JP2006323199A - Photosensor-integrated liquid crystal display device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は光を用いて位置を検出する、ないしは光量を検出する光センサーに関し、特に光センサー一体型液晶表示装置に関するものである。 The present invention relates to an optical sensor for detecting a position using light or detecting an amount of light, and more particularly to an optical sensor integrated liquid crystal display device.
従来から、マトリクス状に光量を検知する光センサーを備え、指などで光を遮蔽した際に位置検出を行う光検知方式のタッチパネル内臓の液晶表示装置として特許文献1〜3に記載の液晶表示装置がある。 Conventionally, a liquid crystal display device described in Patent Documents 1 to 3 is provided as a liquid crystal display device with a built-in light detection touch panel that includes a light sensor that detects the amount of light in a matrix and detects a position when light is blocked by a finger or the like. There is.
従来の光を用いた光センサー一体型液晶表示装置においては、光検出部の開口部のサイズについて明確な定義がなされていなかった。開口部のサイズを大きくすれば外光が十分に光検出素子に到達するが、開口部が大きくなりすぎると画像表示部の割合が小さくなってしまい、画質低下につながってしまうという問題があった。 In the conventional photosensor-integrated liquid crystal display device using light, the size of the opening of the light detection unit has not been clearly defined. Increasing the size of the opening sufficiently allows external light to reach the photodetecting element. However, if the opening is too large, the ratio of the image display unit decreases, leading to a decrease in image quality. .
本発明では、光検出部に到達する外光を最大とし、かつ画像表示部の割合が大きい光センサー一体型液晶表示装置を得ることを目的とする。 It is an object of the present invention to obtain a photosensor-integrated liquid crystal display device that maximizes the external light reaching the light detection unit and has a large ratio of the image display unit.
この発明にかかる光センサー一体型液晶表示装置は、
カラーフィルター基板とTFTアレイ基板と基板にはさまれた液晶層とからなり、TFTアレイ基板上に光検出素子を配置した液晶表示装置において、光検出素子の光検出層と前記カラーフィルター基板に設けられた光検出部開口部との間の各層のそれぞれの厚みをd1、d2、d3、・・・dN、有効屈折率をn1、n2、n3、・・・nN、観察者と液晶表示装置との間の屈折率をnAとし、光検出層と前記光検出部開口部の位置あわせ精度を±Sとしたときに、光検出部開口部の一方が、前記光検出層の端部から水平方向に前記光検出層より外側に
より大きくし
より小さいことを特徴とするものである。
An optical sensor integrated liquid crystal display device according to the present invention includes:
In a liquid crystal display device comprising a color filter substrate, a TFT array substrate, and a liquid crystal layer sandwiched between the substrates, and a photodetection element disposed on the TFT array substrate, the photodetection layer of the photodetection element and the color filter substrate are provided. d 1 of each of the thickness of each layer between the obtained light detection opening, d 2, d 3, ··· d n, an effective refractive index n 1, n 2, n 3 , ··· n n When the refractive index between the observer and the liquid crystal display device is n A, and the alignment accuracy between the light detection layer and the light detection portion opening is ± S, one of the light detection portion openings is From the edge of the photodetection layer horizontally outside the photodetection layer
Bigger
It is characterized by being smaller.
本発明によれば、光検出部開口部の一方が、前記光検出層の端部から水平方向に前記光検出層より外側に
より大きくし
より小さくしたことにより、光検出層に対する外光の入射効率を最大値にすることができる。また、表示開口部のエリア減少を最低限に抑えることが可能となる。
また光検出層は金属材料からなることが多いため、光検出部開口部を外側から見た際に視認性低下があるが、光検出部開口部のサイズを必要最小限とすることでその影響を小さくすることができる。
According to the present invention, one of the light detection unit openings is horizontally outward from the light detection layer from an end of the light detection layer.
Bigger
By making it smaller, the incident efficiency of external light with respect to the light detection layer can be maximized. In addition, it is possible to minimize the area reduction of the display opening.
In addition, since the photodetection layer is often made of a metal material, there is a decrease in visibility when the photodetection unit opening is viewed from the outside. Can be reduced.
実施の形態1.
図1に一般的な液晶パネルの表側から見た時の表示エリアの平面図の例を示す。点線は1画素を示している。1画素のサイズは例えば300μm×300μmである。101、102、103はそれぞれ赤、緑、青画素であり、この部分が明るくなったり暗くなったりすることで表示画像を得ることができる。104は非表示部であり、一般的には黒く見えるようにすることが多く、その場合はブラックマトリックスと呼ばれる。その材質としては表側から見て黒く見えるようにCrO/Crの多層膜が用いられることが多いが、黒色の樹脂等が用いられることもある。光は殆ど透過しない材料が用いられる。全体に占める表示部101、102、103の割合を表示開口率と呼ぶ。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 shows an example of a plan view of a display area when viewed from the front side of a general liquid crystal panel. A dotted line indicates one pixel. The size of one pixel is, for example, 300 μm × 300 μm.
図2には1画素毎に光検出素子を配置した液晶パネルを表側から見た時の表示エリアの平面図の例を示す。赤、緑、青画素の配置面積を減らして一点鎖線で囲った光検出部105を配置しており、その一部のブラックマトリックスに穴を開けて光検出部開口部106を形成している。光検出部を画素と同一平面内に配置するために表示開口率を減らす必要があるが、それにより輝度低下を生じるため表示性能低下につながる。よって光検出部全体ないしは光検出部開口部の大きさをなるべく小さくすれば画質低下は最小限に抑えることができる。なお光検出部は例のように1画素に1個としてもよいし、複数画素に1個としてもよい。逆に1画素に複数個配置してもよい。表示画面全体で1個として光量センサーとして用いることも可能である。なお光検出部内には光検出素子の他に読取用素子なども含まれることがある。
FIG. 2 shows an example of a plan view of a display area when a liquid crystal panel in which a light detecting element is arranged for each pixel is viewed from the front side. The
図3に光検出素子内蔵の透過型液晶パネルが、外光を用いて位置検出している例の断面模式図を示す。10は偏光板、11は表側ガラス基板、12は表側遮光体、30はバックライト、40は偏光板、41は裏側ガラス基板、42は液晶、43は裏側遮光体、44は光検出層、401は液晶駆動素子である。表側遮光体12は表側ガラス基板11上に形成され、裏側遮光体43、光検出層44、液晶駆動素子401は裏側ガラス基板41上に形成される。液晶42は表側ガラス基板11と裏側ガラス基板41間に挟まれた状態で配置されている。なお配向膜や信号配線などは省略している。表示画像は図3に示すようにバックライト30からでた光が液晶42を通って表側に出ることで得られる。液晶42と2枚の偏光板とで光スイッチの役割を果たす。光検出層44a、44cには外光が到達しているが、光検出層44bの上方には遮光体があり外光が入らなくなっている。この2つの状態間の差を検出することで位置検出が可能となる。なおここでは外光を遮光する場合について説明したが、ライトペンを用いてライトペンによる強い光があたった場所とあたっていない場所の差を検出して位置検出してもよい。また位置検出を例に説明したが光量の絶対値を検出できるようにしてもよい。なお表側ガラス基板11、裏側ガラス基板41の材質はガラスではなくプラスチックなどでもよい。
FIG. 3 shows a schematic cross-sectional view of an example in which the position of a transmission type liquid crystal panel with a built-in light detection element is detected using external light. 10 is a polarizing plate, 11 is a front side glass substrate, 12 is a front side light shielding body, 30 is a backlight, 40 is a polarizing plate, 41 is a back side glass substrate, 42 is a liquid crystal, 43 is a back side light shielding body, 44 is a light detection layer, 401 Is a liquid crystal driving element. The front-side
図4に光検出層44と表側遮光体12に設けられた光検出部開口部51との関係図を示す。なお説明を容易にするために光検出層44と光検出部開口部51との間は液晶層のみが存在するとし、その有効屈折率(以下屈折率と呼ぶ)は1.6とする。表側ガラス基板11と偏光板の屈折率は1.6とし、大気の屈折率は1.0とする。光検出層44と光検出部開口部45との間隔dは5.0μmとする。表側遮光体12の存在しないところが光検出部開口部45となっている。
FIG. 4 shows a relationship diagram between the
ここで表面から光検出層に光が入射する場合を考える。光は大気と液晶間をスネルの法則に従って屈折して進入する。つまり、入射側の屈折率niと入射角θi、出射側の屈折率njと出射角θjとの間には次式の関係が成立する。
nisinθi=njsinθj
Here, consider a case where light enters the light detection layer from the surface. Light enters and refracts between the atmosphere and the liquid crystal according to Snell's law. That is, the following relationship is established between the refractive index n i on the incident side and the incident angle θ i , and the refractive index n j on the outgoing side and the outgoing angle θ j .
n i sin θ i = n j sin θ j
最も有効に光検出層44に光を入射させるためには、入射角が90度の光が光検出層44に入射するよう光検出部開口部51を設定すればよい。
この場合、内部の部材の屈折率は全て1.6としているので、n=1の媒質中から角度90度でn=1.6の媒質中に入射する場合は、ni=1、θi=90度、nj=1.6としてθjを求めると39度となる。光検出層44の上端に90度方向からの光が入り込むためには、表側遮光体12の端部と光検出層44の端部との水平方向の距離x=d×tanθjより大きい時ことが必要となる。上記のとおり、計算上θj=39度となるので、x=4μmとなる。光検出層44に表側からの外光が全て入り込むためには全ての方向でx≧4μmを満たせばよい。
In order to make light incident on the
In this case, since all the refractive indexes of the internal members are set to 1.6, n i = 1, θ i when the light enters the medium of n = 1.6 at an angle of 90 degrees from the medium of n = 1. When θ j is obtained with = 90 degrees and n j = 1.6, 39 degrees is obtained. In order for light from 90 degrees to enter the upper end of the
更に、表側ガラス基板11と裏側ガラス基板41の位置あわせ精度Sについて考えてみる。位置あわせ精度が±Sμmとすると、上記xの値が常に4μmより大きくなるようにするためには、xの設計値を4+Sμmとすれば、完成後のxの範囲は4≦x≦4+2×Sに収まることとなり、光検出層44に入り込む光量が常に最大値を満たすことができ、かつその大きさの最大値を規定できるので表示エリアの減少を最小限に抑えることができる。
Further, consider the alignment accuracy S between the
ここで上述のxの定義は上下左右4方向全てとしてもよいし、特定の方向だけとしてもよい。特に通常外光は上側から入射しその他の方向からの成分は小さいため、液晶パネル設置時に上側となる部分のみxを上述の関係を満たすようにして、下側は光検出層44と水平方向に同一となるように設計しても同様の効果が得られる。具体的には上側の設計値を4+Sとし、下側の設計値を0+Sとすれば、その仕上がり値は上側が4〜4+2×Sの範囲となり、下側は0〜2×Sの範囲となって、上側に光源がある場合は外光の入射効率はほぼ100%に近くすることができる。
なおここでSの値は表側ガラス基板と裏側ガラス基板の重ね合わせ精度で決まる。その誤差は標準偏差をσとすると3σ=4μmが一般的な数値である。よって上記の場合のxの範囲は4〜12μmとなる。
Here, the above-mentioned definition of x may be all four directions, top, bottom, left, and right, or only a specific direction. In particular, normal outside light is incident from the upper side and the components from other directions are small. Therefore, only the upper portion when the liquid crystal panel is installed satisfies the above relationship, and the lower side is in a horizontal direction with the
Here, the value of S is determined by the overlay accuracy of the front glass substrate and the back glass substrate. The standard error is 3σ = 4 μm, where σ is the standard deviation. Therefore, the range of x in the above case is 4 to 12 μm.
最後に、xの値について一般化を行う。xは光検出層44と光検出部開口部51との間に存在する物質により決まる数値である。光検出層44と光検出部開口部51との間には、実際には液晶層だけではなく、種々の層が介在している。その間に存在する物質について、その有効屈折率と厚みをそれぞれ、n1、n2、n3、・・・nNd1、d2、d3、・・・dNとした場合、大気の有効屈折率をnAとすると、
n1sinθ1=n2sinθ2=n3sinθ3=・・・=nNsinθN
となり、表側遮光体12と光検出層44の端部より水平方向の距離xは、
より大きいことが必要となる。また、位置合わせ精度Sを考慮し、一般式で書き表すと、下記のとおりとなる。
より大きく、かつ
より小さければよいことになる。
Finally, generalize the value of x. x is a numerical value determined by a substance existing between the
n 1 sin θ 1 = n 2 sin θ 2 = n 3 sin θ 3 =... = n N sin θ N
The distance x in the horizontal direction from the ends of the front-
It needs to be larger. In addition, in consideration of the alignment accuracy S, the general expression is as follows.
Bigger and
Smaller is better.
透過型の液晶パネルでは光検出素子と光検出部開口部の間に各種絶縁膜、電圧無印加時に特定の方向に液晶を並べるための配向膜、液晶、透明電極、カラーフィルター層などが存在しており、それら全ての層の有効屈折率、膜厚によってxの範囲が決定される。 In a transmissive liquid crystal panel, there are various insulating films between the light detection element and the light detection unit opening, an alignment film for aligning the liquid crystal in a specific direction when no voltage is applied, a liquid crystal, a transparent electrode, a color filter layer, etc. The range of x is determined by the effective refractive index and film thickness of all these layers.
本実施の形態によれば、光検出部開口部の一方が、前記光検出層の端部から水平方向に前記光検出層より外側に
より大きくし
より小さくしたことにより、光検出層に対する外光の入射効率を最大値にすることができる。また、表示開口部のエリア減少を最低限に抑えることが可能となる。
また光検出層は金属材料からなることが多いため、光検出部開口部を外側から見た際に視認性低下があるが、光検出部開口部のサイズを必要最小限とすることでその影響を小さくすることができる。
According to this embodiment, one of the light detection unit openings is horizontally outward from the light detection layer from the end of the light detection layer.
Bigger
By making it smaller, the incident efficiency of external light with respect to the light detection layer can be maximized. In addition, it is possible to minimize the area reduction of the display opening.
In addition, since the photodetection layer is often made of a metal material, there is a decrease in visibility when the photodetection unit opening is viewed from the outside. Can be reduced.
また、光検出部開口部をブラックマトリックス内に形成することにより、低コストで開口部を形成することができる。 Further, by forming the light detection unit opening in the black matrix, the opening can be formed at low cost.
実施の形態2.
図5および図6に本実施の形態に係る透過型液晶パネルの例を示す。図5に示す液晶パネルの断面が図6に対応している。なお信号線などは省略している。裏側ガラス基板41上にはアモルファスSi22を用いてThin Film Transistor(以下TFT)が形成されている。TFTはゲート電極層20、第1絶縁層21、コンタクト層23、ソースドレイン電極層24にて形成されており、画素部駆動用TFT65が液晶層を駆動できるように画素電極26に接続されている。光検出量読み取り用TFT66は光検出量を読み取るためのTFTである。なおTFTの数は図では1つとしているが、複数個用いる場合もある。液晶層を駆動するTFTと同じ構造で光検出素子67を形成すれば、通常のTFTアレイ基板を作製する場合と比べて工程数を増やすことなく形成することができる。ゲート電極層20、ソースドレイン電極24は通常遮光性の高いMoやAlなどの金属材料が用いられる。
5 and 6 show examples of the transmissive liquid crystal panel according to this embodiment. The cross section of the liquid crystal panel shown in FIG. 5 corresponds to FIG. Signal lines and the like are omitted. A thin film transistor (hereinafter referred to as TFT) is formed on the
図4の光検出層44に対応する領域はアモルファスSi22のうちソースドレイン電極24が上側に存在しない部分になる。その平面上のサイズは例えば10×5.0μmとすればよい。表側ガラス基板11上にはまずブラックマトリックス13が配置されている。ブラックマトリックス13は遮光性の材料が用いられる。これは表示開口部を規定するだけでなく光検出部開口部51の形成にも用いられる。この上に色材14、共通電極15、配向膜16が形成される。これにより通常のカラーフィルター基板を作製する場合と比べて工程数を増やすことなく低コストで光検出部開口部を形成することができる。
The region corresponding to the
ここで、外光を最大限取り込むことができる光検出層44と光検出部開口部51の水平方向の距離xの範囲の具体的な数値例について説明する。第2絶縁層はSiNで形成され屈折率1.9、膜厚0.4μmであり、配向膜はポリイミドで形成され屈折率1.5、膜厚0.1μmであり、液晶は屈折率1.6、膜厚5.0μmであり、配向膜は屈折率1.5、膜厚0.1μmであり、共通電極はITOで形成され屈折率2.0、膜厚0.1μmであり、色材は屈折率1.5、膜厚1.0μmであり、大気の屈折率は1.0である。位置あわせ精度Sを4.0μmとすると、xの適正範囲は実施の形態1において説明した式から5.4〜13.4μmとなる。光検出層のサイズが5.0×10μmの場合、光検出部開口部全体の最適サイズは4方全てにこの値を適用するときは、短辺側は15.4〜31.4μmで長辺側は20.4〜36.4μmの範囲となる。
Here, a specific numerical example of the range of the distance x in the horizontal direction between the
なお上記の例では駆動素子としてアモルファスSiを示したが、ポリSiを用いてもよい。 In the above example, amorphous Si is shown as the driving element, but poly-Si may be used.
実施の形態3.
図7および図8に本実施の形態に係る反射型液晶パネルの例を示す。図7に示す液晶パネルの断面が図8に対応している。なお信号線などは省略している。反射型液晶パネルの場合、透過型液晶パネルと比べると、反射電極28の下部に液晶駆動素子や位置検出素子などを配置することができるので表示開口率の低下を防ぐことが容易であるという特徴を持っている。実施の形態2との大きな違いは画素電極が反射電極28に変わっていること、第2絶縁層25が厚くなっていること、光検出部開口部がTFTアレイ基板上の反射電極28で形成されている点である。
Embodiment 3 FIG.
7 and 8 show examples of the reflective liquid crystal panel according to this embodiment. The cross section of the liquid crystal panel shown in FIG. 7 corresponds to FIG. Signal lines and the like are omitted. In the case of a reflective liquid crystal panel, compared to a transmissive liquid crystal panel, a liquid crystal driving element, a position detecting element, and the like can be disposed below the
ゲート電極層20、ソースドレイン電極24、反射電極28は通常遮光性の高いMoやAlなどの金属材料が用いられる。反射電極28とアモルファスSi層22は同一のTFTアレイ基板上にフォトリソグラフィー技術を用いて形成できるため、位置あわせ精度はプラスマイナス1.0μmないしはそれ以下を容易に実現できる。
The
ここで、外光を最大限取り込むことができる光検出層44と光検出部開口部51の水平方向の距離xの範囲の具体的な数値例について説明する。第2絶縁層が透明のアクリル樹脂として屈折率が1.5、膜厚が2.0μmであり、位置あわせ精度Sは1.0μmとするとxの範囲は1.8〜3.8μmとなる。光検出層のサイズが5.0×10μmの場合、光検出部開口部全体の最適サイズは4方全てにこの値を適用するときは、短辺側は8.6〜12.6μmで長辺側は13.6〜17.6μmの範囲となり、実施の形態2に比べて大幅に小さくすることができる。このように反射型液晶パネルの場合、反射電極を光検出部開口部に用いることで工程数を増やすことなく形成することができ、かつ透過型液晶で用いたブラックマトリックスの場合と比べて光検出部開口部を小さくすることができるので表示エリアの減少を大幅に低減することができる。
Here, a specific numerical example of the range of the distance x in the horizontal direction between the
なお、半透過型液晶の場合も同様に、反射電極部分に光検出部を配置すれば同様の効果が得られる。また反射型及び半透過型液晶ともにアモルファスSi22の代わりにポリSiを用いてもよい。 Similarly, in the case of the transflective liquid crystal, the same effect can be obtained by disposing a light detection portion in the reflective electrode portion. Further, both the reflective and transflective liquid crystals may use poly-Si instead of amorphous Si22.
本実施の形態よれば、反射電極を形成する材料で光検出部開口部を形成することで、低コストで開口部を形成することができる。また光検出層と反射電極は同一基板上に位置あわせ精度よく形成することが可能であるため、ブラックマトリックス上に形成する場合と比べて理想どおりに光検出部開口部を形成することができ、表示開口率のエリア減少を大幅に防ぐことが可能となる。 According to the present embodiment, the opening can be formed at low cost by forming the light detection portion opening with the material forming the reflective electrode. In addition, since the photodetection layer and the reflective electrode can be formed with high accuracy on the same substrate, the photodetection part opening can be formed as ideal compared to the case where it is formed on the black matrix, It is possible to greatly prevent the area of the display aperture ratio from decreasing.
実施の形態4.
図9に裏側遮光体43の長さyについて検討した図を示す。まずバックライト30から直接入射する光が光検出層に直接入射しないようにするために下側遮光体43が光検出層44より大きくする必要がある。更にバックライト30から出た光が表側遮光体12で1回反射して光検出層44に入射しない条件を考える。バックライトから入る光の最大入射角は90度であるので、液晶パネル内部への入射角度は実施の形態1で考慮したθと同じになる。表側遮光体12で光が反射するとき入射角θ=反射角θとなるので、光検出層44の端部と表側遮光体12の端部との距離yの値は実施の形態1でしめしたxの2倍の値y=2×d×tanθとなる。yがこの値より大きければバックライト30からの光は光検出素子44には入射しない。
Embodiment 4 FIG.
FIG. 9 shows a view in which the length y of the back-side
更に加えて光検出部開口部51の光検出層44端部からの大きさがd×tanθより大きい場合は光検出部開口部51の実際の値にd×tanθの値を加えたものとする必要がある。さもなければバックライトからの光が表側に出てしまい、表示品位低下を引き起こすためである。位置あわせ精度を考慮して実施の形態1に示したxの範囲を考慮すると、yの範囲は2×d×tanθ≦y≦2×d×tanθ+2×Sであらわされる。一般的に表側遮光体は表側から順にCrO/Crの多層膜で形成されることが多く、バックライトからの光の多くを内側に反射してしまうためこのような設計が必要となる。表側遮光体での内部反射を防ぐためには表側遮光体12には黒色樹脂などを用いればよい。また光を吸収するために表側遮光体のパネル内部側にカラーフィルター等を重なるように配置していてもよい。
In addition, if the size of the light detection portion opening 51 from the end of the
次に具体的な場合について透過型液晶パネルの例である図5の場合について考える。バックライト30からでる光のうち光検出層に直接入る成分はゲート電極層20によってさえぎれば、バックライトからの光は光検出層には直接入射しない。よってゲート電極層20は光検出層より大きくすればよい。またバックライト30からでた光がブラックマトリックス13で反射して光検出層に入り込むのを防ぐためにはゲート電極層20の代わりにソースドレイン電極層24のサイズを大きくする方法でもよい。このとき光検出層端からソースドレイン電極層24までの水平方向に必要な距離は、上述のyの関係式および実施の形態1に示す式から
より大きく
より小さければよい。
Next, the case of FIG. 5 which is an example of a transmission type liquid crystal panel will be considered in a specific case. If the component directly entering the light detection layer of the light emitted from the
Bigger
It needs to be smaller.
図8に示す裏側遮光体43の役割はゲート電極層20とソースドレイン電極層24の2つによって達成される。これにより例えばゲート電極層20のみで裏側遮光層を形成する場合と比べるとゲート電極のサイズが小さくなるためゲート電極起因の寄生容量を低減できる。寄生容量が大きいと消費電力の増大や信号遅延の増大など様々な悪影響が生じるため、寄生容量低減は液晶パネルとしての性能向上に非常に有効となる。
The role of the back-side
本実施の形態によれば、電極層のサイズを規定したことでバックライトからの光が光検出層に到達するのを防ぐことができ、かつゲート電極層で全ての遮光層を形成する場合と比べて寄生容量を低減することができるので、それによる消費電力の増大や信号遅延の増大などの表示品位低下につながる現象を低減することができる。 According to the present embodiment, by defining the size of the electrode layer, it is possible to prevent light from the backlight from reaching the photodetection layer, and to form all the light shielding layers in the gate electrode layer Since the parasitic capacitance can be reduced as compared with the above, it is possible to reduce a phenomenon that leads to a reduction in display quality such as an increase in power consumption and an increase in signal delay.
実施の形態5.
反射型液晶表示装置及び半透過型液晶表示装置の場合も実施の形態4と同じように光検出部開口部がブラックマトリックスから反射電極に代えて考えれば同様の効果が得られる。図7および図8に示す配置より、実施の形態4に示す場合と同様に、ゲート電極層20を光検出層より大きくし、光検出層端からソースドレイン電極層24までの水平方向に必要な距離は、
より大きく
より小さくすれば同様の効果が得られる。構造が異なる場合でも実施の形態4と同じ効果が得られる。
Embodiment 5 FIG.
In the case of the reflective liquid crystal display device and the transflective liquid crystal display device, the same effect can be obtained if the light detection portion opening is replaced with the reflective electrode from the black matrix as in the fourth embodiment. From the arrangement shown in FIGS. 7 and 8, the
Bigger
If it is made smaller, the same effect can be obtained. Even when the structure is different, the same effect as in the fourth embodiment can be obtained.
本実施の形態によれば、反射型液晶表示装置及び半透過型液晶表示装置においても、電極層のサイズを規定したことでバックライトからの光が光検出層に到達するのを防ぐことができ、かつゲート電極層で全ての遮光層を形成する場合と比べて寄生容量を低減することができるので、それによる消費電力の増大や信号遅延の増大などの表示品位低下につながる現象を低減することができる。 According to this embodiment, in the reflective liquid crystal display device and the transflective liquid crystal display device, it is possible to prevent the light from the backlight from reaching the light detection layer by defining the size of the electrode layer. In addition, the parasitic capacitance can be reduced compared to the case where all the light shielding layers are formed in the gate electrode layer, thereby reducing the phenomenon that leads to the deterioration of display quality such as an increase in power consumption and an increase in signal delay. Can do.
10 偏光板 、11 表側ガラス基板 、12 表側遮光体 、13 ブラックマトリックス 、14 色材 、15 共通電極 、16 配向膜 、20 ゲート電極層 、21 第1絶縁層 、22 アモルファスSi層 、23 コンタクト層 、24 ソースドレイン電極層 、25 第2絶縁層 、26 画素電極 、27 配向膜 、28 反射電極 、30 バックライト 、40 偏光板 、41 裏側ガラス基板 、42 液晶層 、43 裏側遮光体 、44 光検出層 、101 赤画素 、102 緑画素 、103 青画素 、104 非表示部(ブラックマトリックス) 、105 光検出部(全体) 、106 光検出部開口部 、401 液晶駆動素子。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記光検出素子の光検出層と前記カラーフィルター基板に設けられた光検出部開口部との間の各層のそれぞれの厚みをd1、d2、d3、・・・dN、有効屈折率をn1、n2、n3、・・・nN、観察者と前記液晶表示装置との間の屈折率をnAとし、
前記光検出層と前記光検出部開口部の位置あわせ精度を±Sとしたときに、
前記光検出部開口部の一方が、前記光検出層の端部から水平方向に前記光検出層より外側に
より大きくし
より小さいことを特徴とするセンサー一体型液晶表示装置。 In a liquid crystal display device comprising a color filter substrate, a TFT array substrate, and a liquid crystal layer sandwiched between the substrates, and a photodetecting element disposed on the TFT array substrate,
D 1 of each of the thickness of each layer between the light detecting portion opening provided with the light detection layer on the color filter substrate of the light detection element, d 2, d 3, ··· d N, the effective refractive index N 1 , n 2 , n 3 ,... N N , and the refractive index between the observer and the liquid crystal display device is n A ,
When the alignment accuracy of the light detection layer and the light detection unit opening is ± S,
One of the light detection unit openings is horizontally outward from the light detection layer from an end of the light detection layer.
Bigger
A sensor-integrated liquid crystal display device characterized by being smaller.
前記ゲート電極層を前記光検出層より大きく形成し、前記ソースドレイン電極層の大きさが光検出層端から水平方向に光検出層より外側に、
より大きくし
より小さくしたことを特徴とする請求項2に記載のセンサー一体型液晶表示装置。 A light detection unit opening is formed in a black matrix on a color filter substrate, and a gate electrode layer as a first electrode, a first insulating film, a Si layer, and a source / drain electrode as a second electrode on the TFT array substrate In a photosensor-integrated liquid crystal display device in which a layer is formed and a photodetection layer is formed of the Si layer in the gap portion of the source / drain electrode layer,
The gate electrode layer is formed larger than the photodetection layer, and the size of the source / drain electrode layer is outside the photodetection layer in the horizontal direction from the end of the photodetection layer,
Bigger
The sensor-integrated liquid crystal display device according to claim 2, wherein the sensor-integrated liquid crystal display device is smaller.
前記ゲート電極層を前記光検出層より大きく形成すると共に、前記ソースドレイン電極層の大きさが光検出層端から水平方向に光検出層より外側に、
より大きくし
より小さくしたことを特徴とする請求項3に記載のセンサー一体型液晶表示装置。 A light detection unit opening is formed in the reflective electrode on the TFT array substrate, and the gate electrode layer as the first electrode, the first insulating film, the Si layer, and the source / drain as the second electrode on the TFT array substrate. In the photosensor-integrated liquid crystal display device in which the electrode layer is formed and the photodetection layer is formed of the Si layer in the gap portion of the source / drain electrode layer,
The gate electrode layer is formed larger than the photodetection layer, and the size of the source / drain electrode layer is horizontally outside the photodetection layer from the photodetection layer end,
Bigger
4. The sensor-integrated liquid crystal display device according to claim 3, wherein the sensor-integrated liquid crystal display device is smaller.
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