔性印刷电路)等电连接到衬底。替代地，这些部分可以按照单块面板上系统的形式电连接到衬底。 

可以修改根据本实施例的液晶显示设备1。例如，可以将计算部分8和控制部分9集成到一起。由控制部分9执行的各种处理中的至少一种可以由独立模块执行。 

(第二实施例) 

在本实施例中，将描述上述第一实施例的变型，其中红外透射滤光片由多个滤光片的堆叠形成。 

图13是示出了设置在根据本实施例的液晶显示设备中的光检测像素的示例的截面图。 

在本实施例中，红外透射滤光片30Blk由红色滤光片31和蓝色滤光片32的堆叠形成。 

在本实施例中，在衬底25中形成光通过其进入像素的多个开口33。开口33经由液晶22分别与红外透射滤光片30Blk、红色滤光片18R以及短波长透射滤光片18W相对设置。光学传感器20Blk、20R和20W经由多个开口33、液晶22以及红外透射滤光片30Blk、红色滤光片18R和短波长透射滤光片18W中的相应一个分别接收要观察的光。 

在本实施例中，通过堆叠用于其它应用的多个滤光片，例如蓝色滤光片17B、绿色滤光片17G、第一红色滤光片17R和第二红色滤光片18R来形成红外透射滤光片30Blk。因此，能够在不增加形成红外透射滤光片30Blk的步骤数量的情况下制造液晶显示设备。 

(第三实施例) 

在本实施例中，将给出第一和第二实施例的变型，其中液晶显示设备包括还包括黄色像素的光检测像素16。 

图14是示出了根据本实施例的液晶显示设备的示例的方框图。 

根据本实施例的液晶显示设备30包括位于显示屏幕部分31后面的光源3。显示元件扫描部分4、显示元件驱动部分5、传感器扫描部分6以及传感器读取部分7电连接到显示屏幕部分31。 

显示屏幕部分31包括彩色滤光片32。在本实施例中，显示像素33和光检测像素34设置在显示屏幕部分31的显示区域中。光检测像素34以大致相等的间隔设置在显示屏幕上。 

显示元件扫描部分4和显示元件驱动部分5操作用于允许显示屏幕部分31显示基于图像信号的图像。 

而且，显示屏幕部分31包括位于显示区域的外部外围上的光屏蔽框架区域29。 

传感器扫描部分6和传感器读取部分7操作用于从显示屏幕部分31中的光检测像素读取多个光学波长范围的光检测值(测量值)。传感器读取部分7向计算部分8发送光检测值。 

在本实施例中，计算部分8执行从短波长光学传感器的检测值中减去黄色光学传感器的检测值的第一处理，从黄色光学传感器的检测值中减去红色光学传感器的检测值的第二处理，以及从红色光学传感器的检测值中减去红外光学传感器的检测值的第三处理。 

第一处理确定外界光或者来自位置指定对象的反射光的蓝色分量的信号强度。 

第二处理确定外界光或者来自位置指定对象的反射光的绿色分量的信号强度。 

第三处理确定外界光或者来自位置指定对象的反射光的红色分量的信号强度。 

由计算部分8执行的减法能够从检测结果中消除显示元件之间的变化以及暗电流和光源3的负面影响。 

以从计算部分8接收的蓝色，绿色和红色检测值、存储在存储设备11 中的表12、用于确定阈值或者控制值的确定条件、或者预定的控制计算表达式为基础，控制部分9确定光源3的与三种类型的光的检测值相对应的最佳控制值。因此，控制部分9控制光源3以调节液晶显示设备1的亮度。 

而且，控制部分9执行检测接近或者触摸显示屏幕部分2的手指、检测由接近或者触摸显示屏幕部分2的手指产生的对于屏幕的指定二维位置和二维移动、以及以从计算部分8接收的蓝色检测值、绿色检测值和红色检测值和存储在存储设备11中的图案数据13为基础的个体验证所需的处理。 

光检测像素34在位置上例如邻近显示元件33。多个光检测像素34以几乎相等的间隔设置在液晶显示设备1的显示屏幕中。 

在液晶显示设备30的显示屏幕部分31中，显示像素33和光检测像素34的组合设置为矩阵结构。 

显示像素33包括蓝色像素15B、绿色像素15G、第一红色像素15R和透明像素33W。 

光检测像素34包括短波长像素16W、第二红色像素16R、红外像素16Blk以及黄色像素34Y。 

图15是示出了根据本实施例的液晶显示设备30的彩色滤光片32的示例的平面图。 

图16是示出了显示像素33的示例的截面图。 

图17是示出了光检测像素34的示例的截面图。图17是沿着图15中的线S3-S4提取的截面图。 

彩色滤光片32包括用于蓝色像素15B的蓝色滤光片17B、用于绿色像素15G的绿色滤光片17G、用于第一红色像素15R的第一红色滤光片17R，用于透明像素33W的透明滤光片35W、用于短波长像素16W的短波长透射滤光片(透明滤光片)18W、用于第二红色像素16R的第二红色滤光片18R、用于红外像素16Blk的红外透射滤光片18Blk、以及用于黄色像素34Y的黄色滤光片37Y。 

在本实施例中，设置透明像素33W以增加液晶显示器的亮度。即使在用于透明像素33W的透明滤光片35W由黄色滤光片、蓝绿色滤光片和品红色滤光片中的一种代替时，仍然能够增加液晶显示器的亮度。这也能够降 低液晶显示设备30的功耗。具体而言，通过用黄色滤光片代替透明滤光片35W，能够提供具有高发光度和宽色度范围的显示元件。具有光学叠置在短波长光学传感器上的黄色滤光片的配置可以应用于具有黄色滤光片的四色滤光片配置。然后，可以将产生的配置与下述的红色光学传感器20R和红外光学传感器组合。 

在显示像素33中的蓝色像素15B、绿色像素15G、第一红色像素15R和透明像素33W中，蓝色显示元件19B、绿色显示元件19G、红色显示元件19R和透明显示元件36W设置在绿色滤光片17B、绿色滤光片17G、第一红色滤光片17R和透明滤光片35W下方。 

在光检测像素34中的短波长像素16W、第二红色像素16R、红外像素16Blk和黄色像素34Y中，短波长光学传感器20W、红色光学传感器20R、红外光学传感器20Blk、以及黄色光学传感器38Y设置在短波长透射滤光片18W、第二红色滤光片18R、红外透射滤光片18Blk和黄色滤光片37Y下方。 

在本实施例中，在衬底21的一个表面上设置下列元件：蓝色显示元件19B、绿色显示元件19G、红色显示元件19R、透明显示元件36W、短波长光学传感器20W、红色光学传感器20R、红外光学传感器20Blk、以及黄色光学传感器38Y。光源3设置在衬底21的另一表面上。 

彩色滤光片32中的滤光片17B、17G、17R、35W、18W、18R、18Blk以及37Y设置在衬底21上的显示区域中。 

包括黑矩阵23和平滑层24的衬底25经由液晶22位于显示元件19B、19G、19R和36W、光学传感器20W、20R、20Blk和38Y、以及滤光片17B、17G、17R、35W、18W、18R、18Blk和37Y上方。即，在上述的图16中，在其中形成有显示元件19B、19G、19R和36W的衬底21上方堆叠下列元件：全部电连接到显示元件19B、19G、19R和36W的透明电极26；滤光片17B、17G、17R和35W；液晶22；黑矩阵23；平滑层24；以及衬底25。 

来自光源3的光经由滤光片17B、17G、17R和35W发射到外界。 

由光学传感器20W、20R、20Blk以及38Y经由滤光片17B、17G、17R和35W接收来自外界的入射光。 

彩色滤光片32形成在衬底21和25之间，并且在本实施例中，形成在 衬底21中更接近液晶的表面上。 

如图17所示，对于衬底21设置下列元件作为光检测像素34：短波长光学传感器20W和短波长透射滤光片18W的堆叠、红色光学传感器20R和第二红色滤色18R的堆叠、红外光学传感器20Blk和红外透射滤光片18Blk的堆叠、黄色光学传感器38Y和黄色滤光片37Y的堆叠、以及间隔体27。 

在本实施例中，液晶显示设备30可以是透射反射的，并且一些像素可以包括反射电极以反射光。 

图18是示出了短波长透射滤光片18W、第二红色滤光片18R、红外透射滤光片18Blk以及黄色滤光片37Y的光谱特性的示例的示意图。 

短波长透射滤光片18W、第二红色滤光片18R以及红外透射滤光片18Blk的光谱特性与上述图5中所示的类似并且因而不再描述。 

黄色滤光片37W在480nm和520nm之间的光学波长范围处表现出50％的透射率，并且提供透射特性，使得在波长比与50％的透射率相对应的值小时，透射率较低，并且在波长比与50％的透射率相对应的值大时，透射率较高。黄色滤光片37Y光学叠置在黄色光学传感器38Y上方。黄色滤光片37W的透射率对于具有短于460nm波长的光来说较低，并且在光学波长长于大约460nm时快速增加。在光学波长接近540nm或者等于或长于540nm时透射率保持为至少95％的较大值。 

在本实施例中，堆叠在光学传感器38Y上的滤光片37Y优选地具有如下特性：使得在波长比与50％的透射率相对应的值小时透射率较低，并且在波长比与50％的透射率相对应的值大时透射率较高。 

将图18中黄色滤光片37Y的光谱特性中每一个波长处的透射率乘以在该波长处黄色传感器38Y的灵敏度以确定使用黄色滤光片37Y的光学传感器38Y的有效灵敏度。 

图19是示出了由根据本实施例的计算部分8执行的减法产生的光谱特性的示例的示意图。 

在每一个波长处，从短波长透射滤光片18W的透射率中减去黄色滤光片37Y的透射率与光谱特性39B相对应。光谱特性39B中具有高透射率的波长范围与蓝光的波长范围相对应。 

因此，计算部分8从短波长光学传感器20W的检测值中减去黄色光学传感器38Y的检测值以计算蓝色检测值。 

在每一个波长处，从黄色滤光片37Y的透射率中减去第二红色滤光片18R的透射率与光谱特性39G相对应。光谱特性39G中具有高透射率的波长范围与绿光的波长范围相对应。 

因此，计算部分8从黄色光学传感器38Y的检测值中减去红色光学传感器20R的检测值以计算机绿色检测值。 

在每一个波长处，从第二红色滤光片18R的透射率中减去红外透射滤光片18Blk的透射率与光谱特性39R相对应。光谱特性39R中具有高透射率的波长范围与红光的波长范围相对应。 

因此，计算部分8从红色光学传感器20R的检测值中减去红外光学传感器20Blk的检测值以计算红色检测值。 

基于由计算部分8计算的蓝色、绿色、红色检测值，控制部分9例如控制光源3、检测接近或者触摸位置指定对象、检测由用户指定的对于屏幕的二维位置、检测由用户指定的位置移动、以及单独验证用户。 

图20是示出在每一个波长处通用蓝色滤光片、通用绿色滤光片以及红色滤光片的透射率的图。 

在通用彩色滤光片中使用的蓝色和绿色滤光片的透射特性涉及在长波长侧上的光谱浮动(floating)。蓝色和绿色滤光片因而表现出不均匀的透射特性。 

由通过如图19中所示的减法获得的光谱特性与图20中的光谱特性之间的比较例如表明，通过减法确定的蓝色的光谱特性的增加和降低比通用蓝色滤光片的光谱特性的增加和降低更锐利。而且，通过减法确定的蓝色透射率的峰值高于通用蓝色滤光片的峰值。即，在检测蓝光中重要的波长范围中，通过减法确定的蓝色透射率高于通用蓝色滤光片的蓝色透射率。因此，在蓝光的测量中，基于减法的蓝光的强度测量允许比使用通用蓝色滤光片测量蓝光强度更加精确地测量蓝光。 

例如，通过减法确定的绿色的光谱特性中的增加和降低比在通用绿色滤光片的光谱特性中的增加和降低更锐利。而且，通过减法确定的绿色透射率的峰值高于通用绿色滤光片的峰值。即，在检测蓝光重要的波长范围 (例如，范围在550nm附近)中，通过减法确定的绿色透射率高于通用绿色滤光片的透射率。对于通用绿色滤光片的透射率，例如在至少大约640nm的高波长范围内发生光谱浮动。相反地，对于通过减法确定的绿色透射率，抑制了光谱浮动。因此，在测量绿光中，基于减法的绿光强度的测量允许比使用通用绿色滤光片测量绿光强度更加精确地测量绿光的强度。 

例如，通用红色滤光片的透射率在包括比可见光范围更高的较高波长的红外范围中也具有大的值。因而通用红色滤光片测量不能由人类感测的光。相反地，通过减法确定的红色透射率在具有比可见光范围高的波长范围的红外范围中降低。即，在要检测红色光时防止测量光学波长范围时，通过减法确定的红色透射率低于通用红色滤光片的透射率。因而，在测量红光中，基于减法的红光强度的测量允许比使用通用红色滤光片测量红光的强度更加精确地测量红光，以使得光测量接近人类感觉。 

上述根据本实施例的液晶显示设备30包括黄色滤光片37Y以及经由黄色滤光片37Y接收入射光的光学传感器38Y。在本实施例中，基于来自四种类型的光学传感器的信号来执行计算操作。因此，能够从光检测结果中去除光学传感器中诸如暗电流的噪声。这允许彼此精确地分离入射光的蓝色、绿色和红色分量。因而，能够更加精确地感知入射光。 

本实施例允许以与人类可见度兼容的方式来观察外界光。因此，基于由光检测像素34输入的信号，能够实现适当的控制。 

本实施例提供比使用通用三基色滤光片获得的光检测值更加合适的光检测值，因此允许感知手指的皮肤颜色以及个体验证。 

代替附加使用黄色滤光片37Y和黄色光学传感器38Y，本实施例可以使用短波长透射滤光片18W和短波长光学传感器20W用于黄色测量。然后，能够精确测量蓝光、绿光和红光以使得测量接近人类灵敏度。然后，能够基于测量值来调节光源3。结果，可以对输入信号执行各种感知。 

(第四实施例) 

在本实施例中，上述实施例的变型包括在衬底25中位于液晶显示设备的显示表面侧上的侧面上形成彩色滤光片10或者32。下面将描述第二和第三实施例的变型。然而，可以类似地修改其它实施例。 

图21是示出了根据本实施例的液晶显示设备的光学传感器沿光学传感 器结构方向的截面图的示例的示意图。 

图22是示出了根据本实施例的液晶显示设备的显示元件沿显示设备结构方向的截面的示例的示意图。 

在本实施例中，彩色滤光片32形成在衬底25中位于显示屏幕的侧上的侧面上以及衬底25中位于液晶22的侧面上的表面上。框架区域29形成在液晶显示设备的显示区域40的外部外围上。红色层41和蓝色层42堆叠在框架区域29中。 

黑矩阵23以类似矩阵结构位于彩色滤光片32的显示区域中。显示元件19R、19G、19B和36W以及光学传感器20R、20W、20Blk和38Y安装在彩色滤光片32的显示区域40下方。 

框架区域29可以由与黑矩阵23的延伸相对应的光屏蔽层形成。而且，在框架区域29中，除了光屏蔽层，还堆叠有红色层41和蓝色层42。这改善了框架区域29的光屏蔽能力。 

在彩色滤光片32形成在衬底21中其上形成有光学传感器和显示元件的侧上时，优选地，红色层41和蓝色层42也形成在衬底21的该侧上。而且，在本实施例中，短波长光学传感器20W、红色光学传感器20R、红外光学传感器20Blk以及黄色光学传感器38Y优选地形成在衬底21上，在该衬底21上形成有显示元件19R、19G、19B和36W。这是因为该配置允许简化液晶显示设备的制造步骤。 

如果根据本实施例的液晶显示设备基于横向电场模式或者被称为共面转换(IPS)的液晶驱动方案，则可以省去形成在彩色滤光片32上方的透明电极。 

根据上述的本实施例，在框架区域29中，除了光屏蔽层，还堆叠有红色层41和蓝色层42。这改善了框架区域29的光屏蔽能力。 

而且，可以与形成彩色滤光片32一起同时形成红色层41和蓝色层42。这允许防止液晶显示设备的制造步骤变得复杂。 

(第五实施例) 

在本实施例中，将描述可以设置在根据上述每一个实施例的液晶显示设备中的黑矩阵衬底。 

图23是示出了根据本实施例的黑矩阵衬底的示例的截面图。 

在黑矩阵衬底43中，在透明衬底25上方形成黑矩阵23。在透明衬底25和黑矩阵23上方形成平滑层24。在平滑层24上方形成间隔体27。 

在本实施例中，在以矩阵形式形成的黑矩阵23的图案上，经由平滑层24形成包括在间隔体27中的主间隔体和子间隔体。 

主间隔体的高度几乎与形成为液晶盒所需的液晶厚度相同(例如4.1μm)。子间隔体低于主间隔体(例如3.4μm)。间隔体27的高度从平滑层24的表面到间隔体的顶部。 

形成间隔体27，以便在平面视图中观察与彩色滤光片10或者32层叠到衬底21的黑矩阵衬底43时，该间隔体27位于以矩阵形式形成在衬底21上的多个光学传感器之间。在衬底21中，将彩色滤光片10或者32堆叠在包括光学传感器的有源元件上。 

子间隔体是辅助间隔体，在将高压力施加到液晶显示设备时保持黑矩阵衬底43和衬底21之间的间隙。 

间隔体27的原材料可以是光敏透明树脂。例如通过光刻方法形成间隔体27。 

(第六实施例) 

在本实施例中，将描述设置在根据上述每一个实施例的液晶显示设备中的彩色滤光片衬底。 

图24和图25分别是示出了根据本实施例的彩色滤光片衬底的示例的第一截面图和第二截面图。 

在彩色滤光片衬底44中，在诸如玻璃的透明衬底25上方以矩阵形式形成黑矩阵23。光屏蔽框架区域29形成在显示区域的外部外围部分的周围。 

彩色滤光片形成在透明衬底25的其上形成有黑矩阵23的表面上方；彩色滤光片包括与红色光学传感器20R相对应的红色滤光片18R、与短波长光学传感器20W相对应的短波长透射滤光片18W、以及与红外光学传感器20Blk相对应的红外透射滤光片18Blk，并且其中堆叠有红色层41和蓝色层42。而且，间隔体27形成在彩色滤光片32上方。 

主间隔体的高度几乎与形成为盒所需的液晶22的厚度相等(例如4.1μm)。子间隔体的高度例如是3.4μm。 

形成间隔体27，以便在平面视图中观察层叠到其上形成有显示元件和 光学传感器的衬底21的彩色滤光片衬底44时，该间隔体27位于以矩阵形式形成的光学传感器之间。 

子间隔体是辅助间隔体，如果将高压力施加到液晶显示设备，则保持彩色滤光片衬底44和衬底21之间的间隙。衬底27的高度为从彩色滤光片32的表面到间隔体27的顶部。如果在彩色滤光片32上形成平滑层24，则间隔体27的高度为从平滑层24的表面到间隔体27的顶部。 

在本实施例中，在显示区域29中形成具有小的膜厚度的黑矩阵23。位于显示区域40外侧的框架区域29具有光屏蔽功能。而且，红色层41和蓝色层42堆叠在框架区域29中，因而增强了框架区域29的光屏蔽能力。 

黑矩阵23通常需要具有高的光学密度，例如就OD值而言为3到4。然而，光学密度的增加涉及下面两个问题。第一个问题是在基于光刻的图案形成中难于执行曝光。因此，形成具有不多于15μm厚度的薄线路是困难的，导致在显影步骤期间产生剥离或者不适当的形状。第二个问题是光学密度的增加需要增加黑矩阵23的膜厚度，例如从1.5μm增加到2μm。黑矩阵23增加的厚度还增加了黑矩阵23和彩色滤光片32的堆叠的厚度。位于黑矩阵23上方被称为角的高度扰乱了液晶22的取向。这会导致图像质量降低。 

显示区域40中黑矩阵23的光屏蔽能力可以与能够避免由外界光和噪声产生的显示元件的故障的光学密度相对应(例如，就OD值而言大约为1)。相反地，对于位于显示区域40的外部外围部分周围的框架区域29，就显示质量而言强烈需要高的光屏蔽能力。 

在本实施例中，例如，将显示区域40中的黑矩阵23形成为1μm(大约2的光学密度)。在位于显示区域40外侧的框架区域29中，不仅堆叠与黑矩阵23类似的光屏蔽物质，而且还堆叠红色层41和蓝色层42，以增加光学密度。例如，框架区域29可以具有1.5和2之间的光学密度。 

如果显示区域40中的黑矩阵23具有1μm的膜厚度，例如，在使用1.5μm黑矩阵23时，可以将角的高度减半，从0.6μm到至多0.3μm。这实现了稳定的液晶取向。 

可以将显示区域40中黑矩阵23的光学密度设置为至少为1，以抑制显示元件(TFT)的故障以及来自显示元件的噪声。 

在元件需要具有低介电常数的高图像质量液晶显示设备中，例如，在以横向电场模式(水平对准方法)或者垂直对准方法为基础的液晶显示设备中，对于设置为接触或者接近液晶的元件，优选地尽可能将具有高介电常数的碳从黑矩阵23的彩色材料中排除。显示区域40中黑矩阵23的膜厚度优选地在液晶取向方面不多于1μm。 

本实施例是优选的，这是由于形成彩色滤光片衬底以及其上形成有显示元件的TFT衬底的层叠以避免影响整个TFT衬底的制造。 

将相对衬底层叠到其上设置有彩色滤光片32的TFT衬底的配置是优选的，这是由于，因为彩色滤光片32直接堆叠在光学传感器上，倾斜的入射光不可能影响确认。 

(第七实施例) 

在本实施例中，将描述在上述实施例中使用的颜料和染料。 

应用于第一和第二红色滤光片17R和18R等的红色颜料可以例如是C.I.颜料红7，14，41，48:2，48:4，81:1，81:2，81:3，81:4，146，168，177，178，179，184，185，187，200，202，208，210，246，254，255，264，270，272或者279。红色颜料可以与黄色颜料或者橘色颜料一起使用。 

应用于黄色滤光片36Y等的黄色颜料可以例如是C.I.颜料黄1，2，3，4，5，6，10，12，13，14，15，16，17，18，24，31，32，34，35:1，36，36:1，37，37:1，40，42，43，53，55，60，61，62，63，65，73，74，77，81，83，93，94，95，97，98，100，101，104，106，108，109，110，113，114，115，116，117，118，119，120，123，126，127，128，129，139，147，151，152，153，154，155，156，161，162，164，166，167，168，169，170，171，172，173，174，175，176，177，179，180，181，182，187，188，193，194，198，199，213或者214。C.I.颜料黄139主要用作黄色滤光片36Y的颜料。 

用于绿色滤光片17G的绿色颜料可以例如是C.I.颜料绿7，10，36，37或者58。绿色颜料可以与黄色颜料一起使用。 

应用于蓝色滤光片17B的蓝色颜料可以例如是C.I.颜料蓝15，15:1，15:2，15:3，15:4，15:6，16，22，69或者64。蓝色颜料可以与深红色颜料一起使用。在这种情况下，紫色颜料可以例如是C.I.颜料紫1，19，23，27， 29，30，32，37，40，42或者50。 

应用于红外透射滤光片18Blk的颜料例如通过将上述颜料的多种类型混合到一起而获得。例如，应用于红外透射滤光片18Blk的颜料优选地是蓝色颜料和红色颜料的混合物。例如，应用于红外透射滤光片18Blk的颜料可以是紫色颜料和黄色颜料的混合物。例如，应用于红外透射滤光片18Blk的颜料可以是紫色颜料、黄色颜料和红色颜料的混合物。 

可应用于黑矩阵23的彩色材料是用于向透明树脂添加碳、石墨、有机颜料、染料等的分散体。按照将碳连同聚合物和分散剂散布到有机溶剂中的过去形式，碳在商业上可用。为了形成黑矩阵23或者为了在从施加步骤到光刻步骤的相同工艺期间形成黑矩阵23和红外透射滤光片18Blk，设置彩色材料的比率(仅彩色材料的重量比率)以使得添加的有机颜料的量为90％，而添加的碳的量为剩余的10％。碳吸收包括近红外范围的光的红外波长。因此，添加到红外透射滤光片18Blk的碳的量优选地至多为10％并且更优选地至多为3％。包含有机颜料作为主要彩色材料的黑矩阵23比具有更多碳添加的黑矩阵23提供更低的光屏蔽能力。因此，位于显示区域40的外部外围的周围的框架区域29优选地通过在彼此上光学叠置一到三层来形成，所述一到三层从红色滤光片17R和18R、蓝色滤光片17B和绿色滤光片17G中选择。可选地，包含有机颜料作为主要彩色材料的黑矩阵23可以形成在彩色滤光片衬底44和TFT衬底上，以具有例如1μm的小的膜厚度。 

能够添加到根据上述实施例的短波长透射滤光片18W的紫外线吸收剂可以是含苯并三唑的化合物、含苯酮的化合物、水杨酸盐化合物、含有邻吡喃酮的化合物、或者向其添加光稳定剂或者猝光剂的这些紫外线吸收剂中的任意一个。可以选择具有紫外线吸收功能的光诱发剂或者固化剂作为紫外线吸收剂。 

在与可见光波长范围相对应的400nm和700nm之间的波长处，根据本实施例的透明树脂优选具有至少80％的透射率，并且更优选具有至少95％的透射率。透明树脂的示例包括热塑树脂、热固树脂和光敏树脂。透明树脂的前体可以是通过照射辐射固化以生成透明树脂的单体或者齐聚物。透明树脂可以是单个类型的树脂或者是至少两种类型树脂的混合物。可以将 上述颜料中的任意一种分散应用到透明树脂作为碱可溶解的光敏树脂。 

Claims (22)

1.一种液晶显示设备，其特征在于，包括：

第一衬底；

经由液晶与所述第一衬底相对设置的第二衬底；

形成在所述第一衬底的液晶侧表面上的蓝色显示元件、绿色显示元件、红色显示元件、和红外光学传感器；以及

彩色滤光片，所述彩色滤光片形成在所述第一衬底和所述第二衬底之间并且包括分别与所述蓝色显示元件、所述绿色显示元件、所述红色显示元件、和所述红外光学传感器相对应的蓝色滤光片、绿色滤光片、第一红色滤光片、和红外透射滤光片，

其特征在于，还包括短波长光学传感器和红色光学传感器，并且其特征在于所述彩色滤光片还包括分别与所述短波长光学传感器和所述红色光学传感器相对应的短波长透射滤光片和第二红色滤光片。

2.根据权利要求1所述的液晶显示设备，其特征在于，所述第一和第二红色滤光片在580nm和620nm之间的光学波长处具有50%的透射率，并且具有透射特性，使得在波长比与所述50%的透射率相对应的波长小时，透射率低于所述50%的透射率，并且在所述波长比与所述50%的透射率相对应的波长大时，透射率高于所述50%的透射率，并且所述第一和第二红色滤光片分别光学叠置在所述红色显示元件和所述红色光学传感器上方，以及

所述红外透射滤光片在650nm和720nm之间的光学波长处具有50%的透射率，并且具有透射特性，使得在波长比与所述50%的透射率相对应的值小时，透射率低于所述50%的透射率，并且在所述波长比与所述50%的透射率相对应的值大时，透射率高于所述50%的透射率，并且所述红外透射滤光片光学叠置在所述红外光学传感器上方。

3.根据权利要求1所述的液晶显示设备，其特征在于，还包括计算部分，所述计算部分计算通过第一光学传感器获得的入射光的信号与通过第二光学传感器获得的入射光的信号之间的差值，所述第二光学传感器用于检测紧接着所述第一光学传感器的波长范围的最短波长范围，所述第一和第二光学传感器包括在经由所述彩色滤光片测量所述入射光的所述多个光学传感器中。

4.根据权利要求1所述的液晶显示设备，其特征在于，还包括控制部分，所述控制部分基于通过形成在所述第一衬底上并且经由所述彩色滤光片测量入射光的所述多个光学传感器获得的信号来检测触摸或者接近显示区域的对象。

5.根据权利要求1所述的液晶显示设备，其特征在于，还包括：

第一验证部分，控制形成在所述第一衬底上的所述多个显示元件以充分点亮所述显示区域的至少一部分；以及

第二验证部分，允许形成在所述第一衬底上的所述多个光学传感器经由所述彩色滤光片测量从触摸或者接近所述显示区域的所述至少一部分的手指反射的光，将通过所述多个光学传感器获得的信号与预登记的个体手指图案数据进行比较，并且执行个体验证。

6.根据权利要求1所述的液晶显示设备，其特征在于，还包括控制部分，所述控制部分基于通过经由所述彩色滤光片测量入射光的所述多个光学传感器获得的所述入射光的信号来控制显示的亮度。

7.根据权利要求1所述的液晶显示设备，其特征在于，经由所述彩色滤光片测量入射光的所述多个光学传感器以相等间隔设置在显示区域中，并且

所述设备还包括在所述第一衬底中不是液晶侧的背面表面侧形成的光源，所述光源发射包含蓝色、绿色和红色的至少三种波长的光。

8.根据权利要求1所述的液晶显示设备，其特征在于，还包括形成在所述第一衬底的液晶侧表面上的黄色光学传感器，并且

所述彩色滤光片还包括与所述黄色光学传感器相对应的黄色滤光片。

9.根据权利要求8所述的液晶显示设备，其特征在于，所述黄色滤光片在480nm和520nm之间的光学波长处具有50%的透射率，并且具有透射特性，使得在波长比与所述50%的透射率相对应的波长小时，透射率低于所述50%的透射率，并且在所述波长比与所述50%的透射率相对应的波长大时，透射率高于所述50%的透射率，并且所述黄色滤光片光学叠置在所述黄色光学传感器上方。

10.根据权利要求1所述的液晶显示设备，其特征在于，所述短波长透射滤光片在380nm和450nm之间的光学波长处具有50%的透射率，并且具有透射特性，使得在波长比与所述50%的透射率相对应的波长小时，透射率低于所述50%的透射率，并且在所述波长比与所述50%的透射率相对应的波长大时，透射率高于所述50%的透射率，并且所述短波长透射滤光片光学叠置在所述短波长光学传感器上方。

11.根据权利要求1所述的液晶显示设备，其特征在于，所述短波长透射滤光片是在480nm和520nm之间的光学波长处具有50%的透射率的第一黄色滤光片，所述第一黄色滤光片具有透射特性，使得在波长比与所述50%的透射率相对应的波长小时，透射率低于所述50%的透射率，并且在所述波长比与所述50%的透射率相对应的波长大时，透射率高于所述50%的透射率，并且所述短波长透射滤光片光学叠置在所述短波长光学传感器上方，

所述设备还包括形成在所述第一衬底的液晶侧表面上的黄色显示元件，以及形成在所述第一衬底和所述第二衬底之间并且叠置在所述黄色显示元件上方的第二黄色滤光片。

12.根据权利要求1所述的液晶显示设备，其特征在于，所述红外透射滤光片具有包括红色层和蓝色层的层叠结构。

13.根据权利要求1所述的液晶显示设备，其特征在于，具有光屏蔽能力并且包括所述红外透射滤光片的材料和有机颜料的黑矩阵至少形成在所述第一衬底的液晶侧表面上或者形成在所述第二衬底上。

14.根据权利要求1所述的液晶显示设备，其特征在于，还包括形成在显示区域的外部外围上的光屏蔽区域，并且在所述光屏蔽区域中光学叠置红色层、蓝色层和绿色层中的至少一层。

15.根据权利要求1所述的液晶显示设备，其特征在于，还包括间隔体，所述间隔体调节所述第一衬底与所述第二衬底之间的间隙，并且当在平面视图中观察所述衬底时所述间隔体定位于所述第一衬底上方的相邻光学传感器之间。

16.根据权利要求15所述的液晶显示设备，其特征在于，在与形成所述短波长透射滤光片的同一步骤期间形成所述间隔体。

17.根据权利要求1所述的液晶显示设备，其特征在于，所述短波长透射滤光片由包括紫外线吸收剂的树脂材料形成，所述紫外线吸收剂在短于420nm的光学波长处吸收入射光。

18.根据权利要求1所述的液晶显示设备，其特征在于，所述彩色滤光片形成在所述第一衬底的液晶侧表面上。

19.根据权利要求13所述的液晶显示设备，其特征在于，所述黑矩阵还包括树脂材料的固化膜，所述树脂材料包括吸收短于40nm波长的光的紫外线吸收剂。

20.一种设置在根据权利要求1所述的液晶显示设备中的黑矩阵衬底，所述黑矩阵衬底包括具有光屏蔽能力的黑矩阵，

其特征在于，当在平面视图中观察与所述第一衬底相对设置的所述黑矩阵衬底时，所述黑矩阵位于形成在所述第一衬底上彼此邻近的所述多个光学传感器之间；并且当在平面视图中观察所述黑矩阵衬底时，至少两种类型的间隔体形成在所述黑矩阵上方，所述间隔体具有不同的高度。

21.一种彩色滤光片衬底，包括彩色滤光片，在所述彩色滤光片中以矩阵结构来设置蓝色滤光片、绿色滤光片、第一红色滤光片、和红外透射滤光片；

其特征在于，所述彩色滤光片还包括以矩阵结构设置的短波长透射滤光片和第二红色滤光片；以及形成在所述彩色滤光片的外部外围上的光屏蔽区域。

22.根据权利要求21所述的彩色滤光片衬底，其特征在于，在所述光屏蔽区域上方光学叠置有红色层、蓝色层和绿色层中的至少一层。