JP2011028058A - Display device and electronic apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光検出素子(フォトセンサ)を有する表示装置、およびそのような表示装置を備えた電子機器に関する。 The present invention relates to a display device having a photodetection element (photosensor) and an electronic apparatus including such a display device.
近年、携帯電話や携帯情報端末(PDA;Personal Digital Assistant)、デジタルスチルカメラ、PC(Personal Computer)モニタおよびテレビなどに使用される表示装置では、液晶素子や有機電界発光(EL:Electro Luminescence)素子などが用いられている。このような表示素子を含む表示画素は、基板上に、TFT(Thin Film Transistor;薄膜トランジスタ)などの駆動用のトランジスタと共にマトリクス状に配置されている。 In recent years, in display devices used for cellular phones, personal digital assistants (PDAs), digital still cameras, PC (Personal Computer) monitors, televisions, and the like, liquid crystal elements and organic electroluminescence (EL) elements Etc. are used. Display pixels including such display elements are arranged in a matrix on a substrate together with driving transistors such as TFTs (Thin Film Transistors).
他方、上記TFTと同層にフォトセンサを形成することにより、フォトセンサを利用した様々な表示装置が開発されている。このようなフォトセンサの用途としては、外光照度センサ(例えば、特許文献1)、バックライト色センサ(例えば、特許文献2,3)、タッチパネル(例えば、特許文献4,5)、カラー画像センサおよびスキャナ機能(例えば、非特許文献1)などが挙げられる。
On the other hand, various display devices using a photosensor have been developed by forming a photosensor in the same layer as the TFT. Applications of such photosensors include an ambient light illuminance sensor (for example, Patent Document 1), a backlight color sensor (for example,
ところで、上記TFTおよびフォトセンサは、いずれも、シリコン技術をベースとして形成されている。ここで、例えば結晶性シリコンを用いてフォトセンサを形成した場合、可視光のみならず、近赤外領域の光(780nm〜1100nm)にも受光感度を有することが知られている。したがって、表示装置において光センシングデバイス機能を併せ持つようになるのに伴い、可視光の情報を抽出する目的で使用するときに、赤外光による誤反応(赤外光に起因した検出精度の低下)が問題となる。 By the way, both the TFT and the photosensor are formed on the basis of silicon technology. Here, for example, when a photosensor is formed using crystalline silicon, it is known that not only visible light but also light in the near infrared region (780 nm to 1100 nm) has light receiving sensitivity. Therefore, when a display device has a function of an optical sensing device, a false reaction due to infrared light (decrease in detection accuracy due to infrared light) when used for the purpose of extracting visible light information. Is a problem.
例えば、シリコンベースの外光照度センサに、赤外光成分の多い白熱灯や夕日の光が入射すると、実際の照度より高い値を示す。また、そのような外光照度センサでは、赤外線リモコン等の非可視光にも反応してしまうことになる。 For example, when an incandescent lamp or sunset light with a large amount of infrared light is incident on a silicon-based external light illuminance sensor, the value is higher than the actual illuminance. In addition, such an external light illuminance sensor also reacts to invisible light such as an infrared remote controller.
そこで、赤外線を遮光する遮光部材を、表示画面上に設けることが考えられる。ところが、赤外光の遮光部材は可視光の一部をも遮光する特性を有するため、そのような遮光部材を設けた場合、輝度低下や色シフト等の表示画質の劣化が生じてしまうことになる。 Therefore, it is conceivable to provide a light shielding member that shields infrared rays on the display screen. However, since the light blocking member for infrared light has a characteristic of blocking even a part of visible light, when such a light blocking member is provided, display image quality deterioration such as luminance reduction and color shift may occur. Become.
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、表示画質の劣化を抑えつつ、赤外光に起因した光検出精度の低下を低減することが可能な表示装置、およびそのような表示装置を備えた電子機器を提供することにある。 The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a display device capable of reducing deterioration in light detection accuracy caused by infrared light while suppressing deterioration in display image quality, and so on. Another object is to provide an electronic device provided with a display device.
本発明の表示装置は、基板面上に、表示素子を構成する複数の画素電極と、光検出素子とを有する第1基板と、この第1基板における上記基板面と対向して配置された第2基板と、赤外光を遮光する材料により構成され、第1基板と第2基板との間において光検出素子のうちの少なくとも1つに対応する領域に選択的に配設されたスペーサとを備えたものである。 A display device according to the present invention includes a first substrate having a plurality of pixel electrodes constituting a display element and a photodetecting element on a substrate surface, and a first substrate disposed opposite to the substrate surface in the first substrate. Two substrates and a spacer made of a material that blocks infrared light, and a spacer selectively disposed in a region corresponding to at least one of the light detection elements between the first substrate and the second substrate. It is provided.
本発明の電気機器は、上記表示装置を備えたものである。 An electric apparatus according to the present invention includes the display device.
本発明の表示装置および電子機器では、赤外光を遮光するスペーサが第1基板と第2基板との間に配設されていることにより、光検出素子による赤外光の検出が低減または回避される。また、このスペーサは、光検出素子のうちの少なくとも1つに対応する領域に選択的に配設されているため、仮にそのスペーサが可視光の一部をも遮光するような場合であっても、表示画面の全体に遮光層が設けられている場合と比べ、表示光への悪影響が低減する。 In the display device and the electronic apparatus of the present invention, since the spacer that blocks infrared light is disposed between the first substrate and the second substrate, detection of infrared light by the light detection element is reduced or avoided. Is done. In addition, since the spacer is selectively disposed in a region corresponding to at least one of the light detection elements, even if the spacer blocks a part of visible light. Compared with the case where a light shielding layer is provided on the entire display screen, the adverse effect on the display light is reduced.
本発明の表示装置および電子機器によれば、第1基板と第2基板との間に、赤外光を遮光するスペーサを設けるようにしたので、光検出素子による赤外光の検出を低減または回避することができ、外光または表示素子からの表示光に赤外光が多量に含まれている場合であっても、そのような赤外光に起因した光検出精度の低下を低減することができる。また、このようなスペーサを、光検出素子のうちの少なくとも1つに対応する領域に選択的に設けるようにしたので、仮にこのスペーサが可視光の一部をも遮光するような場合であっても、表示光への悪影響を抑えることができる。よって、輝度低下や色シフト等の表示画質の劣化を抑えつつ、赤外光に起因した光検出精度の低下を低減することが可能となる。 According to the display device and the electronic apparatus of the present invention, since the spacer for blocking infrared light is provided between the first substrate and the second substrate, detection of infrared light by the light detection element is reduced or reduced. Even if a large amount of infrared light is included in external light or display light from the display element, reduction in light detection accuracy due to such infrared light can be reduced. Can do. In addition, since such a spacer is selectively provided in a region corresponding to at least one of the light detection elements, this spacer temporarily blocks part of visible light. However, the adverse effect on the display light can be suppressed. Therefore, it is possible to reduce deterioration in light detection accuracy due to infrared light while suppressing deterioration in display image quality such as luminance reduction and color shift.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
1.第1の実施の形態(外光照度センサとしての構成例)
変形例1(横電界モード以外の駆動モードの液晶を用いた構成例)
2.第2の実施の形態(カラー画像センサまたはカラースキャナとしての構成例)
3.第3の実施の形態(表示色バランスセンサとしての構成例;額縁領域)
変形例2(表示色バランスセンサとしての構成例;有効表示領域)
変形例3(表示色バランスセンサおよび外光照度センサとしての構成例)
4.第4の実施の形態(赤外光を利用した光学式タッチパネルとしての構成例)
5.第5の実施の形態(有機EL素子の場合の表示色バランスセンサの例;額縁領域)
変形例4(有機EL素子の場合の表示色バランスセンサの例;有効表示領域)
6.電子機器への適用例
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The description will be given in the following order.
1. First embodiment (configuration example as an ambient light illuminance sensor)
Modification 1 (Configuration example using liquid crystal in a drive mode other than the transverse electric field mode)
2. Second Embodiment (Configuration Example as Color Image Sensor or Color Scanner)
3. Third Embodiment (Configuration Example as Display Color Balance Sensor; Frame Area)
Modification Example 2 (Configuration Example as Display Color Balance Sensor; Effective Display Area)
Modification 3 (Configuration example as a display color balance sensor and an external light illuminance sensor)
4). Fourth embodiment (configuration example as an optical touch panel using infrared light)
5. Fifth embodiment (example of display color balance sensor in the case of organic EL element; frame region)
Modification 4 (Example of display color balance sensor in the case of organic EL element; effective display area)
6). Application example to electronic equipment
<1.第1の実施の形態>
[表示装置の全体構成例]
図1は、本発明の実施の形態に係る表示装置1を上面(表示パネル1Aの側)からみた模式図である。図2は、図1のI−I線に沿った概略断面構成を表しており、額縁領域Aと有効表示領域Bとの境界付近の領域について示したものである。なお、図2および後述する同様の図面では、後述するバックライト駆動部71等のブロック構成も併せて示している。また、図2および後述する図6,図9,図12,図15,図17では、図示の簡略化のため、後述する画素電極16Aが各画素に1つずつ設けられているように図示しているが、この画素電極16Aの詳細構成については後述する(図4,図7,図8)。
<1. First Embodiment>
[Example of overall configuration of display device]
FIG. 1 is a schematic view of a
この表示装置1は、外光の照度を測定して表示輝度を制御することが可能な表示装置であり、表示パネル1Aと、バックライト40と、バックライト駆動部71(輝度制御部)とを含んで構成されている。
The
表示パネル1Aでは、図1に示したように、表示画面に矩形状の有効表示領域Bが設けられ、この有効表示領域Bの周辺の領域が額縁領域Aとなっている。このよう表示パネル1Aの端部には、例えばTFT基板10上の配線が延長されて露出した外部接続領域210が設けられており、図示しない外部接続端子が形成されている。この外部接続端子には、信号の入出力のためのフレキシブルプリント配線基板(FPC;Flexible Printed Circuit)(図示せず)などが接続される。このFPC上には、バックライト駆動部71としての各種回路や記憶素子等が集積されたIC(Integrated Circuit:集積回路)チップが配設される。あるいは、TFT基板10の配線上にICチップが配設され、その外側にFPCが接続されていてもよい。
In the
額縁領域Aには、画像表示用のドライバとなる信号線駆動回路や走査線駆動回路などの周辺回路(図示せず)が形成されている。 In the frame area A, peripheral circuits (not shown) such as a signal line driving circuit and a scanning line driving circuit that are drivers for image display are formed.
有効表示領域Bには、例えばR,G,Bの3原色の表示画素がマトリクス状に配設されている。本実施の形態では、この表示画素内に、表示素子としての液晶表示素子が設けられている。 In the effective display area B, for example, display pixels of the three primary colors R, G, and B are arranged in a matrix. In the present embodiment, a liquid crystal display element as a display element is provided in the display pixel.
これらの額縁領域Aおよび有効表示領域Bは、TFT基板10(第1基板)とCF(Color Filter)基板20(第2基板)との間に液晶層30を封止して構成され、TFT基板10の下方にバックライト40を有している。また、TFT基板10の光入射側には偏光板17が、CF基板20の光出射側には偏光板25が、それぞれ貼り合わせられている。さらに、本実施の形態では、TFT基板10とCF基板20との間の所定の領域に、後述する赤外光を遮光する材料からなる赤外遮光スペーサ50が、選択的に配設されている。以下、TFT基板10、CF基板20、液晶層30、赤外遮光スペーサ50Gおよびバックライト40の具体的な構成について、領域(有効表示領域Bおよび額縁領域A)ごとに説明する。
These frame area A and effective display area B are configured by sealing a
(有効表示領域B)
まず、有効表示領域Bにおける各構成要素について説明する。この有効表示領域Bでは、TFT基板10において、ガラスなどよりなる基板11上に、複数のTFT12Aが所定のピッチで配設されると共に、少なくとも1つ以上のフォトセンサ12B(光検出素子)が配設されている。
(Effective display area B)
First, each component in the effective display area B will be described. In the effective display area B, in the
TFT12Aは、上記複数の表示画素を、例えばアクティブマトリクス方式により駆動するためのものであり、後述の画素電極16Aに接続されている。フォトセンサ12Bは、半導体のPN接合部に光を照射したときに、電流や電圧を検出することが可能な光検出素子であり、例えばシリコン半導体を用いたPINフォトダイオードやPDN(Photo sensitive doped layer;P−doped−N)などから構成されている。このフォトセンサ12Bは、後述するカラーフィルタ22のうちの緑色のカラーフィルタ22Gの下方に設けられている。
The
これらのTFT12Aおよびフォトセンサ12Bは、例えば基板11上の同層に、同一の薄膜プロセスにより形成することが可能である。なお、TFT12Aおよびフォトセンサ12Bの詳細な構成については、後述する。
The
基板11上には、上記TFT12Aおよびフォトセンサ12Bの凹凸を平坦化させるための平坦化層13が形成されている。この平坦化層13上には、共通電極14と複数の画素電極16Aとが、絶縁層15を介して対向するように設けられている。このうち、共通電極14は、各表示画素に共通の電極として、画素電極16Aは表示画素ごとに分離して、それぞれ配設されている。本実施の形態では、各画素電極16Aは、例えば櫛歯状にパターニングされている。これにより、後述の液晶層30と共に、横電界モード、例えばFFS(フリンジフィールドスイッチング)モードや、IPS(インプレーンスイッチング)モード等の表示駆動がなされるようになっている。
On the
一方、CF基板20では、ガラスなどよりなる基板21の一面に、カラーフィルタ22が形成されている。このカラーフィルタ22は、例えば、赤色のカラーフィルタ22R、緑色のカラーフィルタ22Gおよび青色のカラーフィルタ22Bから構成され、これら3色のカラーフィルタ22R,22G,22Bは、各表示画素(画素電極16A)に対応して設けられている。
On the other hand, in the
2枚の偏光板17,25は、互いにクロスニコルの状態で配置される。偏光板17は、バックライト40の側から入射する可視光のうち、特定の偏光成分を選択的に透過させて液晶層30へ入射させる偏光子である。一方、偏光板25は、偏光板17を透過する光と直交する偏光成分を透過させて、表示光を上方へ出射させる検光子である。
The two
液晶層30は、電界の状態に応じてそこを通過する光を変調するものであり、例えばFFSモードやIPSモードなどの横電界モードの液晶を用いることができる。この液晶層30は、TFT基板10とCF基板20との間において、有効表示領域Bに対応する領域に形成されている。なお、液晶層30とTFT基板10との間、および液晶層30とCF基板20との間には、それぞれ図示しない配向膜が形成されている。また、額縁領域Aの周縁部には、図示しない封止層により液晶層30が封止されている。
The
赤外遮光スペーサ50Gは、TFT基板10とCF基板20との間において、少なくとも1つのフォトセンサ12Bに対応する領域に、選択的に配設されている。具体的には、CF基板20上において、少なくとも1つのフォトセンサ12Bに対向して緑色のカラーフィルタ22Gが配設されると共に、これらのフォトセンサ12Bと緑色のカラーフィルタ22Gとの間に、赤外遮光スペーサ50が選択的に配設されている。
The infrared light shielding spacer 50G is selectively disposed in a region corresponding to at least one
この赤外遮光スペーサ50は、例えば図3に示したような、赤外光を選択的に遮光(吸収)する機能を有しつつ、スペーサとしての本来の機能も併せ持つようになっている。このような本来の機能とは、2つの基板10,20の間のギャップを保つための部材としての機能である。すなわち、液晶表示装置では液晶層の厚さを制御するため、有機EL表示装置では封止樹脂の厚みを制御するため、そして電気泳動ディスプレイでは着色液を閉じ込める箱の形成のために用いられるというものである。このようなスペーサの形成方法としては、ギャップに相当する直径の樹脂球を散布する方法や、レジストを最終的にギャップの厚さになるような厚みに塗布してパターニングする方法などが挙げられるが、ここでは、後者の方法を用いることができる。
The infrared
赤外遮光スペーサ50Gは、例えば感光性を有するレジスト材料に、特定の波長領域の光を選択的に透過、吸収する顔料を分散させた顔料分散レジストを用いることができる。レジスト材料としては、アクリル系、ポリイミド系、ノボラック系等が挙げられる。顔料としては、製造プロセスにおいて耐熱性および耐光性を有し、塗料等に使用される顔料で、赤外光を吸収する性質を有するものから選択することができる。赤外光吸収材料の具体例としては、固体撮像素子の赤外光遮断用材料として用いられている、日本感光色素のビス(ジチオベンジル)ニッケル錯体、ビス((4-ジメチルアミノ)ジチオベンジルニッケル錯体等が挙げられる。スペーサ柱材料としてのプロセス(露光、現像、ベーク)に耐え、デバイス信頼性に耐えるためには、固体撮像素子に比べ、耐熱性や耐光性が必要となるが、それらの特性を満たす、クアテレリン色素やシアニン色素顔料を微粒子化したものも挙げられる。また、このような顔料分散レジストは、基板21上に塗布したのち、露光、現像、ベーク等のプロセスを経ることにより形成することができる。
As the infrared light shielding spacer 50G, for example, a pigment dispersion resist in which a pigment that selectively transmits and absorbs light in a specific wavelength region is dispersed in a photosensitive resist material can be used. Examples of the resist material include acrylic, polyimide, and novolak. The pigment can be selected from pigments that have heat resistance and light resistance in the production process and that are used in paints and the like and have the property of absorbing infrared light. Specific examples of infrared light absorbing materials include bis (dithiobenzyl) nickel complexes and bis ((4-dimethylamino) dithiobenzylnickel used in the infrared imaging of solid-state imaging devices. In order to withstand the process (exposure, development, baking) as a spacer column material and withstand device reliability, heat resistance and light resistance are required compared to solid-state image sensors. Examples include finely divided quaterelin dyes and cyanine dye pigments that satisfy the characteristics, and such a pigment-dispersed resist is formed on a
バックライト40は、表示パネル1Aを照明する光源であり、その光出射面が、有効表示領域Bおよび額縁領域Aの全面に向かい合うように配置されている。このバックライト40は、光源として例えば発光ダイオード(LED:Light Emitting Diode)などを用いており、少なくとも可視光を出射させるようになっている。
The
(額縁領域A)
続いて、額縁領域Aにおける各構成要素について説明する。
(Frame area A)
Next, each component in the frame area A will be described.
この額縁領域Aでは、TFT基板10において、基板11上に、上記有効表示領域Bから延在する平坦化層13および絶縁層15が配設されている。
In the frame region A, a
CF基板20では、基板21上の額縁領域Aのほぼ全域にわたって、遮光ブラック24が形成されている。この遮光ブラック24は可視光を遮断するものであり、例えばカーボン微粒子をアクリル系レジストに分散させたレジストなどにより構成されている。
In the
液晶層30およびバックライト40は、上記有効表示領域Bと同様である。
The
[TFT基板の構成例]
続いて、図4および図5を参照して、TFT基板10の詳細な構成について説明する。図4は、TFT基板10において、基板11(図4には図示せず)上に形成された画素駆動用のTFT12Aとフォトセンサ12Bとの境界付近の拡大断面図である。図5は、シリコン半導体の光感度を説明するための特性図である。以下、TFT12Aおよびフォトセンサ12Bのそれぞれの構成要素について説明する。
[Configuration example of TFT substrate]
Next, a detailed configuration of the
(TFT12A)
図4に示したように、TFT12Aでは、基板11上に画素Tr.ゲート121が配設されており、この画素Tr.ゲート121を覆うようにゲート絶縁膜18が形成されている。ゲート絶縁膜18上には、駆動時にチャネルとなるP-ドープ層124、LDD層123A,123BおよびN+ドープ層122A,122Bが形成されている。これらのP-ドープ層124、LDD層123A,123BおよびN+ドープ層122A,122Bは共通の、例えばp−Si(ポリシリコン)により構成され、不純物ドープ量の制御により得られるものである。N+ドープ層122A,122Bはそれぞれ、層間膜19を介して配設されるソース電極125およびドレイン電極126に電気的に接続されている。層間膜19上には、更に、ソース電極125と電気的に接続された表示信号線127が設けられ、これらのソース電極125、ドレイン電極126および表示信号線127を覆うように平坦化層13が形成されている。
(TFT12A)
As shown in FIG. 4, in the
平坦化層13上には、絶縁層15を介して共通電極14と画素電極16Aとが配置されている。画素電極16Aの平面形状は、繰り返し形成されているサブ画素電極160およびスリット161により櫛歯状となっており、この櫛歯状電極と共通電極14との間の電位差により液晶層30に横電界を印加することが可能となっている。
On the
(フォトセンサ12B)
図4に示したように、フォトセンサ12Bでは、基板11上にセンサゲート131が配設されており、このセンサゲート131を覆うようにゲート絶縁膜18が形成されている。ゲート絶縁膜18上には、駆動時に活性領域となる領域133およびP+ドープ層132A、N+ドープ層132Bが形成されている。これらの領域133およびP+ドープ層132A、N+ドープ層132Bは共通の、例えばp−Siにより構成され、不純物ドープ量の制御により得られるものである。N+ドープ層132Bは、層間膜19を介して配設されるセンサ電源配線135に電気的に接続されている。層間膜19上には、更にGND134およびセンサ信号線136が設けられ、これらのGND134、センサ電源配線135およびセンサ信号線136を覆うように平坦化層13が形成されている。これにより、P+ドープ層132A、領域133およびN+ドープ層132BからなるPN接合に逆電圧を印加した状態で、光が領域133に当たると、キャリアが分離して光電流を生じる。これが、P+ドープ層132Aにつながれた補助容量(図示せず)の電位を変化させ、補助容量に電気的に接続されたセンサ信号線136を通して、電位が読み出されるようになっている。
(
As shown in FIG. 4, in the photosensor 12 </ b> B, the
このようなフォトセンサ12Bは、次のようなシリコン半導体により構成されている。例えば、ポリシリコン(p−Si;多結晶シリコン)、アモルファスシリコン(a−Si;非結晶シリコン)およびマイクロシリコン(μ−Si;微結晶シリコン)等である。ここで、各シリコン半導体の光子エネルギー(eV)に対する吸収係数(cm-1)は、例えば図5に示したような特性を示す。なお、図5に示したC−Siは、クリスタルシリコンを示す。
Such a
[バックライト駆動部の構成例]
表示パネル1Aに接続されたFPC上あるいはTFT基板10の配線上のICチップには、上述したバックライト駆動部71(図2参照)が設けられている。このバックライト駆動部71は、フォトセンサ12Bからの出力に基づいて、バックライトの輝度(表示光の輝度)を制御するものである。
[Configuration example of backlight drive unit]
On the IC chip on the FPC connected to the
[表示装置の作用・効果]
続いて、上記表示装置1の作用および効果について説明する。
[Operation and effect of display device]
Next, functions and effects of the
(表示動作)
まず、図6〜図8を参照して、表示装置1の表示動作について説明する。図6は、可視光L2による画像表示について説明するための模式図である。図7は、FFSモードの表示動作原理について説明するための模式図である。図8は、液晶素子の要部断面を拡大して表したものである。なお、図7および図8において、(A)は電界非印加時、(B)は電界印加時における液晶素子の状態を示す。
(Display operation)
First, the display operation of the
この表示装置1では、図6に示したように、有効表示領域Bにおいて、画像信号に基づいて共通電極14と画素電極16Aとの間に所定の閾値電圧以上の駆動電圧が供給されると、液晶層30には、所定の電界が印加されて液晶状態の変調が行われる。これにより、バックライト40の側から偏光板17を介して液晶層30へ入射した可視光L2は、表示画素ごとに変調されたのち、対応するカラーフィルタ22R,22G,22Bを通過して、3色の表示光LR,LG,LBとして偏光板25の上方へ出射する。このようにして、有効表示領域Bの画像表示エリア30Aにおいて、画像表示が行われる。
In the
ここで、図7および図8を参照して、上述したFFSモードの表示動作原理について、詳細に説明する。なお、図7では、複数のサブ画素電極160からなる画素電極16Aを覆うように配向膜32が形成され、CF基板20の基板21(図7には図示せず)の側にも配向膜33が形成されている。また、2枚の配向膜32,33のラビング方向が、出射側の偏光板25の透過軸と一致している場合を示す。
Here, the display operation principle of the FFS mode described above will be described in detail with reference to FIGS. In FIG. 7, an
まず、共通電極14と画素電極16Aとの間に電圧を印加していない状態では(図7(A)、図8(A))、液晶層30を構成する液晶分子31の軸が入射側の偏光板17の透過軸と直交し、かつ、出射側の偏光板25の透過軸と平行な状態となる。このため、入射側の偏光板17を透過した入射光は、液晶層30内において位相差を生じることなく出射側の偏光板25に達し、ここで吸収されるため、黒表示となる。
First, in a state where no voltage is applied between the
一方、共通電極14と画素電極16Aとの間に電圧を印加した状態では(図7(B)、図8(B))、液晶分子31の配向方向が、サブ画素電極160間に生じる横電界E1により、画素電極16Aの延設方向に対して斜め方向に回転する。この際、液晶層30の厚み方向の中央に位置する液晶分子31が約45度回転するように、白表示時の電界強度が最適化される。これにより、入射側の偏光板17を透過した入射光hには、液晶層30内を透過する間に位相差が生じて90度回転した直線偏光となり、この直線偏光が出射側の偏光板25を通過するため、白表示となる。
On the other hand, when a voltage is applied between the
(外光の検出動作・表示輝度の制御動作)
続いて、図2,図6に加えて図9および図10を参照して、表示装置1における外光の検出動作、およびその外光照度に応じた表示輝度の制御動作について、比較例と比較しつつ詳細に説明する。図9は、比較例に係る表示装置における表示パネル100Aの断面構成を模式的に表すものである。図10は、緑色のカラーフィルタ22Gの透過率の一例(図中に示した「Green CF」)と、人間の視感度曲線y(λ)とを表すものである。
(External light detection operation / display brightness control operation)
Subsequently, referring to FIGS. 9 and 10 in addition to FIGS. 2 and 6, the external light detection operation in the
まず、本実施の形態の表示パネル1Aでは、図6に示したように、有効表示領域B内の緑色のカラーフィルタ22Gへ外光L0が入射すると、この緑色のカラーフィルタ22Gからの透過光は、(緑色光LG+赤外光LIR)となる。
First, in the
また、比較例の表示パネル100Aにおいても同様に、図9に示したように、有効表示領域B内の緑色のカラーフィルタ22Gへ外光L0が入射すると、この緑色のカラーフィルタ22Gからの透過光は、(緑色光LG+赤外光LIR)となる。ただし、本実施の形態とは異なり、この緑色のカラーフィルタ22Gとフォトセンサ12Bとの間に赤外遮光スペーサ50が設けられていないため、緑色のカラーフィルタ22Gからの透過光が、そのままフォトセンサ12Bへ入射する。
Similarly, in the
ここで、図10に示したように、緑色のカラーフィルタ22Gの透過率は、可視光領域では視感度曲線y(λ)に近い形状を示しているが、近赤外領域では、視感度曲線y(λ)よりも透過率が高くなっている。したがって、この比較例の表示パネル100Aでは、近赤外光成分の多い夕日や白熱灯、赤外線リモコン等の光がフォトセンサ12Bへ入射すると、実際より高い照度値を示してしまう。すると、外光の照度を測定して表示輝度を制御する際に、必要以上に表示輝度を上げてしまうという問題が生じる。
Here, as shown in FIG. 10, the transmittance of the
これに対し、本実施の形態の表示パネル1Aでは、図6に示したように、赤外光LIRを遮光する赤外遮光スペーサ50がTFT基板10とCF基板20との間に配設されている。これにより、図10中の矢印および曲線P2で示したように、赤外領域における透過率が低下し、フォトセンサ12Bによる赤外光LIRの検出が低減または回避される。
On the other hand, in the
また、この表示パネル1Aでは、このような赤外遮光スペーサ50が、少なくとも1つのフォトセンサ12Bに対応する領域に選択的に配設されている。これにより、仮に赤外遮光スペーサ50が可視光の一部をも遮光するような場合であっても、この赤外遮光スペーサ50の配置領域が非開口部であるため、表示画面の全体に遮光層が設けられている場合と比べ、表示光への悪影響が低減する。
Further, in the
以上のように本実施の形態では、TFT基板10とCF基板20との間に、赤外光LIRを遮光する赤外遮光スペーサ50を設けるようにしたので、フォトセンサ12Bによる赤外光LIRの検出を低減または回避することができる。したがって、外光L0に赤外光LIRが多量に含まれている場合であっても、そのような赤外光LIRに起因した照度測定精度の低下(光検出精度の低下)を低減することができる。また、このような赤外遮光スペーサ50を、少なくとも1つのフォトセンサ12Bに対応する領域に選択的に設けるようにしたので、仮に赤外遮光スペーサ50が可視光の一部をも遮光するような場合であっても、表示光への悪影響を抑えることができる。よって、輝度低下や色シフト等の表示画質の劣化を抑えつつ、赤外光に起因した照度測定精度の低下(光検出精度の低下)を低減することが可能となる。
As described above, in the present embodiment, since the infrared
また、バックライト駆動部71において、フォトセンサ12Bの出力に基づいてバックライト40の輝度(表示光の輝度)を制御するようにしたので、赤外光に起因した照度測定精度の低下(光検出精度の低下)を抑えつつ、外光の照度に応じた適切な表示輝度を設定することが可能となる。
Further, since the
[変形例1]
次に、上記第1の実施の形態の表示装置1の表示パネルの変形例(変形例1)について説明する。なお、上記第1の実施の形態と同様の構成要素については、同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
[Modification 1]
Next, a modified example (modified example 1) of the display panel of the
図11は、変形例1に係る表示パネル1Bにおける額縁領域Aと有効表示領域Bとの境界付近の概略断面構成を表すものである。本変形例では、共通電極34が、CF基板20Bにおけるカラーフィルタ22上に配設され、これにより液晶素子の駆動モードが異なること以外は、上記第1の実施の形態の表示装置1と同様の構成となっている。
FIG. 11 illustrates a schematic cross-sectional configuration in the vicinity of the boundary between the frame area A and the effective display area B in the display panel 1B according to the first modification. In the present modification, the common electrode 34 is disposed on the
すなわち、本変形例では、TFT基板10Aにおいて、基板11上の平坦化層13上に画素電極16Bが配設され、この画素電極16Bが液晶層30−1を介して共通電極34と対向した構成となっている。なお、画素電極16Bは、上記第1の実施の形態で説明した画素電極16Aとは異なり、各画素に1つずつ設けられた単一の電極となっている。このような構成では、液晶層30−1として、例えばTN(ツイステッドネマティック)、VA(垂直配向)またはECB(電界制御複屈折)等の各種モードが用いられる。
That is, in the present modification, the TFT substrate 10A is configured such that the
このように、表示用の液晶素子としては、上述したようなFFSモードなどの横電界モードに限られず、様々な駆動モードの液晶素子を用いることができる。このように構成した場合であっても、上記第1の実施の形態と同等の効果を得ることができる。 As described above, the liquid crystal element for display is not limited to the transverse electric field mode such as the FFS mode as described above, and liquid crystal elements in various driving modes can be used. Even in the case of such a configuration, an effect equivalent to that of the first embodiment can be obtained.
<2.第2の実施の形態>
図12は、本発明の第2の実施の形態に係る表示装置3における額縁領域Aと有効表示領域Bとの境界付近の概略断面構成を表すものである。なお、上記第1の実施の形態の表示装置1と同様の構成要素については、同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
<2. Second Embodiment>
FIG. 12 shows a schematic cross-sectional structure near the boundary between the frame area A and the effective display area B in the
本実施の形態の表示装置3における表示パネル3Aでは、有効表示領域Bにおいて、各色のカラーフィルタ22R,22G,22Bに対向して、フォトセンサ12B(第1〜第3の光検出素子)が配置されている。そして、これら各色のカラーフィルタ22R,22G,22Bと、それらに対向する各フォトセンサ12Bとの間にそれぞれ、第1の実施の形態説明した赤外遮光スペーサ50が選択的に配設されている。
In the
また、本実施の形態では、第1の実施の形態で説明したバックライト駆動部71の代わりに、画像生成部72が設けられている。この画像生成部72は、外光L0または表示光の反射光を検出することにより得られたフォトセンサ12Bの各出力に基づいて、カラー画像を生成するものである。なお、その他の構成については、第1の実施の形態の表示装置1と同様の構成となっている。
In this embodiment, an
このような構成により表示装置3は、カラー画像センサまたはカラースキャナとして機能するようになっている。
With such a configuration, the
ところで、例えば図13に示したように、カラーフィルタ22R,22G,22Bはそれぞれ、赤外光LIRを透過してしまっている。そこで、本実施の形態の表示装置3では、上記したように、各色のカラーフィルタ22R,22G,22Bと、それらに対向する各フォトセンサ12Bとの間にそれぞれ、赤外遮光スペーサ50が選択的に配設されている。したがって、第1の実施の形態と同様の作用により、表示光への悪影響が抑えられつつ、各フォトセンサ12Bによる赤外光LIRの検出が低減または回避される。
Incidentally, for example, as shown in FIG. 13, the
以上のように本実施の形態では、このような赤外遮光スペーサ50を選択的に配設するようにしたので、カラー画像センサの光源として外光L0を用いた場合であっても、赤外光LIRの影響による色劣化を防ぐことが可能となる。
As described above, in the present embodiment, such an infrared
また、カラースキャナとして利用する際には、バックライト40の光源として強度の強いXeフラッシュランプ等を用いた場合であっても、バックライト光の赤外光成分に起因した色劣化を防ぐことが可能となる。
Further, when used as a color scanner, even when a strong Xe flash lamp or the like is used as a light source of the
<3.第3の実施の形態>
図14は、本発明の第3の実施の形態に係る表示装置4における額縁領域Aと有効表示領域Bとの境界付近の概略断面構成を表すものである。なお、上記第1・第2の実施の形態の表示装置と同様の構成要素については、同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
<3. Third Embodiment>
FIG. 14 shows a schematic cross-sectional configuration in the vicinity of the boundary between the frame area A and the effective display area B in the
本実施の形態の表示装置4における表示パネル4Aは、TFT基板10Cと、CF基板20Cとを備えている。
The
TFT基板10Cでは、額縁領域Aにおいて、各色のカラーフィルタ22R,22G,22Bに対向して、フォトセンサ12B(第1〜第3の光検出素子)が配置されている。そして、これら各色のカラーフィルタ22R,22G,22Bと、それらに対向する各フォトセンサ12Bとの間にそれぞれ、赤外遮光スペーサ50が選択的に配設されている。
In the TFT substrate 10C, the
一方、CF基板20Cでは、額縁領域Aにおいて、外光L0および表示光をそれぞれ反射することが可能に構成されたメタルブラック24Cが一様に設けられている。このメタルブラック24Cは、例えば金属ブラックにより構成されており、観測側は(表示画面側)映りこみ防止のために低反射処理が施される一方、TFT基板10C側は金属をそのまま用いて高反射率を有するようになっている。 On the other hand, in the CF substrate 20C, the metal black 24C configured to be able to reflect the external light L0 and the display light is uniformly provided in the frame region A. The metal black 24C is made of, for example, metal black, and the observation side (display screen side) is subjected to low reflection processing to prevent reflection, while the TFT substrate 10C side uses metal as it is and is highly reflective. To have a rate.
また、本実施の形態では、第1の実施の形態と同様に、バックライト駆動部71が設けられている。ただし、本実施の形態のバックライト駆動部71(表示制御部)では、図14に示したように、表示光のうちのカラーフィルタ22R,22G,22Bを介したメタルブラック24Cでの反射光を検出することにより得られたフォトセンサ12Bの各出力を入力する。そして、このような各出力に基づいて、表示光の色バランスを制御するようになっている。すなわち、本実施の形態の表示装置3は、表示色バランスセンサを有する表示装置として機能するようになっている。
In the present embodiment, a
このような表示光の色バランス等を制御するのは、以下の理由によるものである。すなわち、液晶表示装置のバックライトとして、R,G,Bの各色のLEDを点灯するシステムを採用した場合、各色のLEDの発光効率の温度依存や寿命等により、経時的にホワイトバランスがずれてしまうことが問題となる。したがって、本実施の形態のように、R,G,Bの表示光の各色の輝度を測定し、その結果をバックライトのLEDの供給電流にフィードバックすることにより、そのような問題を低減または回避することができる。 The reason for controlling the color balance and the like of the display light is as follows. That is, when a system for lighting LEDs of each color of R, G, and B is used as a backlight of a liquid crystal display device, the white balance is shifted over time due to the temperature dependence of the luminous efficiency of each color LED and the lifetime. Is a problem. Therefore, as in the present embodiment, the luminance of each color of the R, G, B display light is measured, and the result is fed back to the supply current of the backlight LED to reduce or avoid such a problem. can do.
ここで、前述したように、カラーフィルタ22R,22G,22Bはそれぞれ、赤外光LIRを透過してしまう。そこで、本実施の形態の表示装置4では、上記したように、各色のカラーフィルタ22R,22G,22Bと、それらに対向する各フォトセンサ12Bとの間にそれぞれ、赤外遮光スペーサ50が選択的に配設されている。
Here, as described above, the
以上のように本実施の形態では、このような赤外遮光スペーサ50を選択的に配設するようにしたので、バックライト40が赤外領域の発光成分を持つ場合であっても、R,G,Bの各色の輝度を正しく測定することが可能となる。よって、表示光の色バランス等を正確に制御することが可能となる。
As described above, in the present embodiment, such an infrared
次に、上記第3の実施の形態の表示装置4の変形例(変形例2,3)について説明する。なお、上記第1〜第3の実施の形態と同様の構成要素については、同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
Next, modified examples (modified examples 2 and 3) of the
[変形例2]
図15は、変形例2に係る表示装置4Dにおける額縁領域Aと有効表示領域Bとの境界付近の概略断面構成を表すものである。本変形例の表示装置4Dにおける表示パネル4Bは、TFT基板10Dと、CF基板20Dと、バックライト駆動部71とを備えており、表示色バランスセンサを有する表示装置として機能するようになっている。上記第3の実施の形態と異なるのは、色バランスセンサとしての各フォトセンサ12Bおよびそれらに対応する赤外遮光スペーサ50がそれぞれ、額縁領域Aの代わりに有効表示領域B内に配置されている点である。また、これに伴い、メタルブラック24Cが、額縁領域Aに加え、有効表示領域B内のフォトセンサ12Bに対応する領域にも、選択的に設けられている。なお、その他の構成については、第3の実施の形態の表示装置4と同様の構成となっている。
[Modification 2]
FIG. 15 illustrates a schematic cross-sectional configuration near the boundary between the frame area A and the effective display area B in the display device 4D according to the second modification. The display panel 4B in the display device 4D of this modification includes a TFT substrate 10D, a CF substrate 20D, and a
このような構成により本変形例では、色バランスセンサとしての各フォトセンサ12Bおよびそれらに対応する赤外遮光スペーサ50をそれぞれ、有効表示領域B内に配置するようにしたので、以下のような効果が得られる。すなわち、上記第3の実施の形態における効果に加え、モバイル用液晶表示装置のように、額縁領域が限られており、額縁下ではバックライト光の分布が問題となる場合においても、額縁を拡大することなく、各色の輝度を測定することが可能になる。
With this configuration, in the present modification, the
[変形例3]
図16は、変形例3に係る表示装置4Eにおける額縁領域Aと有効表示領域Bとの境界付近の概略断面構成を表すものである。本変形例の表示装置4Eにおける表示パネル4Cは、TFT基板10Eと、CF基板20Eとを備えている。また、この表示装置4Eは、バックライト駆動部71を備えている。本実施の形態の表示装置4Eは、外光の照度を測定して表示輝度を制御すると共に、表示色バランスセンサを有する表示装置として機能するようになっている。具体的には、図14に示した第3の実施の形態の表示装置4において、額縁領域A内で、照度センサとして機能するフォトセンサ12Bに対向して、緑色のカラーフィルタ22Gおよび赤外遮光スペーサ50が設けられている。また、額縁領域A内のこの領域では、メタルブラック24Cが選択的に除去されている。なお、その他の構成については、第3の実施の形態の表示装置4と同様の構成となっている。
[Modification 3]
FIG. 16 illustrates a schematic cross-sectional configuration near the boundary between the frame area A and the effective display area B in the display device 4E according to the third modification. A
このような構成により本変形例では、そのような赤外遮光スペーサ50を額縁領域A内に配置するようにしたので、外光の照度を測定して表示光の色バランスを制御する際に、照度測定精度を向上させることができる。
With such a configuration, in this modification, such an infrared
なお、液晶表示装置に使用する3色LEDについては、赤外光成分を含まないことが多いため、外光照度センサ部分にのみ、赤外遮光スペーサを設置するようにしてもよい。 Since the three-color LED used in the liquid crystal display device often does not contain an infrared light component, an infrared light shielding spacer may be provided only in the external light illuminance sensor portion.
<4.第4の実施の形態>
図17は、本発明の第4の実施の形態に係る表示装置5における額縁領域Aと有効表示領域Bとの境界付近の概略断面構成を表すものである。なお、上記第1〜第3の実施の形態の表示装置と同様の構成要素については、同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
<4. Fourth Embodiment>
FIG. 17 shows a schematic cross-sectional configuration near the boundary between the frame area A and the effective display area B in the
[表示装置の全体構成例]
本実施の形態の表示装置5は、TFT基板10Fと、CF基板20Fとを有する表示パネル5Aを備えている。また、この表示装置5では、これまで説明したバックライト40の代わりに、バックライト40Fが設けられている。さらに、表示装置5は、後述する受光駆動部73、画像処理部74および物体情報演算部75を備えている。このような構成により表示装置5は、表示パネル5Aに近接する物体の位置、形状または大きさの少なくとも1つを含む物体情報を取得する光学式のタッチパネルとして機能するようになっている。
[Example of overall configuration of display device]
The
バックライト4Fは、表示パネル5Aを照明する光源であり、その光出射面が、有効表示領域Bおよび額縁領域Aの全面に向かい合うように配置されている。バックライト40Fは、可視光L2に加えて非可視光(赤外光LIR)を出射させるようになっている。すなわち、CF基板20Fの表示面側から、可視光L2からなる表示光と共に、赤外光LIRからなる物体検出用の検出光が出射されるように構成されている。
The
なお、このような非可視光(赤外光LIR)は、可視光以外の光、すなわち人間の目に感度がある波長域(例えば380nm〜780nm)以外の波長の光であり、ここでは可視光より長波長側の赤外光を用いている。赤外光としては、Siフォトダイオードの感度とマッチングする近赤外領域(780nm〜1100nm)の光を用いることが望ましい。表示パネル5Aの両面に設けられた偏光板17,25は、可視および近紫外領域においては偏光特性を有する一方、近赤外領域においては偏光特性が失われるため、検出光量の低減を抑制することができ、また画像光にも依存しないからである。すなわち、本実施の形態のように、偏光板を必要とする液晶素子を用いた場合には、非可視光として近赤外光を用いることが望ましい。
Note that such invisible light (infrared light LIR) is light other than visible light, that is, light having a wavelength other than a wavelength range sensitive to human eyes (for example, 380 nm to 780 nm). Here, visible light is used. Infrared light on the longer wavelength side is used. As infrared light, it is desirable to use light in the near infrared region (780 nm to 1100 nm) that matches the sensitivity of the Si photodiode. The
図18は、バックライト40Fの断面構成を模式的に表したものである。このように、バックライト40Fは、例えば、平板状の導光板41の両端位置に、赤外光LIRを発する赤外光源42Aと、可視光L2を発する可視光源42Bとを配設したものである。赤外光源42Aおよび可視光源42Bとしては、それぞれ例えばLEDなどを用いることができる。このような構成により、赤外光源42Aから発せられた赤外光LIRと、可視光源42Bから発せられた可視光L2は、それぞれ導光板41内を伝播したのち、TFT基板10側の一面から取り出されるようになっている。
FIG. 18 schematically shows a cross-sectional configuration of the
TFT基板10Fでは、有効表示領域Bにおいて、2種類のフォトセンサ12B1,12B2が設けられている。これらのフォトセンサのうち、フォトセンサ(メインセンサ;主検出素子)12B1は、後述する赤外透過ブラック23に対応する領域に配置されている。一方、フォトセンサ(補助センサ;補助検出素子)12B2は、青色のカラーフィルタ22Bに対応する領域の一部(ここでは、1つおき)、すなわち、後述する赤外遮光スペーサ50Bに対応する領域に配置されている。なお、本実施の形態では、フォトセンサ12B1,12B2としては、図5に示した赤外光に対応する領域S(1.0eV〜1.6eV)に感度を有するポリシリコン(粒径:数10μm以上)やマイクロシリコン(粒径:数10nm以上)を用いることが望ましい。
In the
(メインセンサ12B1,補助センサ12B2の配置構成例)
ここで、図19および図20を参照して、表示パネル5Aの有効表示領域Bにおける各画素の詳細構成例について説明する。図19は、表示パネル5Aの有効表示領域B内の画素配置例を平面図で模式的に表したものである。図20は、表示パネル5Aの有効表示領域B内のメインセンサ12B1および補助センサ12B2の配置例を平面図で模式的に表したものである。
(Example of arrangement of main sensor 12B1 and auxiliary sensor 12B2)
Here, a detailed configuration example of each pixel in the effective display area B of the
図19に示したように、有効表示領域B内の画素51は、表示画素51RGBと、2種類のフォトセンサ12B1,12B2が配置された撮像画素(受光部)とから構成されている。表示画素51RGBは、赤(R)用の表示画素51Rと、緑(G)用の表示画素51Gと、青(B)用の表示画素51Bとから構成されている。また、撮像画素は、メインセンサ配置領域521と、補助センサ配置領域522とから構成されている。なお、図19では、1つの表示画素51RGBに対して1つのセンサ配置領域が設けられているが、複数の表示画素51RGBに対して1つのセンサ配置領域が設けられているようにしてもよい。
As shown in FIG. 19, the
このようなメインセンサ12B1(メインセンサ配置領域521)および補助センサ12B2(補助センサ配置領域522)はそれぞれ、図20(A),(B)に示したように、有効表示領域B内において、1対1の割合で交互に配置されているのが好ましい。ただし、メインセンサ12B1の数よりも補助センサ12B2の数が少なくなるように配置してもよい。この場合、補助センサ12B2からの出力信号に対して補間処理を行う必要があるため、処理が複雑化すると共に、信号やアプリケーションの種類によっては検出漏れが問題にならないかを配慮する必要がある。なお、図20では、説明上の便宜のため、表示画素31RGBについては図示を省略している。 Such main sensor 12B1 (main sensor arrangement area 521) and auxiliary sensor 12B2 (auxiliary sensor arrangement area 522) are each within the effective display area B as shown in FIGS. 20 (A) and 20 (B). It is preferable that they are alternately arranged at a ratio of one to one. However, you may arrange | position so that the number of auxiliary sensors 12B2 may become smaller than the number of main sensors 12B1. In this case, since it is necessary to perform interpolation processing on the output signal from the auxiliary sensor 12B2, it is necessary to consider whether detection omission becomes a problem depending on the type of signal and application as well as the processing becomes complicated. In FIG. 20, the display pixels 31RGB are not shown for convenience of explanation.
CF基板20Fでは、有効表示領域Bにおいて、カラーフィルタ22と同層において、メインセンサ12B1に対応する領域に、赤外透過ブラック23が設けられている。この赤外透過ブラック23(赤外透過層)は、図17に示したように、可視光L2を遮断する一方、赤外光LIRを透過させるものである。但し、可視光L2を完全に遮断していなくとも、赤外光LIRを選択的に透過させるように構成されていればよい。
In the
(赤外光透過ブラック23)
この赤外光透過ブラック23は、例えば感光性を有するレジスト材料に、特定の波長領域の光を選択的に透過、遮断する顔料を分散させた顔料分散レジストを用いることができる。レジスト材料としては、アクリル系、ポリイミド系、ノボラック系等が挙げられる。顔料としては、製造プロセスにおいて耐熱性および耐光性を有し、カラーフィルタなどに使用される顔料分散レジストで、近赤外光を透過する性質を有するものが挙げられる。具体的には、赤色(Red)、黄色(Yellow)、橙色(Orange)を示すアゾ顔料、青色(Blue)、緑色(Green)を示すフタロシアニン顔料、および紫色(Violet)を示すジオキサジン顔料などのうち、少なくとも一種を含むものである。あるいは、カラーフィルタとして用いられているR,G,Bのカラーフィルタを2層以上重ねることにより実現することも可能である。このような顔料分散レジストは、基板21上に塗布したのち、露光、現像、ベーク等のプロセスを経ることにより形成することができる。
(Infrared light transmission black 23)
As the infrared light transmitting black 23, for example, a pigment dispersion resist in which a pigment that selectively transmits and blocks light in a specific wavelength region is dispersed in a photosensitive resist material can be used. Examples of the resist material include acrylic, polyimide, and novolak. Examples of the pigment include a pigment-dispersed resist that has heat resistance and light resistance in a manufacturing process and has a property of transmitting near-infrared light. Specifically, among azo pigments showing red, yellow and orange, phthalocyanine pigments showing blue and green, and dioxazine pigments showing purple (Violet) Including at least one kind. Alternatively, it can be realized by overlapping two or more layers of R, G, B color filters used as color filters. Such a pigment-dispersed resist can be formed by applying on the
図21は、赤外光透過ブラック23の透過特性の一例を表すものである。ここでは、赤外光LIRを発する光源として、発光中心波長850nmの近赤外LEDを用いている。また、この赤外光透過ブラック23では、アクリル系感光レジストに、銅フタロシアニン化合物(青、緑)およびアゾ顔料(赤)化合物有機顔料を分散させた顔料分散レジストを用いている。このようにして作製した赤外光透過ブラック23では、図21に示したように、わずかながらに可視光L2が透過しているものの、赤外光LIRが選択的に透過していることがわかる。
FIG. 21 shows an example of the transmission characteristics of the infrared
(光源および受光センサにおける波長領域の構成例)
次に、図22および図23を参照して、光源およびフォトセンサにおける波長領域の構成例について説明する。図22は、検出用光源(バックライト40Fにおける赤外光源42A)の発光波長領域(図22(A))と、メインセンサ12B1および補助センサ12B2の検出波長領域(図22(B),(C))との関係の一例を表したものである。
(Configuration example of wavelength region in light source and light receiving sensor)
Next, a configuration example of the wavelength region in the light source and the photosensor will be described with reference to FIGS. 22 shows the emission wavelength region (FIG. 22A) of the detection light source (infrared
まず、図22(B)中の符号G21で示したように、メインセンサ12B1では、受光波長領域が、波長λ1以上の長波長側の波長領域となっている。これは、図17に示したように、メインセンサ12B1に対応する領域に、赤外光LIRを透過して可視光L2を遮断する赤外透過ブラック23が選択的に配設されているためである。したがって、このメインセンサ12B1は、図22(A)中の符号G1で示した、検出用の赤外光LIRの波長領域Δλ23(波長λ2〜波長λ3の波長領域)を受光波長領域として含んでおり、物体検出用のフォトセンサとして機能するようになっている。 First, as indicated by reference numeral G21 in FIG. 22B, in the main sensor 12B1, the light reception wavelength region is a wavelength region on the long wavelength side of the wavelength λ1 or more. This is because, as shown in FIG. 17, an infrared transmission black 23 that transmits infrared light LIR and blocks visible light L2 is selectively provided in a region corresponding to the main sensor 12B1. is there. Therefore, the main sensor 12B1 includes the wavelength region Δλ23 (wavelength region of wavelengths λ2 to λ3) of the infrared light LIR for detection indicated by the symbol G1 in FIG. It functions as a photosensor for object detection.
一方、図22(C)中に符号G31で示したように、補助センサ12B2では、受光波長領域が、波長λ2以下の短波長側の波長領域となっている。これは、図17に示したように、補助センサ12B2に対応する領域に、赤外遮光スペーサ50Bが選択的に配設されているためである。したがって、この補助センサ12B2では、検出用の赤外光LIRの波長領域Δλ23における受光感度が、メインセンサ12B1よりも低くなっている(ここでは、検出用の赤外光LIRの波長領域Δλ23における受光感度が0(ゼロ)となっている)。これにより、補助センサ12B2は、後述する偽信号の検出用のフォトセンサとして機能するようになっている。なお、ここでは、波長領域Δλ12(波長λ1〜波長λ2の波長領域)は、メインセンサ12B1および補助センサ12B2の両方による受光波長領域となっている。
On the other hand, as indicated by reference numeral G31 in FIG. 22C, in the auxiliary sensor 12B2, the light reception wavelength region is a wavelength region on the short wavelength side of the wavelength λ2 or less. This is because the infrared
ここで、メインセンサ12B1は、検出用の赤外光LIRの波長領域を受光波長領域として含むようにすると共に、補助センサ12B2は、例えば可視光L2の波長領域を受光波長領域として含むようにすればよい。ただし、検出用の赤外光LIRの波長領域と、メインセンサ12B1および補助センサ12B2の受光波長領域との関係は、これには限られない。ただし、注意しなければならないのは、補助センサ12B2の受光波長領域としては、検出用の赤外光LIRの波長領域を含まないようにするのが好ましいが、メインセンサ12B1が受光可能な外光の波長に関しては、受光できるようにする。これは、後述するように、メインセンサ12B1に入射する外光L0に起因する偽信号を検出するのが、補助センサ12B2の役割だからである。 Here, the main sensor 12B1 includes the wavelength region of the infrared light LIR for detection as the light reception wavelength region, and the auxiliary sensor 12B2 includes, for example, the wavelength region of the visible light L2 as the light reception wavelength region. That's fine. However, the relationship between the wavelength region of the infrared light LIR for detection and the light receiving wavelength regions of the main sensor 12B1 and the auxiliary sensor 12B2 is not limited to this. However, it should be noted that the light receiving wavelength region of the auxiliary sensor 12B2 preferably does not include the wavelength region of the infrared light LIR for detection, but external light that can be received by the main sensor 12B1. With respect to the wavelength of, the light can be received. This is because, as will be described later, the role of the auxiliary sensor 12B2 is to detect a false signal caused by the external light L0 incident on the main sensor 12B1.
なお、メインセンサ12B1の受光波長領域は、図22(B)中の符号G22で示したものであってもよく、同様に補助センサ12B2の受光波長領域は、図22(C)中の符号G32で示したものであってもよい。この場合、波長領域Δλ12(波長λ1〜波長λ2の波長領域)および波長領域Δλ34(波長λ3〜波長λ4の波長領域)が、メインセンサ12B1および補助センサ12B2の両方による受光波長領域となる。 The light receiving wavelength region of the main sensor 12B1 may be the one indicated by the symbol G22 in FIG. 22B. Similarly, the light receiving wavelength region of the auxiliary sensor 12B2 is the symbol G32 in FIG. 22C. It may be shown by. In this case, the wavelength region Δλ12 (wavelength region of wavelength λ1 to wavelength λ2) and the wavelength region Δλ34 (wavelength region of wavelength λ3 to wavelength λ4) are light reception wavelength regions by both the main sensor 12B1 and the auxiliary sensor 12B2.
また、図22では、図23(A)に示したように、波長領域Δλ12(波長λ1〜波長λ2の波長領域)や波長領域Δλ34(波長λ3〜波長λ4の波長領域)が、メインセンサ12B1および補助センサ12B2の両方による受光波長領域となっている。しかしながら、例えば図23(B)に示したように、メインセンサ12B1の受光波長領域と、補助センサ12B2の受光波長領域とが、互いに分離しているようにしてもよく、このようにするのが好ましいといえる。 In FIG. 22, as shown in FIG. 23A, the wavelength region Δλ12 (wavelength region of wavelength λ1 to wavelength λ2) and the wavelength region Δλ34 (wavelength region of wavelength λ3 to wavelength λ4) are connected to the main sensor 12B1 and It is a light receiving wavelength region by both of the auxiliary sensors 12B2. However, for example, as shown in FIG. 23B, the light receiving wavelength region of the main sensor 12B1 and the light receiving wavelength region of the auxiliary sensor 12B2 may be separated from each other. It can be said that it is preferable.
(受光駆動部73,画像処理部74,物体情報演算部75)
図17に示した受光駆動部73は、表示パネル5Aの各フォトセンサ12B1,12B2から受光信号が得られるように(物体を撮像するように)、この表示パネル5Aの受光駆動を行うものである。
(Light receiving
The light
画像処理部74は、受光駆動部73からの出力(受光信号)に対して所定の画像処理(画像生成処理)を行うことにより、後述する合成画像を生成するようになっている。また、生成された合成画像は、例えばフレーム単位でフレームメモリ(図示せず)に蓄積され、撮像画像として物体情報演算部75へ出力されるようになっている。なお、そのような画像生成処理の詳細については、後述する。
The image processing unit 74 generates a composite image, which will be described later, by performing predetermined image processing (image generation processing) on the output (light reception signal) from the light
物体情報演算部75は、画像処理部74から出力される撮像画像(合成画像)に基づいて所定の画像処理(演算処理)を行い、近接物体に関する物体情報(位置座標データ、物体の形状や大きさに関するデータなど)を検出し、取得するものである。なお、この検知する処理の詳細については後述する。
The object
[表示装置の作用・効果]
続いて、上記表示装置5の作用および効果について説明する。
[Operation and effect of display device]
Next, the operation and effect of the
(物体情報取得の際の基本動作)
まず、図17を参照して、表示装置5における物体情報取得の際の基本動作について説明する。なお、表示装置5における表示動作については、これまで説明した表示装置と同様であるため、説明を省略する。
(Basic operation when acquiring object information)
First, with reference to FIG. 17, the basic operation when acquiring object information in the
この表示装置5では、バックライト40Fから出射された可視光L2に基づいて、有効表示領域Bにおいて画像が表示される。一方、バックライト40Fからの赤外光LIRは、偏光板17、TFT基板10F、液晶層30、CF基板20Fおよび偏光板25を順に透過する。なお、このとき、赤外光LIRは、液晶層30、カラーフィルタ22および赤外光透過ブラック23によって遮断されることなく、通過する。
In the
ここで、例えば指などの物体(図17中に図示せず)が、表示パネル5Aの上面(偏光板25の上面)に置かれる(接触する)と、偏光板25の上方へ出射された赤外光LIRは、この物体の表面において拡散反射される。この反射光(外光を含む)L3が、TFT基板10Fに配設されたフォトセンサ(メインセンサ,補助センサ)12B1,12B2によって受光されることにより、受光駆動部73は、この物体の光強度分布についての情報を取得する。具体的には、受光駆動部73は、1フレーム分の画素の受光信号を蓄積し、撮像画像として画像処理部74へ出力する。そして、画像処理部74において後述する所定の画像処理が行われたのち、物体情報演算部75では、そのような画像処理後の撮像画像に基づいて物体の重心座標を算出することにより、その物体の位置を判定する。これにより、画像処理後の撮像画像に基づいて、近接物体に関する情報(位置座標データ、物体の形状や大きさに関するデータなど)が取得される。
Here, for example, when an object such as a finger (not shown in FIG. 17) is placed on (in contact with) the upper surface of the
(差分画像位置判定処理の際の基本動作)
次に、図24〜図28を参照して、受光駆動部73、画像処理部74および物体情報演算部75による、差分画像を利用した位置判定処理(差分画像位置判定処理)の際の基本動作について説明する。図24は、この差分画像位置判定処理を流れ図で表したものであり、図25は、この差分画像位置判定処理の一部をタイミング図で表したものである。図25において、(A)はバックライト40Fのオン・オフ状態を、(B)はセンサ出力信号の読み取り(スキャン)タイミングを、(C)はセンサ出力信号の波形を、(D)は画像処理の状態を、それぞれ示している。また、タイミングt0は、ONスキャン完了時かつOFF積算開始時を、タイミングt1は、OFF積算完了時かつOFFスキャン開始時を、タイミングt2は、OFFスキャン完了時かつON積算開始時を、それぞれ示している。また、タイミングt3は、ON積算完了時かつONスキャン開始時を、タイミングt4は、オンスキャン完了時かつ差分画像位置判定処理開始時を、タイミングt5は、差分画像位置判定処理完了時を、それぞれ示している。
(Basic operations for differential image position determination processing)
Next, with reference to FIGS. 24 to 28, basic operations in the position determination process (difference image position determination process) using the difference image by the light receiving
まず、差分画像位置判定処理の際には、図25に示したように、各表示1フレーム期間の前半期間において、バックライト40Fの赤外光源42Aが消灯(オフ)状態となり、検出用の赤外光LIRが出射されない。一方、各表示1フレーム期間の後半期間では、赤外光源42Bが点灯(オン)状態となり、検出用の赤外光LIRが出射される。すなわち、各表示1フレーム期間の前半期間は、表示装置5から検出用の赤外光LIRが出射されない無光期間(オフ期間)である一方、各表示1フレーム期間の後半期間は、表示装置5から検出用の赤外光LIRが出射される有光期間(オン期間)となっている。これらのタイミングは、受光駆動部73から出力される表示と同期した信号が、表示パネル5AにおけるTFT基板10F上に存在する、センサゲート131のゲート線およびセンサ信号線136(図4参照)へ供給されることにより、制御される。
First, in the differential image position determination process, as shown in FIG. 25, in the first half period of each
まず、表示1フレーム期間の前半期間であるオフ期間において、表示パネル5A内のフォトセンサ12B1,12B2に、物体の反射光L3(=可視光L2)および外光L0に基づく光が入射し、P+ドープ層132Aに接続された補助容量の電位変化として蓄積される(図25のタイミングt0〜t1の期間)。次に、この補助容量電位が、読み出し回路(図示せず)を介してセンサゲートラインごとに順次読み出され(図25のタイミングt1〜t2の期間)、オフ期間での物体の撮像画像であるオフ画像Aoff(影画像)が取得される(図24のステップS11)。
First, in the off period, which is the first half of the
次に、同様に、表示1フレーム期間の後半期間であるオン期間において、表示パネル5A内のフォトセンサ12B1,12B2に、物体の反射光L3(=可視光L2+赤外光LIR)および外光L0に基づく光が入射し、P+ドープ層132Aに接続された補助容量の電位変化として蓄積される(図25のタイミングt2〜t3の期間)。次に、この補助容量電位が、読み出し回路(図示せず)を介してセンサゲートラインごとに順次読み出され(図25のタイミングt3〜t4の期間)、オン期間での物体の撮像画像であるオン画像Bon(反射光利用画像)が取得される(図24のステップS12)。
Next, similarly, in the ON period which is the latter half of the
次に、画像処理部74は、このオン画像Bonとオフ画像Aoffとの差分画像Cを生成する(図24のステップS13)。 Next, the image processing unit 74 generates a difference image C between the on image Bon and the off image Aoff (step S13 in FIG. 24).
次に、物体情報演算部75は、生成された差分画像Cに基づいて、重心を判定する演算処理を行い(ステップS14)、接触(近接)中心の特定を行う(ステップS15、図25タイミングt4〜t5の期間)。この際、物体情報演算部75では、差分画像Cに基づいて、物体の重心座標Gを算出する。
Next, the object
具体的には、差分画像Cの画像信号(デジタル)において、図26に示すようにある閾値以上の値を持つ領域を2値化する。この2値化後の差分画像からノイズ除去を行った後、中心座標のx、y値のそれぞれの平均値を算出することにより、物体の重心座標Gを算出する。例えば、x座標群が(4,3,4,5,2,3,4,5,6,3,4,5,4)、y座標群が4,3,4,5,2,3,4,5,6,3,4,5,4)である場合には、これらの中心座標は(x,y)=(4,4)となり、これが重心座標Gとなる。このようにして、物体の位置が判定される。 Specifically, in the image signal (digital) of the difference image C, an area having a value equal to or larger than a certain threshold value is binarized as shown in FIG. After removing noise from the binarized difference image, the center-of-gravity coordinates G of the object are calculated by calculating the average value of the x and y values of the center coordinates. For example, the x coordinate group is (4, 3, 4, 5, 2, 3, 4, 5, 6, 3, 4, 5, 4), and the y coordinate group is 4, 3, 4, 5, 2, 3, In the case of 4, 5, 6, 3, 4, 5, 4), these center coordinates are (x, y) = (4, 4). In this way, the position of the object is determined.
また、物体情報演算部75において、差分画像Cに基づいて、物体の接触面積を算出するようにしてもよい。例えば、差分画像Cにおける強度分布から、所定のスレッショルド以上の値を示すフォトセンサ12B1,12B2を特定することで、特定したフォトセンサ12B1,12B2の数や設置間隔等から、接触面積を求めることが可能である。このようにして算出された接触面積に関する情報は、接触している物体が指なのかペンなのかを判定することに利用することができる。また、接触面積が所定の基準値を大幅に上回る場合などに、指やペンなどによるタッチ入力ではないと判定するようなアプリケーションにも利用することができる。例えば、ポケットや鞄などに収納した場合や、表示装置5が携帯電話機として用いられる場合においてディスプレイ部分に耳を近づけた場合等の誤入力を防止することができる。
Further, the object
このようにして、差分画像位置判定処理では、検出用の赤外光LIRを利用したオン画像Bonと、検出用の赤外光LIRを利用しないで外光L0を利用したオフ画像Aoffとの差分画像Cに基づいて、物体情報の取得処理(位置判定処理)がなされる。これにより、外光L0の影響が除去されたうえで、物体の検出がなされる。また、このような外光除去と同時に、フォトセンサ12B1,12B2の特性ばらつき等に起因した固定ノイズの除去も可能となる。 In this way, in the differential image position determination process, the difference between the on image Bon using the detection infrared light LIR and the off image Aoff using the external light L0 without using the detection infrared light LIR. Based on the image C, object information acquisition processing (position determination processing) is performed. Thereby, the object is detected after the influence of the external light L0 is removed. Simultaneously with such external light removal, it is possible to remove fixed noise caused by variations in characteristics of the photosensors 12B1 and 12B2.
具体的には、例えば図27(A)に断面図で示したように、入射する外光L0が強い場合には、オン期間での受光出力電圧Von1は、図27(B)に示したようになる。すなわち、物体(指)fで触れた個所以外では、外光L0の明るさに対応した電圧値Vaとなる一方、指fで触れた個所では、そのときに触れた指fの表面で、バックライト40Fからの光を反射させる反射率に対応した電圧値Vbに低下する。これに対して、オフ期間での受光出力電圧Voff1は、指fで触れた個所以外では、外光L0の明るさに対応した電圧値Vaとなる点は同じであるが、指fで触れた個所では、外光L0が遮断された状態であり、非常にレベルの低い電圧値Vcとなる。 Specifically, for example, as shown in the cross-sectional view of FIG. 27A, when the incident external light L0 is strong, the received light output voltage Von1 in the on period is as shown in FIG. become. That is, the voltage value Va corresponds to the brightness of the external light L0 except for the part touched by the object (finger) f. On the other hand, at the part touched by the finger f, the surface of the finger f touched at that time is back. The voltage decreases to a voltage value Vb corresponding to the reflectance for reflecting the light from the light 40F. On the other hand, the light reception output voltage Voff1 in the off period is the same in that the voltage value Va corresponds to the brightness of the external light L0 except where it is touched with the finger f. In the place, the external light L0 is blocked, and the voltage value Vc is very low.
また、図28(A)に断面図で示したように、入射する外光L0が弱い(ほとんどない)状態では、オン期間での受光出力電圧Von2は、図28(B)に示したようになる。すなわち、指fで触れた個所以外では、外光L0がないために非常にレベルの低い電圧値Vcとなる一方、指fで触れた個所では、そのときに触れた指fの表面で、バックライト40Fからの光を反射させる反射率に対応した電圧値Vbに上昇する。これに対して、オフ期間での受光出力電圧Voff2は、指fで触れた個所とそれ以外の個所のいずれでも、非常にレベルの低い電圧値Vcのままで変化がない。 In addition, as shown in the cross-sectional view of FIG. 28A, in the state where the incident external light L0 is weak (almost), the received light output voltage Von2 in the on period is as shown in FIG. Become. That is, the voltage value Vc is very low because there is no external light L0 except at the position touched by the finger f. On the other hand, at the position touched by the finger f, the back surface is touched by the surface of the finger f touched at that time. The voltage rises to a voltage value Vb corresponding to the reflectivity for reflecting the light from the light 40F. On the other hand, the received light output voltage Voff2 during the off period remains at a very low voltage value Vc at both the part touched by the finger f and the other part and remains unchanged.
このように、図27および図28を比較すると分かるように、指fが接触していない個所では、外光L0がある場合とない場合とで、受光出力電圧が大きく異なる。ところが、指fが接触している個所では、外光L0の有無に関係なく、オン期間での電圧値Vbとオフ期間での電圧値Vcとが、ほぼ同じような状態となる。 As can be seen from a comparison of FIGS. 27 and 28, the light receiving output voltage is greatly different between the case where the finger f is not in contact and the case where the external light L0 is present. However, the voltage value Vb during the on period and the voltage value Vc during the off period are substantially the same regardless of the presence or absence of the external light L0 where the finger f is in contact.
(物体が移動している場合等における差分画像位置判定処理)
次に、図29〜図35を参照して、本発明の特徴的部分の1つである、物体が移動している場合等における差分画像位置判定処理について、比較例と比較しつつ説明する。
(Differential image position determination processing when the object is moving)
Next, with reference to FIG. 29 to FIG. 35, the difference image position determination process in the case where the object is moving, which is one of the characteristic parts of the present invention, will be described in comparison with a comparative example.
まず、図29および図30に示した比較例では、図29中の矢印で示したように、表示パネル5Aの有効表示領域B上で物体が移動している状態のとき、ハロゲン光や太陽光のように、外光L0が赤外光成分を有する場合、以下の問題が生じる。すなわち、オフ画像Aoff101における受光出力信号Voff(A101)とオン画像Bon101における受光出力信号Von(B101)との間で、物体に対応する部分に位置ずれが生じている。これにより、2つの画像Aoff101,Bon101の差分画像C101(=Bon101−Aoff101)およびその受光出力信号V(C101)(=Von(B101)−Voff(A101))において、物体の位置に対応する本来の信号の他に、別の位置に偽信号F101が生じる。よって、このような偽信号F101の存在により、物体を安定して検出するのが困難となってしまう。
First, in the comparative example shown in FIG. 29 and FIG. 30, when the object is moving on the effective display area B of the
これに対して本実施の形態では、物体情報演算部75は、メインセンサ12B1により得られる撮像画像と、補助センサ12B2により得られる撮像画像とに基づく合成画像を用いて、物体情報を取得する。具体的には、画像処理部74は、オン画像Bonとオフ画像Aoffとの差分画像C(=Bon−Aoff)を、メインセンサ12B1および補助センサ12B2のそれぞれに対応して生成する。すなわち、メインセンサ12B1でのオン画像MBonとオフ画像MAoffとの差分画像MC(=MBon−MAoff;第1の差分画像)と、補助センサ12B2でのオン画像HBonとオフ画像HAoffとの差分画像HC(=HBon−HAoff;第2の差分画像)とを、それぞれ生成する。そして、物体情報演算部75は、このメインセンサ12B1における差分画像MCと、補助センサ12B2における差分画像HCとに基づく合成画像Fを用いて、物体情報を取得する。
In contrast, in the present embodiment, the object
より具体的には、メインセンサ12B1による撮像画像では、例えば図31および図32に示したようにして、差分画像MCが生成される。すなわち、外光L0が、メインセンサ12B1に感度がある波長領域の光を含んでいるとき(例えば、波長領域Δλ23を含む光、ハロゲンランプ、太陽光等が入射したとき)、物体が表示パネル5A上で動いている場合、差分画像MCでは、比較例と同様に、物体の検出信号の他に、影画像が動くことに由来する偽信号F101が発生する。言い換えると、画像MAoff,MBonの差分画像MCおよびその受光出力信号V(MC)(=Von(MB)−Voff(MA))において、物体の位置に対応する本来の信号の他に、別の位置に偽信号F101が生じる。
More specifically, in the image captured by the main sensor 12B1, for example, as shown in FIGS. 31 and 32, the difference image MC is generated. That is, when the external light L0 includes light in a wavelength region sensitive to the main sensor 12B1 (for example, when light including a wavelength region Δλ23, a halogen lamp, sunlight, or the like is incident), the object is displayed on the
一方、補助センサ12B2による撮像画像では、例えば図33および図34に示したようにして、差分画像HCが生成される。まず、補助センサ12B2では、検出用の赤外光LIRの波長領域における受光感度がメインセンサ12B1よりも低くなっている(ここでは、0となっている)。そのため、差分画像HCでは、メインセンサ12B1の場合と同様に偽信号F101が発生する一方、物体の検出信号の発生が抑えられる(ここでは、回避される)。言い換えると、画像HAoff,HBonの差分画像HCおよびその受光出力信号V(HC)(=Von(HB)−Voff(HA))において、偽信号F101が発生する一方、物体の位置に対応する本来の信号の発生が抑えられる(ここでは、回避される)。 On the other hand, in the image captured by the auxiliary sensor 12B2, for example, as shown in FIGS. 33 and 34, the difference image HC is generated. First, in the auxiliary sensor 12B2, the light receiving sensitivity in the wavelength region of the infrared light LIR for detection is lower than that of the main sensor 12B1 (here, 0). Therefore, in the difference image HC, the false signal F101 is generated as in the case of the main sensor 12B1, while the generation of the object detection signal is suppressed (in this case, avoided). In other words, the false signal F101 is generated in the difference image HC between the images HAoff and HBon and the received light output signal V (HC) (= Von (HB) −Voff (HA)), while the original image corresponding to the position of the object is generated. Generation of signals is suppressed (in this case, avoided).
次に、画像処理部74は、例えば図35に示したように、補助センサ12B2により得られる差分画像HCに基づいて、所定のマスク画像Eを生成する。また、画像処理部74は、メインセンサ12B1により得られる差分画像MCと、生成されたマスク画像Eとの論理積を取ることにより、これらの合成画像Fを生成する。そして、物体情報演算部75は、この合成画像Fを用いて物体情報を取得する。この際、画像処理部74は、差分画像HCに対し、例えば2値化処理および画像反転処理を施すことにより、マスク画像Eを生成することができる。具体的には、2値化処理としては、差分画像HCの中で、ある値(閾値)以上の受光信号を偽信号とみなし、偽信号の部分をマスクする画像に変換するようにすればよい。
Next, the image processing unit 74 generates a predetermined mask image E based on the difference image HC obtained by the auxiliary sensor 12B2, for example, as shown in FIG. Further, the image processing unit 74 generates these composite images F by taking a logical product of the difference image MC obtained by the main sensor 12B1 and the generated mask image E. Then, the object
ここで、閾値以上の信号を偽信号とするのは、パネルに乗ったノイズの影響を排除することと、補助センサ12B2の性能によっては、完全に分光特性が分離できず、わずかに検出信号が補助センサ12B2側の差分画像HCにも現れることがあるからである。この補助センサ12B2への検出信号の漏れこみを最小限にするのが、本方式の性能を向上することとなる。具体的には、検出用の赤外光LIRの波長領域Δλ23を限定すると共に、補助センサ12B2では、検出用の赤外光LIRの波長領域Δλ23に対する感度をできる限り低く設計する。また、補助センサ12B2は外光L0により発生する偽信号を検出するものであるため、外光L0に対する感度を、検出用の赤外光LIRの波長感度より相対的に高めることで、性能を上げることにつながる。このような性能を実現するうえで、本発明の赤外遮光スペーサは、有効な役割を果たす。 Here, the signal exceeding the threshold is set as a false signal because the spectral characteristics cannot be completely separated depending on the effect of noise on the panel and the performance of the auxiliary sensor 12B2, and the detection signal is slightly This is because the difference image HC on the auxiliary sensor 12B2 side may also appear. Minimizing the leakage of the detection signal to the auxiliary sensor 12B2 improves the performance of this method. Specifically, the wavelength region Δλ23 of the infrared light LIR for detection is limited, and the auxiliary sensor 12B2 is designed to have as low a sensitivity as possible to the wavelength region Δλ23 of the infrared light LIR for detection. Further, since the auxiliary sensor 12B2 detects a false signal generated by the external light L0, the sensitivity is improved by increasing the sensitivity to the external light L0 relative to the wavelength sensitivity of the infrared light LIR for detection. It leads to things. In realizing such performance, the infrared light shielding spacer of the present invention plays an effective role.
なお、このようなマスク画像Eを用いて合成画像Fを生成する方法の他に、例えば、差分画像MCと差分画像HCとの差分画像(=MC−HC)を、合成画像Fとして用いるようにしてもよい。 In addition to the method of generating the composite image F using such a mask image E, for example, a difference image (= MC−HC) between the difference image MC and the difference image HC is used as the composite image F. May be.
このようにして、メインセンサ12B1により得られる差分画像MCと、補助センサ12B2により得られる差分画像HCとに基づく合成画像Fを用いて、物体情報が取得される。これにより、例えば物体が表示パネル5Aの有効表示領域B上で動いているような場合であっても、合成画像Fにおける偽信号の発生が抑えられる(または回避される)。
In this way, object information is acquired using the composite image F based on the difference image MC obtained by the main sensor 12B1 and the difference image HC obtained by the auxiliary sensor 12B2. Thereby, for example, even when an object is moving on the effective display area B of the
以上のように本実施の形態では、表示パネル5Aの有効表示領域B内に、近接物体を検出するための赤外光LIRの波長領域Δλ23を受光波長領域として含む複数のメインセンサ12B1を設けている。また、この検出用の赤外光LIRの波長領域における受光感度がメインセンサ12B1よりも低くなっている複数の補助センサ12B2を設けている。具体的には、本実施の形態では、このように、補助センサ12B2における赤外光LIRの波長領域Δλ23での受光感度を低くする手段として、補助センサ12B2上に、赤外遮光スペーサ50を選択的に配置している。このような構造により、赤外遮光材料の表示光への影響が回避されるため、赤外遮光顔料の選択肢が広がり、補助センサ12B2における波長領域Δλ23での感度をほぼゼロとすることができる。そして、本実施の形態では、メインセンサ12B1により得られる差分画像MCと、補助センサ12B2により得られる差分画像HCとに基づく合成画像Fを用いて、近接物体の物体情報を取得するようにしている。よって、例えば近接物体が表示パネル5Aの有効表示領域B上で動いているような場合であっても、合成画像Fにおける偽信号の発生を抑えることができ、使用状況によらずに物体を安定して検出することが可能となる。また、あらゆる偽信号発生パターンに対して原理的に対応することが可能であるため、全ての外光条件で良好に作動させることが可能である。
As described above, in the present embodiment, a plurality of main sensors 12B1 including the wavelength region Δλ23 of the infrared light LIR for detecting the proximity object as the light receiving wavelength region are provided in the effective display region B of the
また、本実施の形態において説明した光学式の位置検出では、物体の表面で反射した光を検出することによって行うため、抵抗式などの位置検出と異なり、表示画面やモジュール表面から物体が離れている場合でも位置検出が可能である。すなわち、物体がモジュール表面に接触している場合に限らず、近接している場合等にも、接触している場合と同様に位置検出が可能である。 In addition, since the optical position detection described in the present embodiment is performed by detecting light reflected from the surface of the object, the object moves away from the display screen or the module surface unlike the position detection such as the resistance type. The position can be detected even when it is present. That is, the position detection is possible not only when the object is in contact with the module surface, but also when the object is in proximity, as in the case of contact.
なお、本実施の形態では、メインセンサ12B1により得られる差分画像MCと、補助センサ12B2により得られる差分画像HCとに基づく合成画像Fを用いて、物体情報を取得する場合で説明したが、他の手法を用いて物体情報を取得するようにしてもよい。例えば、図36,図37に示したように、メインセンサ12B1におけるオン画像MBon(第1のオン画像)と、補助センサ12B2におけるオン画像HBon(第2のオン画像)との差分画像MHC(=MBon−HBon)に基づいて、物体情報を取得するようにしてもよい。 In the present embodiment, the case has been described where object information is acquired using the composite image F based on the difference image MC obtained by the main sensor 12B1 and the difference image HC obtained by the auxiliary sensor 12B2. Object information may be acquired using this method. For example, as shown in FIGS. 36 and 37, a difference image MHC (=) between the on-image MBon (first on-image) in the main sensor 12B1 and the on-image HBoon (second on-image) in the auxiliary sensor 12B2. Object information may be acquired based on (MBon-HBon).
<5.第5の実施の形態>
図38は、本発明の第5の実施の形態に係る表示装置6における額縁領域Aと有効表示領域Bとの境界付近の概略断面構成を表すものである。なお、上記第1〜第4の実施の形態の表示装置と同様の構成要素については、同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
<5. Fifth embodiment>
FIG. 38 shows a schematic cross-sectional configuration near the boundary between the frame area A and the effective display area B in the
[表示装置の全体構成例]
本実施の形態の表示装置6では、有効表示領域Bにおける画像表示素子(表示画素)として、例えばR,G,Bの3原色の電界発光を生じる有機EL素子を用いている。この表示装置6は、TFT基板10G上に形成された各色の有機EL素子を、CF基板20Gにより封止層39を介して封止した構成となっている。なお、有機EL素子は自発光素子であるため、画像表示用の光源は特に設けていない。また、表示装置6は、第3の実施の形態で説明したバックライト駆動部71に対応する発光駆動部76を備えている。このような構成により表示装置6は、第3の実施の形態の表示装置4等と同様に、表示色バランスセンサを有する表示装置として機能するようになっている。これは、有機EL素子においては、RGBの発光効率の温度依存や寿命等により、経時的にホワイトバランスがずれることが問題になるためである。したがって、本実施の形態のように、R,G,Bの各色の輝度を測定し、その結果を供給電流にフィードバックすることにより、そのような問題を低減または回避することができる。
[Example of overall configuration of display device]
In the
TFT基板10Gでは、基板11上の額縁領域Aにおいて、TFT12Aおよびフォトセンサ12Bが配設されている。これらTFT12Aおよびフォトセンサ12Bは平坦化層38によって平坦化され、この平坦化層38の上層に、陽極としての画素電極35が画素ごとに設けられている。各画素電極35上には、赤色の光を発生する発光層36Rと、緑色の光を発生する発光層36Gと、青色の光を発生する発光層36Bとが、順に全体としてマトリクス状に設けられている。これらの発光層36R,36G,36B上には、各画素に共通して陰極としての共通電極37が形成されている。なお、画素電極35と発光層36R,36G,36Bとの間には、各画素に共通して正孔注入層や正孔輸送層が設けられていてもよい。また、共通電極37と発光層36R,36G,36Bとの間には、各画素に共通して電子注入層や電子輸送層が設けられていてもよい。更に、画素電極35を陰極、共通電極37を陽極として機能させるようにしてもよい。
In the TFT substrate 10G, the
発光層36Rは、蛍光性または燐光性を有する発光材料を含んで構成され、電界をかけることにより、画素電極35から注入された正孔の一部と、共通電極37から注入された電子の一部とが再結合して、赤色の光を発生するものである。なお、発光層36G,36Bについても同様に、それぞれ電界をかけることにより、正孔と電子の再結合により、緑色または青色の光を発生するものである。
The
発光層36Rとしては、例えば4,4−ビス(2,2−ジフェニルビニン)ビフェニル(DPVBi)に2,6−ビス[(4’−メトキシジフェニルアミノ)スチリル]−1,5−ジシアノナフタレン(BSN)などが用いられる。発光層36Gとしては、例えばDPVBiにクマリン6を混合したものなどが用いられる。発光層36Bとしては、例えばDPVBiに4,4’−ビス[2−{4−(N,N−ジフェニルアミノ)フェニル}ビニル]ビフェニル(DPAVBi)を混合したものなどが用いられる。
As the
一方、有効表示領域Bにおいては、上記第3の実施の形態と同様に、基板11上に所定のピッチでTFT12Aが配設されている。
On the other hand, in the effective display area B, the
CF基板20Gは、基板21の一面において、上記第3の実施の形態と同様に、額縁領域Aにメタルブラック24およびカラーフィルタ22R,22G,22Bを有している。また、有効表示領域Bでは、上記第3の実施の形態と同様に、カラーフィルタ22R,22G,22Bを有している。なお、本実施の形態では、基板21上にカラーフィルタ22を形成しているが、各色の有機EL素子に対応させて、カラーフィルタ22を設けないようにしてもよい。
The CF substrate 20G has a metal black 24 and
発光駆動部76は、上記第3の実施の形態のバックライト駆動部71と同様に、表示光のうちのカラーフィルタ22R,22G,22Bを介したメタルブラック24Cでの反射光を検出することにより得られたフォトセンサ12Bの各出力を入力する。そして、このような各出力に基づいて、表示光の色バランスを制御するようになっている。
The light
[表示装置の作用・効果]
本実施の形態の表示装置6では、有効表示領域Bにおいて、画素電極35と共通電極37との間に所定の駆動電圧が印加されると、各発光層36R,36G,36Bにおいて、各色の発光が生じ、画像表示が行われる。一方、額縁領域Aにおいても、画素電極35と共通電極37との間に所定の駆動電圧が印加されると、各発光層36R,36G,36Bにおいて、各色の発光が生じる。
[Operation and effect of display device]
In the
この際、本実施の形態では、上記第3の実施の形態と同様に、各色のカラーフィルタ22R,22G,22Bと、それらに対向する各フォトセンサ12Bとの間にそれぞれ、赤外遮光スペーサ50R,50G,50Bが選択的に配設されている。したがって、第1〜3の実施の形態と同様の作用により、各フォトセンサ12Bによる赤外光LIRの検出が低減または回避される。したがって、発光層36が赤外領域の発光成分を持つ場合であっても、R,G,Bの各色の輝度を正しく測定することが可能となる。よって、表示光の色バランス等を正確に制御することが可能となる。
At this time, in the present embodiment, as in the third embodiment, the infrared light shielding spacer 50R is provided between the
[変形例4]
なお、例えば図39に示した表示装置6A(TFT基板10H,CF基板20Hを有する)のように、図15に示した変形例2に係る表示装置4Dと同様の構成としてもよい。すなわち、フォトセンサ12B、赤外遮光スペーサ50G,50B,50Rをそれぞれ、額縁領域Aの代わりに有効表示領域B内に設けると共に、メタルブラック24Cを、有効表示領域B内におけるフォトセンサ12Bに対応する領域に選択的に設けるようにしてもよい。
[Modification 4]
Note that, for example, a display device 6A (having the
<6.電子機器への適用例>
次に、図40〜図43を参照して、上記実施の形態および変形例で説明した表示装置の適用例について説明する。上記実施の形態等の表示装置は、テレビジョン装置,デジタルカメラ,ノート型パーソナルコンピュータ、携帯電話等の携帯端末装置あるいはビデオカメラなどのあらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。言い換えると、上記実施の形態等の表示装置は、外部から入力された映像信号あるいは内部で生成した映像信号を、画像あるいは映像として表示するあらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。なお、以下に示した電子機器の他にも、例えば、検出光による反射成分のみを取り出すという本発明の特徴を活かして、監視カメラのような応用も考えられる。
<6. Application example to electronic equipment>
Next, with reference to FIGS. 40 to 43, application examples of the display device described in the above embodiment and modifications will be described. The display device in the above embodiment and the like can be applied to electronic devices in various fields such as a television device, a digital camera, a notebook personal computer, a mobile terminal device such as a mobile phone, or a video camera. In other words, the display device according to the above-described embodiment or the like can be applied to electronic devices in various fields that display an externally input video signal or an internally generated video signal as an image or video. In addition to the electronic devices described below, for example, an application like a surveillance camera is conceivable by taking advantage of the feature of the present invention in which only the reflected component by the detection light is extracted.
(適用例1)
図40は、上記実施の形態等の表示装置が適用されるデジタルカメラの外観を表したものである。このデジタルカメラは、例えば、フラッシュ用の発光部410、表示部420、メニュースイッチ430およびシャッターボタン440を有しており、その表示部420は、上記実施の形態等に係る表示装置により構成されている。
(Application example 1)
FIG. 40 illustrates an appearance of a digital camera to which the display device of the above-described embodiment or the like is applied. The digital camera includes, for example, a flash light emitting unit 410, a display unit 420, a menu switch 430, and a
(適用例2)
図41は、上記実施の形態等の表示装置が適用されるノート型パーソナルコンピュータの外観を表したものである。このノート型パーソナルコンピュータは、例えば、本体510,文字等の入力操作のためのキーボード520および画像を表示する表示部530を有しており、その表示部530は、上記実施の形態等に係る表示装置により構成されている。
(Application example 2)
FIG. 41 illustrates the appearance of a notebook personal computer to which the display device of the above-described embodiment or the like is applied. The notebook personal computer has, for example, a
(適用例3)
図42は、上記実施の形態等の表示装置が適用されるビデオカメラの外観を表したものである。このビデオカメラは、例えば、本体部610,この本体部610の前方側面に設けられた被写体撮影用のレンズ620,撮影時のスタート/ストップスイッチ630および表示部640を有している。そして、その表示部640は、上記実施の形態等に係る表示装置により構成されている。
(Application example 3)
FIG. 42 shows the appearance of a video camera to which the display device of the above-described embodiment or the like is applied. This video camera includes, for example, a main body 610, a
(適用例4)
図43は、上記実施の形態等の表示装置が適用される携帯電話機の外観を表したものである。この携帯電話機は、例えば、上側筐体710と下側筐体720とを連結部(ヒンジ部)730で連結したものであり、ディスプレイ740,サブディスプレイ750,ピクチャーライト760およびカメラ770を有している。そのディスプレイ740またはサブディスプレイ750は、上記実施の形態等に係る表示装置により構成されている。
(Application example 4)
FIG. 43 shows an appearance of a mobile phone to which the display device of the above-described embodiment or the like is applied. For example, the mobile phone is obtained by connecting an
以上、いくつかの実施の形態、変形例および適用例を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれらの実施の形態等に限定されず、種々の変形が可能である。 The present invention has been described above with some embodiments, modifications, and application examples. However, the present invention is not limited to these embodiments and the like, and various modifications can be made.
例えば、上記実施の形態等では、表示パネルの表示側の偏光板がむき出しになっており、この偏光板の上面に指などの物体が接触する場合を例に挙げて説明したが、偏光板の上には更に他の部材、例えば保護板などが配設されていてもよい。 For example, in the above-described embodiment and the like, the polarizing plate on the display side of the display panel is exposed, and the case where an object such as a finger contacts the upper surface of the polarizing plate is described as an example. Another member such as a protective plate may be disposed on the top.
また、上記実施の形態等では、表示装置として液晶素子を用いた液晶ディスプレイおよび有機EL素子を用いた有機ELディスプレイを例に挙げて説明したが、本発明は、それ以外の表示装置、例えば電気泳動等を用いたe-paperなどにも適用可能である。 In the above embodiments and the like, a liquid crystal display using a liquid crystal element and an organic EL display using an organic EL element have been described as examples of the display device. It can also be applied to e-paper using electrophoresis.
1,3,4,4D,4E,5,6,6A…表示装置、1A,1B,3A,4A,4B,4C,5A…表示パネル、10,10B,10C,10D,10E,10F,10G,10H…TFT基板、11,21…基板、12A…TFT、12B…フォトセンサ、12B1…フォトセンサ(メインセンサ)、12B2…フォトセンサ(補助センサ)、13,38…平坦化層、14,34,37…共通電極、15…絶縁層、16A,35…画素電極、160…サブ画素電極、17,25…偏光板、18…ゲート絶縁膜、19…層間膜、20,20B,20C,20D,20E,20F,20G,20H…CF基板、210…外部接続領域、22,22R,22G,22B…カラーフィルタ、23…赤外光透過ブラック、24…遮光ブラック、24C…メタルブラック、30,30−1…液晶層、30A…画像表示エリア、31…液晶分子、32,33…配向膜、36,36R,36G,36B…発光層、39…封止層、40,40F…バックライト、41…導光板、42A…赤外光源、42B…可視光源、50…赤外遮光スペーサ、51…画素、51RGB…表示画素、71…バックライト駆動部、72…画像生成部、73…受光駆動部、74…画像処理部、75…物体情報演算部、76…発光駆動部、A…額縁領域、B…有効表示領域、L0…外光、L2…(バックライト)可視光、L3…反射光、LR…赤色光、LG…緑色光、LB…青色光、LIR…赤外光、Von1,Von2,Voff1,Voff2…受光出力電圧、Aoff,MAoff,HAoff…オフ画像、Bon,MBon,HBon…オン画像、MC,HC,MHC…差分画像、E…マスク画像、F…合成画像、Voff(MA),Von(MB),V(MC)…受光出力信号(メインセンサ出力電圧,メインセンサ差分電圧)、Voff(HA),Von(HB),V(HC)…受光出力信号(補助センサ出力電圧,補助センサ差分電圧)、Von(MHC)…受光出力信号(差分電圧)、λ1〜λ4…波長、Δλ12,Δλ23,Δλ34…波長領域、f…物体(指)、t0〜t5…タイミング。 1, 3, 4, 4D, 4E, 5, 6, 6A ... display device, 1A, 1B, 3A, 4A, 4B, 4C, 5A ... display panel, 10, 10B, 10C, 10D, 10E, 10F, 10G, 10H ... TFT substrate, 11, 21 ... substrate, 12A ... TFT, 12B ... photo sensor, 12B1 ... photo sensor (main sensor), 12B2 ... photo sensor (auxiliary sensor), 13, 38 ... flattening layer, 14, 34, 37 ... Common electrode, 15 ... Insulating layer, 16A, 35 ... Pixel electrode, 160 ... Sub-pixel electrode, 17, 25 ... Polarizing plate, 18 ... Gate insulating film, 19 ... Interlayer film, 20, 20B, 20C, 20D, 20E , 20F, 20G, 20H ... CF substrate, 210 ... external connection region, 22,22R, 22G, 22B ... color filter, 23 ... infrared light transmission black, 24 ... light shielding black, 24C Metal black, 30, 30-1 ... liquid crystal layer, 30A ... image display area, 31 ... liquid crystal molecule, 32, 33 ... alignment film, 36, 36R, 36G, 36B ... light emitting layer, 39 ... sealing layer, 40, 40F DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Backlight, 41 ... Light guide plate, 42A ... Infrared light source, 42B ... Visible light source, 50 ... Infrared light shielding spacer, 51 ... Pixel, 51RGB ... Display pixel, 71 ... Backlight drive part, 72 ... Image generation part, 73 Light reception drive unit, 74 Image processing unit, 75 Object information calculation unit, 76 Light emission drive unit, A Frame area, B Effective display area, L0 Outside light, L2 (Backlight) Visible light, L3 ... Reflected light, LR ... Red light, LG ... Green light, LB ... Blue light, LIR ... Infrared light, Von1, Von2, Voff1, Voff2 ... Received light output voltage, Aoff, MAoff, HAoff ... Off image, Bon, MBon, HBon ... on picture, MC HC, MHC ... differential image, E ... mask image, F ... composite image, Voff (MA), Von (MB), V (MC) ... received light output signal (main sensor output voltage, main sensor differential voltage), Voff (HA) ), Von (HB), V (HC): light reception output signal (auxiliary sensor output voltage, auxiliary sensor differential voltage), Von (MHC): light reception output signal (differential voltage), λ1 to λ4, wavelength, Δλ12, Δλ23, Δλ34: wavelength region, f: object (finger), t0 to t5: timing.
Claims (18)
前記第1基板における前記基板面と対向して配置された第2基板と、
赤外光を遮光する材料により構成され、前記第1基板と前記第2基板との間において前記光検出素子のうちの少なくとも1つに対応する領域に選択的に配設されたスペーサと
を備えた表示装置。 A first substrate having a plurality of pixel electrodes constituting a display element and a light detection element on the substrate surface;
A second substrate disposed opposite to the substrate surface of the first substrate;
A spacer that is made of a material that blocks infrared light, and is selectively disposed in a region corresponding to at least one of the light detection elements between the first substrate and the second substrate. Display device.
請求項1に記載の表示装置。 The display device according to claim 1, wherein the second substrate has color filters corresponding to colors of R (red), G (green), and B (blue).
この光検出素子と前記Gに対応するカラーフィルタとの間に、前記スペーサが選択的に配設されている
請求項2に記載の表示装置。 On the second substrate, a color filter corresponding to the G is disposed opposite to at least one of the light detection elements, and
The display device according to claim 2, wherein the spacer is selectively disposed between the light detection element and the color filter corresponding to the G.
請求項3に記載の表示装置。 The display device according to claim 3, further comprising: a luminance control unit that controls luminance of display light from the display element based on an output of the light detection element.
前記Rに対応するカラーフィルタに対向して配置された第1の光検出素子と、
前記Gに対応するカラーフィルタに対向して配置された第2の光検出素子と、
前記Bに対応するカラーフィルタに対向して配置された第3の光検出素子と
を含んで構成され、
前記Rに対応するカラーフィルタと前記第1の光検出素子との間、前記Gに対応するカラーフィルタと前記第2の光検出素子との間、および前記Bに対応するカラーフィルタと前記第3の光検出素子との間、のうちの少なくとも1つに、前記スペーサが配設されている
請求項2ないし請求項4のいずれか1項に記載の表示装置。 The photodetecting element is
A first photodetecting element disposed to face the color filter corresponding to R;
A second photodetecting element disposed to face the color filter corresponding to G;
A third photodetecting element disposed opposite to the color filter corresponding to B, and
The color filter corresponding to R and the first photodetecting element, the color filter corresponding to G and the second photodetecting element, and the color filter corresponding to B and the third photodetecting element The display device according to any one of claims 2 to 4, wherein the spacer is disposed in at least one of the light detection elements.
請求項5に記載の表示装置。 An image generation unit that generates a color image based on each output of the first to third light detection elements obtained by detecting external light or reflected light of display light from the display element. Item 6. The display device according to Item 5.
請求項5に記載の表示装置。 The second substrate is provided with a light reflection layer provided at least in a region corresponding to the spacer on the opposite side of the color filter from the first substrate and configured to reflect light from the display element. The display device according to claim 5.
請求項7に記載の表示装置。 Based on the outputs of the first to third photodetecting elements obtained by detecting the light reflected from the light reflecting layer through the color filter out of the light from the display element, the display The display device according to claim 7, further comprising a display control unit that controls a color balance of light from the element.
前記光反射層が、前記有効表示領域内の前記光検出素子に対応する領域に選択的に設けられている
請求項8に記載の表示装置。 The spacer is disposed in an effective display area of the display screen;
The display device according to claim 8, wherein the light reflection layer is selectively provided in a region corresponding to the light detection element in the effective display region.
前記光検出素子が、主検出素子と補助検出素子とにより構成され、
前記補助検出素子に対応する領域に前記スペーサが選択的に配設されると共に、前記主検出素子に対応する領域に、赤外光を透過して可視光を遮断する赤外透過層が選択的に配設され、
前記主検出素子の出力により得られる物体の撮像画像と前記補助検出素子の出力により得られる物体の撮像画像とに基づく合成画像を用いて、その物体の位置、形状または大きさの少なくとも1つを含む物体情報を取得する物体情報演算部を備えた
請求項1に記載の表示装置。 From the display surface side of the second substrate, it is configured such that detection light for object detection made of infrared light is emitted together with display light made of visible light,
The light detection element is composed of a main detection element and an auxiliary detection element,
The spacer is selectively disposed in a region corresponding to the auxiliary detection element, and an infrared transmission layer that transmits infrared light and blocks visible light is selectively selected in the region corresponding to the main detection element. Arranged in
Using a composite image based on the captured image of the object obtained by the output of the main detection element and the captured image of the object obtained by the output of the auxiliary detection element, at least one of the position, shape, or size of the object is obtained. The display device according to claim 1, further comprising an object information calculation unit that acquires object information including the object information.
前記物体情報演算部は、前記主検出素子の出力により得られる前記オン画像と前記オフ画像との差分画像に対応する第1の差分画像と、前記補助検出素子の出力により得られる前記オン画像と前記オフ画像との差分画像に対応する第2の差分画像とに基づく合成画像を用いて、前記物体情報を取得する
請求項10に記載の表示装置。 The main detection is a difference image between an on-image that is a captured image of an object obtained in an on-period in which the detection light is emitted and an off-image that is a captured image of an object in an off period in which the detection light is not emitted. An image processing unit that generates corresponding to each of the element and the auxiliary detection element,
The object information calculation unit includes a first difference image corresponding to a difference image between the on image and the off image obtained by the output of the main detection element, and the on image obtained by the output of the auxiliary detection element. The display device according to claim 10, wherein the object information is acquired using a composite image based on a second difference image corresponding to a difference image with the off image.
前記物体情報演算部は、前記第1の差分画像と前記マスク画像との合成画像を用いて、前記物体情報を取得する
請求項11に記載の表示装置。 The image processing unit generates a mask image by performing binarization processing and image inversion processing on the second difference image,
The display device according to claim 11, wherein the object information calculation unit acquires the object information using a composite image of the first difference image and the mask image.
請求項10に記載の表示装置。 The object information calculation unit is obtained by the first on-image which is a captured image of the object obtained by the output of the main detection element in the on-period in which the detection light is emitted and the auxiliary detection element in the on-period. The display device according to claim 10, wherein the object information is acquired based on a difference image from a second on-image that is a captured image of the object.
請求項10に記載の表示装置。 The display device according to claim 10, wherein the main detection elements and the auxiliary detection elements are alternately arranged at a ratio of 1: 1 on the substrate surface of the first substrate.
請求項1に記載の表示装置。 The display device according to claim 1, wherein the spacer includes a resin layer in which a pigment is dispersed.
前記画素電極と、
前記第1基板または前記第2基板上に設けられた共通電極と、
前記第1基板と前記第2基板との間に設けられた液晶層と
を有する液晶素子を用いて構成されている
請求項1に記載の表示装置。 The display element is
The pixel electrode;
A common electrode provided on the first substrate or the second substrate;
The display device according to claim 1, wherein the display device is configured using a liquid crystal element having a liquid crystal layer provided between the first substrate and the second substrate.
前記画素電極と、
前記第1基板上に設けられた共通電極および発光層と
を有する有機EL素子を用いて構成されている
請求項1に記載の表示装置。 The display element is
The pixel electrode;
The display device according to claim 1, wherein the display device is configured using an organic EL element having a common electrode and a light emitting layer provided on the first substrate.
前記表示装置は、
基板面上に、表示素子を構成する複数の画素電極と、光検出素子とを有する第1基板と、
前記第1基板における前記基板面と対向して配置された第2基板と、
赤外光を遮光する材料により構成され、前記第1基板と前記第2基板との間において前記光検出素子のうちの少なくとも1つに対応する領域に選択的に配設されたスペーサと
を有する電子機器。 A display device,
The display device
A first substrate having a plurality of pixel electrodes constituting a display element and a light detection element on the substrate surface;
A second substrate disposed opposite to the substrate surface of the first substrate;
A spacer that is made of a material that blocks infrared light, and is selectively disposed in a region corresponding to at least one of the light detection elements between the first substrate and the second substrate. Electronics.
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