JP2010009584A - 表示装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】フォトセンサ素子32の受光領域JSaに対応して設けられたレンズを光量調整部210が含み、光量調整部210は、そのレンズの焦点位置を、そのフォトセンサ素子32の受光領域JSaに対して変化させることによって、受光領域JSaへ入射する光の量を調整する。
【選択図】図9
Description
1.実施形態1(外付けの液晶レンズの場合)
2.実施形態2(外付けの液晶レンズの場合)
3.実施形態3(外付けの液晶レンズの場合)
4.実施形態4(液晶レンズが内蔵の場合)
5.実施形態5(液晶レンズが内蔵の場合)
6.実施形態6(液晶レンズが内蔵の場合)
7.実施形態7(液晶レンズが内蔵の場合)
8.実施形態8(外付けの液体レンズの場合)
9.実施形態9(外付けの凸レンズの場合)
10.実施形態10(液晶レンズ内蔵にて遮光壁203Sが設置されている場合
11.実施形態11(外付けの液晶レンズが焦点固定型の場合>
12.その他
(A)液晶表示装置の全体構成
図1は、本発明にかかる実施形態1において、液晶表示装置100の要部構成を模式的に示す図である。
液晶パネル200について説明する。
光量調整部210について説明する。
バックライト300について説明する。
データ処理部400について説明する。
図4は、本発明にかかる実施形態1において、液晶表示装置100の要部を拡大して示す断面図である。図4においては、画素領域PAに設けられた画素Pに対応する部分について示している。
液晶パネル200のTFTアレイ基板201について説明する。
液晶パネル200の対向基板202について説明する。
液晶パネル200の液晶層203について説明する。
液晶表示装置100は、図4に示すように、光量調整部210を含む。光量調整部210は、パネル状であり、液晶パネル200の正面側において、液晶パネル200に対面するように配置されている。
上記の液晶表示装置100において、人体の指などの被検知体が液晶パネル200の正面側に接触もしくは移動された際に、その被検知体の位置を検出する際の動作について説明する。
以上のように、本実施形態においては、入射光Hを受光領域JSaにて受光することによって受光データを生成するフォトセンサ素子32が、液晶パネル200にて画像が表示される画素領域PAに設けられている。そして、そのフォトセンサ素子32の受光領域JSaへ入射する光の量を調整する光量調整部210が、液晶パネル200に対面するように配置されており、その光量調整部210の動作を制御部401が制御する。ここでは、制御部401は、フォトセンサ素子32によって生成された受光データに基づいて、その光量調整部210の動作を制御する。具体的には、光量調整部210は、液晶レンズを含み、その液晶レンズを構成する液晶に電圧を印加し、その液晶分子の配向方向を変化させ、液晶レンズの焦点距離を変化させることによって、フォトセンサ素子32の受光領域JSaへ入射する光の量を調整する。たとえば、フォトセンサ素子32によって生成された受光データの値がダイナミックレンジの上限値である場合には、フォトセンサ素子32へ入射する入射光Hの量が少なくなるように、光量調整部210が調整する。
なお、本実施形態においては、第2の透明電極62eの開口TKを、円形に形成する場合について説明したが、これに限定されない。
以下より、本発明にかかる実施形態2について説明する。
図12は、本発明にかかる実施形態2において、液晶表示装置100bの要部を拡大して示す断面図である。図12においては、画素領域PAに設けられた画素Pに対応する部分について示している。
このため、本実施形態においては、光量調整部210bは、電圧に応じて焦点距離を変動可能なフレネルレンズとして機能することができるので、フォトセンサ素子32の受光領域JSaに入射させる光量を変化させることができる。なお、フォトセンサ素子32においてダイナミックレンジを超えた場合は、レンズとしての機能を発現させないように調整を行う。たとえば、複数の透明電極62ea,62eb,62ec,62ed,62ee,62efにおいて、内側から4番目の透明電極62dと5番目の透明電極62eとを同電位にする。
なお、第2の透明電極62e_2にて、フォトセンサ素子32の受光領域JSaに対応する領域を含むセンサ領域SAに形成された部分のパターンについては、上記に限定されない。
以下より、本発明にかかる実施形態3について説明する。
図19は、本発明にかかる実施形態3において、液晶表示装置100cの要部を拡大して示す断面図である。図19においては、画素領域PAに設けられた画素Pに対応する部分について示している。
したがって、本実施形態は、実施形態1と同様に、フォトセンサ素子32のダイナミックレンジを確保することができる。
以下より、本発明にかかる実施形態4について説明する。
図21は、本発明にかかる実施形態4において、液晶表示装置100dの要部構成を模式的に示す図である。
以上のように、本実施形態においては、光量調整部210dが液晶パネル200dの内部に設置されている。
以下より、本発明にかかる実施形態5について説明する。
図25は、本発明にかかる実施形態5において、液晶表示装置100eの要部を拡大して示す断面図である。図25においては、画素領域PAに設けられた画素Pに対応する部分について示している。
以上のように、本実施形態においては、実施形態4と同様に、光量調整部210eが液晶パネル200eの内部に設置されている。
以下より、本発明にかかる実施形態6について説明する。
図28は、本発明にかかる実施形態6において、液晶表示装置100fの要部を拡大して示す断面図である。図28においては、画素領域PAに設けられた画素Pに対応する部分について示している。
したがって、本実施形態は、実施形態5と同様に、フォトセンサ素子32のダイナミックレンジを確保することができる。
以下より、本発明にかかる実施形態7について説明する。
図29は、本発明にかかる実施形態7において、液晶表示装置100gの要部を拡大して示す断面図である。図29においては、画素領域PAに設けられた画素Pに対応する部分について示している。
したがって、本実施形態は、実施形態5と同様に、フォトセンサ素子32のダイナミックレンジを確保することができる。
以下より、本発明にかかる実施形態8について説明する。
図30は、本発明にかかる実施形態8において、液晶表示装置100hの要部を拡大して示す断面図である。図30においては、画素領域PAに設けられた画素Pに対応する部分について示している。
以上のように、本実施形態においては、光量調整部210は、液体レンズを含み、当該液体レンズに電圧を印加し、その液体レンズの焦点距離を変化させることによって、フォトセンサ素子32へ入射する入射光Hの量を調整する。ここでは、光量調整部210は、液晶パネル200の正面側から背面側へ向かい、フォトセンサ素子32の受光領域JSaへ入射する光量を、この液晶レンズの焦点距離を変化させることによって調整する。
以下より、本発明にかかる実施形態9について説明する。
図32は、本発明にかかる実施形態9において、液晶表示装置100iの要部を拡大して示す断面図である。図32においては、画素領域PAに設けられた画素Pに対応する部分について示している。
したがって、本実施形態は、実施形態1と同様に、フォトセンサ素子32のダイナミックレンジを確保することができる。
以下より、本発明にかかる実施形態10について説明する。
図34は、本発明にかかる実施形態10において、液晶表示装置100jの要部を拡大して示す断面図である。図34においては、画素領域PAに設けられた画素Pに対応する部分について示している。
以上のように、本実施形態においては、遮光壁203Sがフォトセンサ素子32の受光領域JSaに対応する領域の周囲を囲うように形成されている。このため、隣接する他の画素Pから入射する光が、フォトセンサ素子32に入射することを防止可能であるので、高いS/N比の受光データを得ることができる。
以下より、本発明にかかる実施形態11について説明する。
図36は、本発明にかかる実施形態11において、液晶表示装置100kの要部構成を模式的に示す図である。
以上のように、本実施形態においては、表面での屈折を利用しない屈折率分布型レンズである液晶レンズLNを用いて、フォトセンサ素子32の受光領域JSaへ入射光Hを集光する。表面での屈折を利用する球面レンズ等のレンズを用いた場合には、その表面で入射光が規則的に反射して視認性が低下する場合があるが、本実施形態では、表面がフラットな液晶レンズを用いているので、この不具合の発生を抑制することができる。さらに、液晶レンズは、偏光依存性を有しているので、偏光光である表示光に悪影響を及ぼさず、液晶パネルにおける画像品質の悪化を防止することができる。
なお、本発明の実施に際しては、上記した実施の形態に限定されるものではなく、適宜、各実施形態の発明特定事項を組み合わせる等、種々の変形形態を採用することができる。
上記の実施形態においては、センサ領域RAにて液晶レンズを形成する場合について説明したが、これに限定されない。たとえば、図12において示した第2の透明電極62eを、センサ領域SAだけでなく、表示領域TAまで広げて形成してもよい。この場合には、上記の実施形態と同様に、撮像と表示とを時分割して実施し、より効率的に光の集光を実施可能であって、より多くの光を受光領域JSaへ集光可能である。このため、高いS/N比で撮像を実施できる。
上記の実施形態においては、バックライトが可視光線を照明光として照射する場合について説明したが、これに限定されない。たとえば、赤外光線などの非可視光線を含むように照明光を照射してもよい。そして、たとえば、被検知体によって、その赤外光線が反射された反射光を、フォトセンサ素子32が受光し、受光データを生成するように構成していても良い。この場合においては、画素領域において黒表示を実施する場合であっても、赤外光線がフォトセンサ素子へ入射可能であるので、より好適に、位置検出を実施することができる。また、外光による影響が少なくなるので、受光データのSN比を向上させることができ、位置検出を好適に実施することができる。
上記の実施形態においては、画素スイッチング素子31を、ボトムゲート型の薄膜トランジスタとして構成する場合について説明したが、これに限定されない。
上記の実施形態においては、複数の画素Pに対応するように複数のフォトセンサ素子32を設ける場合について示したが、これに限定されない。たとえば、複数の画素Pに対して1つのフォトセンサ素子32を設けてもよく、逆に、1つの画素Pに対して複数のフォトセンサ素子32を設けてもよい。
(F)その他
Claims (20)
- 光を受光領域にて受光することによって受光データを生成するフォトセンサ素子が設けられている表示パネルと、
前記フォトセンサ素子の受光領域へ入射する光の量を調整する光量調整部と、
前記光量調整部の動作を制御する制御部と
を有し、
前記光量調整部は、前記フォトセンサ素子の受光領域に対応して設けられたレンズを含み、当該レンズの焦点位置を、当該フォトセンサ素子の受光領域に対して変化させることによって、前記受光領域へ入射する光の量を調整する
表示装置。 - 前記制御部は、前記フォトセンサ素子によって生成された受光データに基づいて、前記光量調整部の動作を制御する、
請求項1に記載の表示装置。 - 前記レンズは、前記受光領域よりも大きい、
請求項1または2に記載の表示装置。 - 前記光量調整部は、前記レンズが液晶レンズであり、当該液晶レンズを構成する液晶に電圧を印加し、当該液晶の液晶分子の配向方向を変化させ、前記液晶レンズの焦点距離を変化させることによって、前記フォトセンサ素子へ入射する光の量を調整する、
請求項1から3のいずれかに記載の表示装置。 - 前記液晶レンズは、フレネルレンズである、
請求項4に記載の表示装置。 - 前記表示パネルは、
第1基板と、
前記第1基板から間隔を隔てて対面している第2基板と、
前記第1基板と前記第2基板との間にて挟持されており、液晶分子が配向されている液晶層と
を含む液晶パネルであり、
前記フォトセンサ素子は、前記第1基板にて前記第2基板に対面している側の面に設けられており、
前記液晶レンズは、前記第2基板にて前記第1基板に対面している側に対して反対側の面にて、前記受光領域に対応する部分に設けられており、
前記光量調整部は、前記第1基板の側から前記第2基板の側へ向かい、前記フォトセンサ素子の受光領域へ入射する光の量を、前記液晶レンズの焦点距離を変化させることによって調整する、
請求項4または5に記載の表示装置。 - 前記第2基板において前記第1基板に対面している側に対して反対側の面上に配置された偏光板
を有し、
前記偏光板は、前記液晶レンズの屈折率差分布の方向に、透過軸が沿うように設けられており、
前記フォトセンサ素子は、可視光線を含む入射光を前記受光領域で受光して受光データを生成する、
請求項6に記載の表示装置。 - 前記表示パネルは、
第1基板と、
前記第1基板から間隔を隔てて対面している第2基板と、
前記第1基板と前記第2基板との間にて挟持されており、液晶分子が配向されている液晶層と
を含む液晶パネルであり、
前記フォトセンサ素子は、前記第1基板にて前記第2基板に対面している側の面に設けられており、
前記液晶レンズは、前記液晶層において前記受光領域に対応する部分の液晶に電圧を印加することによって、当該液晶レンズの焦点距離が変化するように構成されており、
前記光量調整部は、前記第1基板の側から前記第2基板の側へ向かい、前記フォトセンサ素子の受光領域へ入射する光の量を、前記液晶レンズの焦点距離を変化させることによって調整する、
請求項4または5に記載の表示装置。 - 前記第2基板において前記第1基板に対面している側に対して反対側の面上に配置された偏光板
を有し、
前記偏光板は、前記液晶レンズの屈折率差分布の方向に、透過軸が沿うように設けられており、
前記フォトセンサ素子は、可視光線を含む入射光を前記受光領域で受光して受光データを生成する、
請求項8に記載の表示装置。 - 前記表示パネルは、
前記第1基板と前記第2基板との間にて前記受光領域に対応する部分を囲うように設けられた遮光壁
を有する、
請求項8に記載の表示装置。 - 前記光量調整部は、前記レンズが液体レンズであり、当該液体レンズに電圧を印加し、当該液体レンズの焦点距離を変化させることによって、前記フォトセンサ素子へ入射する光の量を調整する、
請求項1から3のいずれかに記載の表示装置。 - 前記表示パネルは、
第1基板と、
前記第1基板から間隔を隔てて対面している第2基板と、
前記第1基板と前記第2基板との間にて挟持されており、液晶分子が配向されている液晶層と
を含む液晶パネルであり、
前記フォトセンサ素子は、前記第1基板にて前記第2基板に対面している側の面に設けられており、
前記液体レンズは、前記第2基板にて前記第1基板に対面している側に対して反対側の面にて、前記受光領域に対応する部分に設けられており、
前記光量調整部は、前記第1基板の側から前記第2基板の側へ向かい、前記フォトセンサ素子の受光領域へ入射する光の量を、前記液体レンズの焦点距離を変化させることによって調整する、
請求項11に記載の表示装置。 - 前記光量調整部は、
前記表示パネルの面方向において前記レンズの焦点位置が移動するように前記レンズを移動させることによって、前記フォトセンサ素子へ入射する光の量を調整するレンズ移動部
を含む、
請求項1から3のいずれかに記載の表示装置。 - 前記制御部は、前記フォトセンサ素子によって生成された受光データが基準値以上である場合には、前記フォトセンサ素子へ入射する光の量が少なくなるように、前記光量調整部の動作を調整する、
請求項1から13のいずれかに記載の表示装置。 - 前記表示パネルの一方の面の側に位置する被検知体の位置を検出する位置検出部
を含み、
前記表示パネルは、前記一方の面の側にて画像を表示するように構成されており、
前記フォトセンサ素子は、前記表示パネルにて画像が表示される画素領域に複数が配置されると共に、前記表示パネルの一方の面の側から他方の面の側に向かう光を受光するように構成されており、
前記位置検出部は、前記画素領域に配置された複数のフォトセンサ素子によって生成された受光データに基づいて、前記被検知体の位置を検出する、
請求項1から14のいずれかに記載の表示装置。 - 前記制御部は、前記フォトセンサ素子に光を受光させる撮像動作と、前記表示パネルにて画像を表示させる表示動作とを、互いに時分割して実行するように制御する、
請求項1から15のいずれかに記載の表示装置。 - 入射光を受光領域にて受光することによって受光データを生成するフォトセンサ素子が設けられている表示パネルと、
前記表示パネルにおいて前記入射光が入射する面上に配置された偏光板と、
前記受光領域へ入射光を集光する液晶レンズと
を有し、
前記偏光板は、前記液晶レンズの屈折率差分布の方向に、透過軸が沿うように配置されている
表示装置。 - 前記表示パネルは、
第1基板と、
前記第1基板から間隔を隔てて対面している第2基板と、
前記第1基板と前記第2基板との間にて挟持されており、液晶分子が配向されている液晶層と
を含む液晶パネルであり、
前記フォトセンサ素子は、前記第1基板にて前記第2基板に対面している側の面に設けられており、
前記液晶レンズは、前記第2基板にて前記第1基板に対面している側に対して反対側の面にて、前記受光領域に対応する部分に設けられており、
前記液晶レンズと前記偏光板とを、順次、透過して入射する入射光を、前記フォトセンサ素子が受光領域にて受光する、
請求項17に記載の表示装置。 - 前記液晶レンズは、紫外線硬化性液晶または熱硬化性液晶が硬化されることによって形成されており、焦点距離が固定されている、
請求項18に記載の表示装置。 - 前記表示パネルは、
第1基板と、
前記第1基板から間隔を隔てて対面している第2基板と、
前記第1基板と前記第2基板との間にて挟持されており、液晶分子が配向されている液晶層と
を含む液晶パネルであり、
前記フォトセンサ素子は、前記第1基板にて前記第2基板に対面している側の面に設けられており、
前記液晶レンズは、前記液晶層において前記受光領域に対応する部分の液晶に電圧を印加することで形成され、
前記偏光板と前記液晶レンズとを、順次、透過して入射する入射光を、前記フォトセンサ素子が受光領域にて受光する、
請求項17に記載の表示装置。
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