JP2020177147A - 赤外線カットフィルム、光学フィルタ、生体認証装置及び撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】近赤外光を遮断し、光の入射角又は出射角を制御する光学フィルタを提供する。また、光学フィルタを有する生体認証装置及び撮像装置を提供する。【解決手段】透光壁と遮光壁とが交互に設けられる光制御層１００と、波長６００ｎｍ〜８００ｎｍに吸収極大を有する近赤外線遮断層３００と、を含む光学フィルタ１０。【選択図】図１

Description

本発明は、赤外線カットフィルムに関する。また、光学フィルタ、特に、近赤外光を遮断する光学フィルタに関する。さらに、近赤外光を遮断する光学フィルタを具備した生体認証装置及び撮像装置に関する。

従来より、デジタルカメラなどの撮像素子には、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）センサーなどの半導体固体撮像素子が使用されている。一般的なＣＭＯＳセンサーは、受光部と増幅部とからなり、受光部で光を電荷に変換し、増幅部でその電荷を増幅し、増幅された電気信号を出力する。ＣＭＯＳセンサーは、低電圧、低消費電力という特徴を有するだけなく、半導体の製造技術を用いて作製することができるため、低コストで量産することができる。但し、ＣＭＯＳセンサーは可視光領域だけでなく、赤外光領域にも光感度を有する。そのため、人間の視感度に近づけるためには、赤外光を遮断する赤外線カットフィルタを設ける必要がある。このような赤外線カットフィルタとして、誘電体の積層による赤外線多層反射膜が知られている。しかしながら、上述したようなＣＭＯＳセンサーや赤外線多層反射膜は、基板の大型化が難しいという問題点がある。

一方、赤外光領域にほとんど光感度がない可視光センサーとして、半導体層にアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）を用いた受光素子が知られている。アモルファスシリコンを用いた可視光センサーは、赤外光領域にほとんど光感度を有しないことから、光源の違いによるばらつきが小さいといった特徴を有する。また、基板の大型化も可能である。

近年、このようなＣＭＯＳセンサーや可視光センサーのような受光素子をディスプレイの表示領域内に設け、指紋認証として用いることが提案されている（例えば、特許文献１）。

米国特許出願公開第２０１８／０２２５４９８号明細書

アモルファスシリコンを用いた受光素子は赤外光領域にほとんど光感度を有しないが、可視光領域でのさらなる高いダイナミックレンジのためには、ノイズとなる近赤外光を遮断することが有効である。赤外線多層反射膜の最適化を行うことによりある程度の近赤外光を遮断することは可能であるが、上述したように、基板の大型化が難しいという問題点がある。さらに、光の入射する角度によっては、近赤外光を十分に遮断できないだけでなく、可視光も遮断してしまうという問題点もある。

本発明は、上記問題に鑑み、近赤外光を遮断し、光の入射角又は出射角を制御する光学フィルタを提供することを課題の一つとする。また、光学フィルタを有する生体認証装置及び撮像装置を提供することを課題の一つとする。

本発明の一実施形態に係る光学フィルタは、透光壁と遮光壁とが交互に設けられる光制御層と、波長６００ｎｍ〜８００ｎｍに吸収極大を有する近赤外線遮断層と、を含む。

光制御層は、所定の入射角以上で入射する波長７００ｎｍ〜７８０ｎｍの入射光の光透過率が１０％以下であってもよい。

所定の入射角は６０°であってもよい。また、所定の入射角は４５°であってもよい。

透光壁及び遮光壁は、第１透明保護膜の上に設けられていてもよい。

近赤外線遮断層は、波長９００〜１０００ｎｍの光透過率が９０％以上であってもよい。

近赤外線遮断層は、近赤外線吸収膜を含んでいてもよい。

近赤外線吸収膜は、第２透明保護膜の上に設けられていてもよい。

近赤外線吸収膜は、マトリクス樹脂及び近赤外線吸収色素を含んでもよい。

マトリクス樹脂は、環状ポリオレフィン系樹脂、芳香族ポリエーテル系樹脂、ポリイミド系樹脂、フルオレンポリカーボネート系樹脂、フルオレンポリエステル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリアリレート系樹脂、ポリサルホン系、ポリエーテルサルホン系樹脂、ポリパラフェニレン系樹脂、ポリアミドイミド系樹脂、ポリエチレンナフタレート系樹脂、フッ素化芳香族ポリマー系樹脂、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、アリルエステル系硬化型樹脂及びシルセスキオキサン系紫外線硬化樹脂から選ばれる一つ又は複数の樹脂でもよい。

近赤外線吸収色素は、スクアリリウム系化合物、フタロシアニン系化合物、シアニン系化合物、クロコニウム系化合物から選ばれる一つ又は複数の化合物でもよい。

近赤外線遮断層は、光制御層の上に塗布法により形成されていてもよい。

光制御層と近赤外線遮断層との間に設けられる接着層を含んでいてもよい。接着層は、透光壁、遮光壁、及び近赤外線吸収膜と接していてもよい。

本発明の一実施形態に係る生体認証装置又は撮像装置は、光学フィルタを具備する。

本発明の一実施形態に係る生体認証装置用、表示装置用、又は撮像装置用の近赤外線カットフィルムは、波長６００ｎｍ〜８００ｎｍに吸収極大を有し、波長９００〜１０００ｎｍの光透過率が９０％以上である。

本発明の一実施形態に係る光学フィルタの概略図を示す。 本発明の一実施形態に係る光学フィルタの光制御層の概略図及び概略断面図並びに近赤外線遮断層の概略断面図を示す。 本発明の一実施形態に係る光学フィルタの近赤外線遮断層の分光透過率曲線の一例を示すグラフである。 本発明の一実施形態に係る光学フィルタの作製方法を示す概略断面図である。 本発明の一実施形態に係る光学フィルタの概略図を示す。 本発明の一実施形態に係る光学フィルタの作製方法を示す概略断面図である。 本発明の一実施形態に係る生体認証装置の概略断面図を示す。 一実施形態に係る表示装置の表示モジュールの構成を示す概略平面図である。 一実施形態に係る表示装置の液晶表示モジュールの画素の構成を示す概略断面図である。 一実施形態に係る表示装置のＯＬＥＤ表示モジュールの画素の構成を示す概略断面図である。 一実施形態に係る表示装置の構成を示す概略断面図である。 一実施形態に係る表示装置の構成を示す概略断面図である。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。以下に示す実施形態は本発明の実施形態の一例であって、本発明は、この実施形態に限定して解釈されるものではない。すなわち、以下に説明する複数の実施形態に公知の技術を適用して変形をして、様々な態様で実施をすることが可能である。また、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合がある。しかしながら、模式的な図面はあくまでも一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。なお、各要素に付記される「第１」、「第２」の文字は、各要素を区別するために用いられる便宜的な標識であり、特段の説明がない限りそれ以上の意味を有さない。

本明細書において、「上」とは、ある物体、領域、層、又は膜の上に接して配置される場合だけでなく、他の物体、領域、層、又は膜を間に挟んで配置される場合も含まれる。「下」という用語についても同様である。また、「上」、「下」の用語は、物体、領域、層、又は膜の相対的な上下関係を示すものであり、絶対的な上下関係を意味するものではない。

本明細書において、特に断りのない限り、光透過率は分光光度計を用いた測定値をいう。また、特に断りのない限り、特定の波長領域で光透過率が７０％以上とは、その波長領域における平均の光透過率が７０％以上であることをいい、特定の波長領域で光透過率が１０％以下とは、その波長領域における平均の光透過率が１０％以下であることをいう。

本明細書において、特に断りのない限り、光透過率とは、層又は膜に対して垂直方向から入射した光が層又は膜を透過した割合をいう。また、光透過率の測定において、層又は膜に対して垂直方向以外の方向から光を入射させて光透過率を測定する場合、層又は膜に対して垂直方向と光が入射する方向とのなす角度を入射角という。出射角も同様であり、層又は膜に対して垂直方向と光が出射する方向とのなす角度を出射角という。

本明細書において、特に断りのない限り、アルカリ金属とはＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓであり、アルカリ土類金属とはＣａ、Ｓｒ、Ｂａであり、希土類元素とはＳｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕである。

＜第１実施形態＞
図１〜図４を用いて、本発明の一実施形態に係る光学フィルタについて説明する。

図１に、本発明の一実施形態に係る光学フィルタ１０の概略図を示す。光学フィルタ１０は、光制御層１００、光制御層１００上の接着層２００、及び接着層２００上の近赤外線遮断層３００を含む。以下では、光制御層１００、接着層２００、及び近赤外線遮断層３００について詳細に説明する。

［１−１．光制御層の構成］
図２（Ａ）及び図２（Ｂ）の各々に、本発明の一実施形態に係る光学フィルタ１０の光制御層１００の概略図及び概略断面図を示す。光制御層１００は、第１透明保護膜１１０、複数の遮光壁１２０、及び複数の透光壁１３０を含む。遮光壁１２０及び透光壁１３０の各々は、第１透明保護膜１１０の上に設けられる。遮光壁１２０及び透光壁１３０の各々は、第１方向に延伸して設けられる。また、遮光壁１２０及び透光壁１３０は、第１方向と直交する第２方向において交互に設けられる。遮光壁１２０又は透光壁１３０は、等間隔で交互に設けれられていてもよく、異なる間隔で交互に設けられていてもよい。

第１透明保護膜１１０は、遮光壁１２０及び透光壁１３０の基材となるものであればよい。第１透明保護膜１１０として、例えば、石英、ガラス、ポリイミド膜、ポリアミド膜、アクリル膜、ポリカーボネート膜、ポリエチレンテレフタレート膜などを用いることができる。なお、第１透明保護膜１１０は、可撓性を有することが好ましい。可撓性を有する第１透明保護膜１１０として、上述した材料のうち、ポリイミド膜、ポリアミド膜、アクリル膜、ポリカーボネート膜、ポリエチレンテレフタレート膜などを用いることが好ましい。また、第１透明保護膜１１０の膜厚は、５０μｍ〜１０００μｍ、好ましくは、１００μｍ〜５００μである。

遮光壁１２０は、光透過率の低い遮光性樹脂を用いることができる。遮光壁１２０の遮光性樹脂の波長４００ｎｍ〜６５０ｎｍの可視光領域における光透過率は３０％以下、好ましくは２０％以下、さらに好ましくは１０％以下である。遮光性樹脂は、シリコーン樹脂又はポリウレタン樹脂のようなマトリクス樹脂に、カーボンブラックのような黒色の顔料又は染料を分散させることで調製することができる。また、遮光性樹脂には、さらにフォトクロミック色素が添加されていてもよい。フォトクロミック色素は、特定の波長の光を受けると色が変わり、特定の波長の光を一定時間受けない場合は、本来の色に戻る性質を有する。このようなフォトクロミック色素としては、スピロラン系化合物、スピロオキサジン系化合物、ジアリールエテン系化合物、フルキド系化合物、ヘキサアリールビスイミダゾール系化合物などから選択される１つ又は複数の化合物を用いることができる。

透光壁１３０は、光透過率の高い透光性樹脂を用いることができる。透光壁１３０の透光性樹脂の波長４００ｎｍ〜６５０ｎｍの可視光領域における光透過率は７０％以上、好ましくは８０％以上、さらに好ましくは９０％以上である。透光性樹脂は、黒色の顔料又は染料を添加しない上述したシリコーン樹脂又はポリウレタン樹脂のようなマトリクス樹脂を用いることができる。

遮光壁１２０と透光壁１３０とは、応力や接着力の観点から、同じマトリクス樹脂を用いることが好ましい。また、遮光壁１２０及び透光壁１３０の厚さは、１００μｍ〜３００μｍが好ましい。なお、遮光壁１２０及び透光壁１３０は、接着剤によって第１透明保護膜１１０の上に接着されていてもよい。

光制御層１００は、遮光壁１２０及び透光壁１３０の各々の光透過率、屈折率、厚さ、及び幅を変えることにより、光制御層１００に所定の入射角以上で入射する光を遮断することができる。言い換えると、光制御層１００は、所定の入射角以上で入射する光の波長４００ｎｍ〜６５０ｎｍの可視光領域における光透過率を２０％以下、好ましくは１０％以下、さらに好ましくは５％以下に制御することができる。また、所定の入射角は、光学フィルタ１０が適用される装置に応じて選択されればよいが、例えば、６０、又は４５°である。

［１−２．光制御層の作製方法］
光制御層１００は、第１透明保護膜１１０に、遮光壁１２０及び透光壁１３０が形成された膜（光制御膜）を貼り合わせる方法を用いて作製することができる。光制御膜は、遮光壁１２０を構成する材料からなる複数枚の第１シートと、透光壁１３０を構成する材料からなる複数枚の第２シートとを交互に積層し、加熱及び加圧してこれらシートが一体化されたブロック体を形成する。続いて、ブロック体を構成する積層された各シートの表面に対して垂直な面でブロック体を切断することにより光制御膜を形成することができる。この作製方法では、第１シートの厚さが遮光壁１２０の幅に、第２シートの厚さが透光壁１３０の幅に対応する。また、ブロック体の切断する幅が光制御膜の厚さに対応する。

あるいは、第１透明保護膜１１０の上に透光壁１３０を構成する材料をスピンコート、スリットコート、印刷又はインクジェットなどの方法で透光膜を形成し、金型などを用いて透光膜に一定方向に延伸する溝を形成する。続いて、溝の中に、遮光壁１２０を構成する材料を充填することにより光制御層１００を作製することができる。

［２−１．近赤外線遮断層の構成］
図２（ｃ）に、本発明の一実施形態に係る光学フィルタ１０の近赤外線遮断層３００の概略断面図を示す。近赤外線遮断層３００は、第２透明保護膜３１０及び近赤外線吸収膜３２０を含む。近赤外線吸収膜３２０は、第２透明保護膜３１０の上に設けられる。

第２透明保護膜３１０は、第１透明保護膜１１０と同様の膜を用いることができる。

近赤外線吸収膜３２０は、マトリクス樹脂及び近赤外線吸収色素を含む。近赤外線吸収膜３２０は、マトリクス樹脂に近赤外線吸収色素を添加することで調製することができる。

近赤外線吸収膜３２０のマトリクス樹脂として、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレートなどのポリエステル樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン策賛美汁共重合体などのポリオレフィン樹脂、環状オレフィン樹脂、ノルボルネン樹脂、ポリアクリレート、ポリメチルメタクリレートなどのアクリル樹脂、ウレタン樹脂、塩化ビニル樹脂、フッ素樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、シクロオレフィン樹脂、ポリビニルアルコール樹脂などを用いることができる。なお、マトリクス樹脂は、上述の樹脂から一つを単独で用いてもよく、又は２つ以上を混合して用いてもよい。

近赤外線吸収膜３２０の近赤外線吸収色素として、アゾ系化合物、ジイモニウム系化合物、ジチオール金属錯体系化合物、フタロシアニン系化合物、ナフタロシアニン系化合物、シアニン系化合物、ポリメチン系化合物、フタリド系化合物、ナフトキノン系化合物、アントラキノン系化合物、インドフェノール系化合物、又はスクアリリウム系化合物などを用いることができる。なお、近赤外線吸収色素は、上述の化合物から一つを単独で用いてもよく、又は２つ以上を混合して用いてもよい。

また、近赤外線吸収膜３２０は、さらに金属酸化物微粒子を含んでいてもよい。金属酸化物微粒子としては、一般式Ｍ_ｘＷ_ｙＯ_ｚ（但し、Ｍは、Ｈ、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類元素、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｒｕ、Ｃｏ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｌ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｓｂ、Ｂ、Ｆ、Ｐ、Ｓ、Ｓｅ、Ｂｒ、Ｔｅ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｖ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｒｅ、Ｂｅ、Ｈｆ、Ｏｓ、Ｂｉ、Ｉの中から選ばれる一つ又は複数の元素あり、Ｗはタングステン、Ｏは酸素、０.００１≦ｘ/ｙ≦１、２.２≦ｚ/ｙ≦３.０）で表記される金属酸化物を用いることができる。

金属酸化物微粒子の粒子直径の平均値は１ｎｍ〜２００ｎｍであり、好ましくは２００ｎｍ以下であり、さらに好ましくは１５０ｎｍ以下であり、特に好ましくは１００ｎｍ以下である。金属微粒子の粒子直径は、金属微粒子が分散した状態の懸濁液（以下、単に「分散液」ともいう）をダイナミク光散乱光度計（大塚電子社製、型番ＤＬＳ−８０００ＨＬ／ＨＨ）を用いた動的光散乱法（Ｈｅ−Ｎｅレーザー使用、セル室温度２５℃）によって測定したものである。近赤外線吸収微粒子の粒子直径の平均値がこの範囲にあれば、可視光透過率低下の原因となる幾何学散乱やミー散乱を低減でき、レイリー散乱領域となる。レイリー散乱領域では、散乱光は粒子直径の６乗に反比例して低減するため、粒子直径の減少に伴い散乱が低減し可視光透過率が向上する。このため、金属酸化物微粒子の粒子直径が上記範囲にあれば、散乱光が非常に少なくなり、良好な可視光透過率を達成できるため好ましい。

近赤外線吸収膜３２０の膜厚は、特に限定されないが、０．１μｍ〜１００μｍであり、好ましくは１μｍ〜５０μｍの範囲である。近赤外線吸収膜３２０の膜厚が０．１μｍ未満では、近赤外線の吸収機能を十分に発現できないおそれがある。また、近赤外線吸収膜３２０の膜厚が１００μｍ超では膜の平坦性が低下し、吸収率のバラツキが生じるおそれがある。このため、近赤外線吸収膜３２０の膜厚が上記範囲にあれば、十分な近赤外線の吸収機能と平坦性を両立することができるため好ましい。

［２−２．近赤外線遮断層の作製方法］
近赤外線遮断層３００は、例えば、溶融成形又はキャスト成形により作製することができるが、近赤外線遮断層３００の作製方法はこれに限られない。ここでは、溶融成形及びキャスト成形について説明する。

≪溶融成形による作製≫
近赤外線吸収膜３２０は、マトリクス樹脂と近赤外線吸収色素とを溶融混練りして得られたペレットを溶融成形する方法、マトリクス樹脂と近赤外線吸収色素とを含有する樹脂組成物を溶融成形する方法、又は近赤外線吸収色素、樹脂および溶剤を含む樹脂組成物から溶剤を除去して得られたペレットを溶融成形する方法により形成することができる。溶融成型は、射出成形、溶融押出成形又はブロー成形など方法を用いることができる。続いて、第２透明保護膜３１０と作製された近赤外線吸収膜３２０とを貼り合わせ、近赤外線遮断層３００を作製することができる。あるいは、作製された近赤外線吸収膜３２０の上に第２透明保護膜３１０の材料を塗布して第２透明保護膜３１０を形成し、近赤外線遮断層３００を作製することもできる。

≪キャスト成形による作製≫
近赤外線遮断層３００は、第２透明保護膜３１０の上に、マトリクス樹脂、近赤外線吸収色素及び溶剤を含む樹脂組成物を塗布して溶剤を除去する方法、又は第２透明保護膜３１０の上に、光硬化性マトリクス樹脂及び／又は熱硬化性マトリクス樹脂、近赤外線吸収色素及び溶剤を含む硬化性組成物を塗布して溶媒を除去した後、紫外線照射や加熱などの適切な手法により硬化させる方法などにより作製することができる。

上述した溶融成形又はキャスト成形で用いる溶媒は、特に限定されないが、例えば、ヘキサン、シクロヘキサンなどの炭化水素類、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール、オクタノールなどのアルコール類、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノンなどのケトン類、酢酸エチル、酢酸ブチル、乳酸エチル、γ−ブチロラクトン、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテートなどのエステル類、エチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテルなどのエーテル類、ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素類、塩化メチレン、クロロホルム、四塩化炭素などのハロゲン化炭化水素類、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチルピロリドンなどのアミド類を用いることができる。なお、溶媒は、上述の材料から一つを単独で用いてもよく、又は２つ以上を混合して用いてもよい。

近赤外線吸収膜３２０中の残留溶媒量は可能な限り少ない方がよい。具体的には、残留溶媒量は、近赤外線吸収膜３２０の重さに対して、好ましくは３重量％以下、より好ましくは１重量％以下、さらに好ましくは０．５重量％以下である。残留溶媒量が前記範囲にあると、変形や特性が変化しにくい、所望の機能を容易に発揮できる近赤外線遮断層３００が得られる。

近赤外線吸収膜３２０に金属酸化物微粒子を含ませる場合には、溶融成形においてはペレットに、キャスト成形においては塗布液に金属酸化物微粒子を混合しておけばよい。また、その他適宜必要な材料を近赤外吸収膜３２０に含ませることもできる。

［２−３．近赤外線遮断層の光学特性］
近赤外線遮断層３００は、波長４００ｎｍ〜６５０ｎｍの可視光領域に透過率５０％以上となる光線透過帯Ａを有し、少なくとも近赤外光(７００ｎｍ〜１１００ｎｍ)の一部を透過しない（遮断する）特性を有する。光線透過帯Ａにおける透過率は、好ましくは５５％以上、さらに好ましくは６０％以上、特に好ましくは７０％以上である。近赤外線遮断層３００は、波長６００ｎｍ〜８００ｎｍに吸収極大を有し、この波長領域に吸収極大を有する化合物を二種以上含むことが好ましい。当該化合物としては、近赤外線吸収顔料や近赤外線吸収色素を挙げることができるが、光学特性の調整のしやすさや溶解性の観点から近赤外線吸収色素が好ましく、近赤外線吸収色素としては、スクアリリウム系化合物、フタロシアニン系化合物、シアニン系化合物、クロコニウム系化合物が特に好ましい。また、近赤外線遮断層３００は、波長８５０ｎｍ以上の近赤外光を透過するようにしてもよい。以下、分光透過率曲線のグラフを用いて、近赤外線遮断層３００の光学特性について具体的に説明する。

図３に、本発明の一実施形態に係る光学フィルタ１０の近赤外線遮断層３００の分光透過率曲線のグラフの一例を示す。近赤外線遮断層３００は、波長４００ｎｍでの光透過率が約３０％であり、波長６５０ｎｍでの光透過率は約１０％である。その間の波長４５０ｎｍ〜６００ｎｍにおける光透過率は７８％であり、近赤外線遮断層３００は、高い透過率を有する。一方、波長６８０ｎｍ〜８００ｎｍでは光透過率はほぼ０％である。さらに長波長側の８００ｎｍ以上では再び光透過率が高くなる。他の波長領域と比較しても、波長６８０ｎｍ〜８００ｎｍにおける光透過率が低いことは明らかであり、言い換えると、近赤外線遮断層３００は、波長６８０ｎｍ〜８００ｎｍで吸収極大を有しているとも言える。

［３．接着層の構成］
接着層２００に用いられる接着剤としては、例えば、動的粘弾性測定装置で測定した貯蔵弾性率Ｇ’と損失弾性率Ｇ”との比（ｔａｎδ＝Ｇ”／Ｇ’）が０．００１〜１．５である物質のことを表し、いわゆる、接着剤やクリープしやすい物質などが含まれる。接着層２００の接着剤としては、例えば、アクリル系接着剤や、ポリビニルアルコール系接着剤、ポリエステル系接着剤、エポキシ系接着剤、ポリウレタン系接着剤、シリコーン系接着剤などを用いることができる。また、接着剤は、光硬化性接着剤であってもよく、熱硬化性接着剤であってもよい。なお、接着剤は、上述の接着剤から一つを単独で用いてもよく、又は２つ以上を混合して用いてもよい。

接着層２００に用いられる接着剤として、耐水性、耐熱性、耐光性等の信頼性に優れ、接着力、透明性が高いなどの理由から、特に、アクリル系接着剤が好ましい。アクリル系粘着剤としては、アクリル酸およびそのエステル、メタクリル酸及びそのエステル、アクリルアミド、アクリルニトリルなどのアクリルモノマーの単独重合体もしくはこれらの共重合体、さらに、上述のアクリルモノマーの少なくとも１つと、酢酸ビニル、無水マレイン酸、スチレンなどの芳香族ビニルモノマーとの共重合体を用いることができる。

アクリル系接着剤として、特に、粘着性を発現するエチレンアクリレート、ブチルアクリレート、２−エチルヘキシルアクリレート等の主モノマー、凝集力成分となる酢酸ビニル、アクリルニトリル、アクリルアミド、スチレン、メタクリレート、メチルアクリレートなどのモノマー、さらに接着力向上や、架橋化起点を付与するメタクリル酸、アクリル酸、イタコン酸、ヒドロキシエチルメタクリレート、ヒドロキシプロピルメタクリレート、ジメチルアミノエチルメタクリレート、ジメチルアミノエチルメタクリレート、アクリルアミド、メチロールアクリルアミド、グリシジルメタクリレート、無水マレイン酸等の官能基含有モノマーからなる共重合体で、Ｔ_ｇ（ガラス転移点）が−６０℃〜−１５℃の範囲にあり、重量平均分子量が２０万〜１００万の範囲にあるものが好ましい。

［４．光学フィルタの作製方法］
図４は、本発明の一実施形態に係る光学フィルタ１０の作製方法を示す概略断面図である。光制御層１００の上に、接着層２００を構成する接着剤をスピンコート、スリットコート、印刷又はインクジェットなどの方法で塗布する（図４（Ａ））。次に、塗布した接着剤と近赤外線遮断層３００を貼り合わせる（図４（Ｂ））。最後に、接着剤を乾燥、光硬化、又は熱硬化することによって接着層２００を形成し、光学フィルタ１０を作製することができる。なお、光制御層１００と近赤外線遮断層３００とを接着した後、第１透明保護膜１１０又は第２透明保護膜３１０を剥離することもできる。すなわち、光制御膜（遮光壁１２０及び透光壁１３０）、接着層２００、及び近赤外線吸収膜３２０からなる構成を光学フィルタ１０としてもよい。

以上、本実施形態に係る光学フィルタ１０によれば、近赤外線遮断層３００が近赤外光を吸収し、光制御層１００が光学フィルタ１０に対して一定の入射角の範囲にある光のみを透過する。したがって、光学フィルタ１０は、近赤外光を遮断し、光の入射角又は出射角を制御することができる。また、光学フィルタ１０は、基板サイズに限定されることなく作製することができるため、大型基板に対しても適用することができる。

＜第２実施形態＞
図５〜図６を用いて、第１実施形態とは異なる、本発明の一実施形態に係る光学フィルタについて説明する。

図５に、本発明の一実施形態に係る光学フィルタ２０の概略図を示す。光学フィルタ２０は、光制御層１００及び近赤外線遮断層３０１を含む。第１実施形態に係る光学フィルタ１０と比較すると、光学フィルタ２０は接着層２００を有しない点で相違する。すなわち、光学フィルタ２０は、光制御層１００と近赤外線遮断層３０１とが直接接する構成である。以下では、第１実施形態に係る光学フィルタ１０と同様の構成については説明を省略し、主に、光学フィルタ１０と相違する光学フィルタ２０の構成について説明する。

図６は、本発明の一実施形態に係る光学フィルタ２０の作製方法を示す概略断面図である。光制御層１００の上に、第１実施形態で説明した近赤外線吸収膜３２０を構成する材料をスピンコート、スリットコート、印刷又はインクジェットなどの方法で塗布する（図６（Ａ））。続いて、塗布膜を乾燥、光硬化、又は熱硬化することにより近赤外線遮断層３０１を形成し、光学フィルタ２０を作製することができる。なお、図示しないが、近赤外線遮断層３０１の損傷を防止するため、近赤外線遮断層３０１の上に第２透明保護膜３１０を設けることもできる。

また、光制御層１００の上に近赤外線遮断層３０１が形成された後は、近赤外線遮断層３０１を基材とすることができる。そのため、図示しないが、近赤外線遮断層３０１を基材として、光制御層１００の第１透明保護膜１１０を剥離することもできる。すなわち、光制御膜（遮光壁１２０及び透光壁１３０）及び近赤外線遮断層３０１からなる構成を光学フィルタ２０としてもよい。

以上、本実施形態に係る光学フィルタ２０によれば、光制御層１００の上に直接近赤外線遮断層３０１を形成し、接着層を形成する工程を必要としない。そのため、光学フィルタの生産タクトを短縮し、光学フィルタの生産コストを抑制することができる。さらに、接着層や透明保護膜を設けないことで、可視光領域において光透過率の高い光学フィルタを提供することができる。

＜第３実施形態＞
図７を用いて、本発明の一実施形態に係る生体認証装置について説明する。

図７（Ａ）に、本発明の一実施形態に係る表面反射型の生体認証装置４０の概略断面図を示す。生体認証装置４０は、光学フィルタ１０、保護カバー４１０、光学調整層４２０、光源４３０、及び受光装置４４０を含む。光学フィルタ１０の一方の面には保護カバー４１０が設けられ、他方の面には光学調整層４２０が設けられている。図７（Ａ）に示す生体認証装置４０では、光学フィルタ１０の近赤外線遮断層３００側に保護カバー４１０が設けられ、光学フィルタ１０の光制御層１００側に光学調整層４２０が設けられているが、光学フィルタ１０を逆にし、光制御層１００側に保護カバー４１０が設けられ、近赤外線遮断層３００側に光学調整層４２０が設けられる構成とすることもできる。光源４３０及び受光装置４４０は、光学調整層４２０側に設けられる。

保護カバー４１０は、光学フィルタ１０の表面を保護するために設けられる。保護カバー４１０としては、例えば、ガラスや有機樹脂膜を用いることができる。光学調整層４２０は、光源４３０から照射された光を光学フィルタ１０へ均一に入射させるために設けられる。光学調整層４２０としては、例えば、プリズムを用いることができる。光源４３０は、生体認証の対象物に光を照射するために設けられる。光源４３０としては、例えば、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）、ＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）、冷陰極管、又は蛍光管などを用いることができる。受光装置４４０は、光学調整層４２０からの出射光を検知するとともに、光を電気信号へと変換する機能を有する。受光装置４４０として、例えば、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）センサー、又はＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）センサーなどを用いることができる。また、受光装置４４０内の半導体層は、アモルファスシリコンを含むことが好ましい。アモルファスシリコンは赤外光領域における光吸収がほとんどないため、アモルファスシリコンを半導体層とする受光装置４４０は、可視光領域における光感度を高くすることができる。

続いて、生体認証装置４０における生体認証方法について説明する。以下では、本実施形態に係る生体認証装置４０の生体認証として指紋認証を例として説明するが、生体認証装置４０は指紋認証装置に限られない。生体認証装置４０は、指紋認証だけでなく、掌紋認証などにも適用することができる。

指紋認証の対象物となる指８００は、生体認証装置４０の保護カバー４１０の上に置かれる。指８００は、その表面に指紋を構成する凸部８１０及び凹部８２０を有する。そのため、指８００が保護カバー４１０に置かれた場合、保護カバー４１０と接する凸部８１０と、保護カバー４１０と接しない凹部８２０が存在する。

指紋認証を行う場合、光源４３０から指８００の表面に向けて光が照射される。照射された光は、光学調整層４２０により、指８００の表面に均一に光が照射されるように調整される。調整された光は、光学フィルタ１０及び保護カバー４１０を透過するが、光学フィルタ１０には光制御層１００が含まれているため、光学フィルタ１０に対して入射角の大きい光が遮断される。また、光学フィルタ１０には近赤外線遮断層３００も含まれているため、近赤外光も遮断される。

保護カバー４１０の表面に達した光は、凸部８１０では乱反射が起き、反射光の強度が大きく減衰する。一方、凹部８２０では全反射が起きるため、反射光の強度はほとんど減衰しない。これら反射光は、再び光学調整層４２０を透過し、受光装置４４０によって検知される。受光装置４４０は、反射光を電気信号へと変換する。

上述したように、指紋の凸部８１０では反射光が強くなり、指紋の凹部では反射光が弱くなる。そのため、指紋の凹凸が反射光の強度の違いとして現れるため、反射光の強度を解析することで指紋認証が可能となる。

図７（Ｂ）に、本実施形態の変形例として、内部散乱光型の生体認証装置４１の概略断面図を示す。以下では、生体認証装置４０と同様の構成については説明を省略し、主に、生体認証装置４０と相違する生体認証装置４１の構成について説明する。

生体認証装置４１は、光学フィルタ１０、光源４３０、及び受光層４５０を含む。光学フィルタ１０の一方の面には受光層４５０が設けられている。受光層４５０は、フォトダイオード、フォトトランジスタなどの受光素子が設けられる。なお、図示しないが、生体認証装置４０と同様に、光学フィルタ１０の他方の面に保護カバー４１０を設けてもよい。また、図７（Ｂ）に示す生体認証装置４１では、光学フィルタ１０の光制御層１００側に受光層４５０が設けられているが、光学フィルタ１０を逆にし、光学フィルタ１０の近赤外線遮断層３００側に受光層４５０が設けられる構成とすることもできる。

続いて、生体認証装置４１における生体認証方法について説明する。以下では、生体認証装置４０と同様に、生体認証の一つである指紋認証を例として説明するが、生体認証装置４１も指紋認証装置に限られない。生体認証装置４１は、指紋認証だけでなく、掌紋認証や静脈認証などに適用することができる。

指紋認証の対象物となる指８００は、生体認証装置４１の光学フィルタ１０の上に置かれる。指８００は、光学フィルタ１０と接する凸部８１０と、保護カバー４１０と接しない凹部８２０が存在する。

指紋認証を行う場合、光源４３０から指８００の側部に向けて光が照射される。照射された光は、指８００の内部を透過し、指８００の表面の凸部８１０から光学フィルタ１０に入射する。凹部８２０からも光が出射されるが、その出射光は光学フィルタ１０の表面で反射されるため、光学フィルタ１０にはほとんど入射されない。また、光学フィルタ１０には近赤外線遮断層３００が含まれているため、近赤外光も遮断される。透過光は、受光層４５０によって検知され、受光層４５０は、透過光を電気信号へと変換する。

上述したように、指紋の凸部では透過光が強くなり、指紋の凹部では透過光が弱くなる。そのため、指紋の凹凸が透過光の強度の違いとして現れるため、透過光の強度を解析することで指紋認証が可能となる。

さらに、光源４３０として、可視光源及び近赤外光源を含むことで、指紋認証及び静脈認証を同時に行うことも可能である。例えば、可視光源を用いて指紋認証を行い、近赤外光源を用いて静脈認証を行う。本実施形態に係る生体認証装置４１の近赤外線遮断層３００は、可視光領域近傍の近赤外光の一部を遮断する。そのため、近赤外線遮断層３０が吸収する波長領域を境界として、短波長側の可視光領域と長波長側の近赤外光領域を明確に区別することができる。したがって、ノイズが抑制され、感度の高い指紋認証及び静脈認証が可能となる。

以上、本実施形態に係る生体認証装置４０又は４１によれば、光学フィルタ１０が近赤外光を遮断するとともに、光源４３０からの光の入射角を制御し、又は光学フィルタ１０からの光の出射角を制御する。そのため、受光装置４４０又は受光層４５０は、ノイズが抑制され、可視光領域での光感度が向上する。したがって、生体認証装置４０又は４１は、高感度かつ高ダイナミックレンジの生体認証が可能となる。

＜第４実施形態＞
図８〜図１２を用いて、本実施形態に係る表示装置について説明する。本実施形態に係る表示装置は、表示モジュール及び光学フィルタを含む。

［１．表示モジュールの構成］
図８は、本実施形態に係る表示装置５０の表示モジュール５１の画素部の構成を示す概略断面図である。表示モジュール５１は、第１基板５１０、表示領域１０４、ゲート側駆動回路１０８及び１０９、ソース側駆動回路１１２、コネクタ１１４、並びに集積回路１１６を含む。また、図示しないが、表示モジュール５１は、第１基板５１０と対向する第２基板５７０を含む。

第１基板５１０の上に、表示領域５０４、ゲート側駆動回路５０７及び５０８、並びにソース側駆動回路５０９が形成される。すなわち、表示領域５０４、ゲート側駆動回路５０７及び５０８、並びにソース側駆動回路５０９は、第１基板５１０と第２基板５７０の間に設けられる。コネクタ５０２は第１基板５１０に接続される。集積回路５０３はコネクタ５０３の上に設けられる。表示領域５０４の大きさに合わせて、コネクタ５０２の数を変えてもよい。

表示領域５０４は、複数の画素５０６を含む。複数の画素５０６は、一方向及び一方向に交差する方向に沿って配列される。複数の画素５０６の配列数は任意である。例えば、一方向に沿った方向をＸ方向、一方向に交差する方向に沿った方向をＹ方向とし、Ｘ方向にｍ個、Ｙ方向にｎ個の画素５０６を配列することができる。ｍとｎはそれぞれ独立に、１よりも大きい自然数である。画素５０６の各々は、液晶又はＯＬＥＤなどの表示素子を含む。

フルカラー表示の場合、各画素には、例えば、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、及び青色（Ｂ）に対応する表示素子のいずれかが割り当てられる。また、ＲＧＢの画素の配列は、ストライプ配列を採用することができるが、これに限定されない。ＲＧＢの画素の配列として、デルタ配列や、ペンタイルのような配列などを採用してもよい。

コネクタ５０２は、信号（例えば、映像信号又は回路の動作を制御するタイミング信号）及び電源などを、ゲート側駆動回路５０７及び５０８、ソース側駆動回路５０９、並びに集積回路５０３に供給する機能を有する。なお、コネクタ５０２は、フレキシブルプリント回路（ＦＰＣ）を用いてもよい。

ゲート側駆動回路５０７及び５０８、ソース側駆動回路５０９、並びに集積回路５０３は、コネクタ５０２を介して供給された信号及び電源などを用いて、各画素５０６を駆動し、表示領域５０４に映像を表示する機能を有する。なお、ゲート側駆動回路５０７及び５０８並びにソース側駆動回路５０９は、駆動回路の機能の一部を別の部品に設けることもできる。例えば、駆動回路の機能の一部を集積回路（ＩＣ）に設け、この集積回路を第１基板５１０又はコネクタ５０２の上に配置することができる。さらに、ゲート側駆動回路５０７及び５０８並びにソース側駆動回路５０９の機能の一部を集積回路５０３に設けてもよい。

次に、表示モジュール５１の例として、液晶表示モジュール５１Ａ及びＯＬＥＤ表示モジュール５１Ｂの画素５０６の構成について説明する。

［２−１．液晶表示モジュールの画素の構成］
図９は、本実施形態に係る表示装置５０の液晶表示モジュール５１Ａの画素の構成を示す概略断面図である。液晶表示モジュール５１Ａは、第１偏光板５８０、第１基板５１０、下地層５１１、薄膜トランジスタ５２０、フォトダイオード５３０、絶縁層５４１、第１透光性導電層５４２、第１配向膜５４３、液晶層５５０、第２配向膜５６１、カラーフィルタ層５６２、第２透光性導電層５６４、第２基板５７０、及び第２偏光板５９０を含む。

液晶表示モジュール５１Ａは、第１透光性導電層５４２と第２透光性導電層５６４の各々に電圧を印加することで、液晶層５５０に含まれる液晶が制御され、映像を表示することができる。なお、図９に示す液晶表示モジュール５１Ａは、ＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）方式やＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）方式の駆動方法に適用することができる。一方、第２透光性導電層５６４の代わりにコモン電位線を設けることで、ＩＰＳ（Ｉｎ Ｐｌａｎｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）方式の駆動方法に適用することも可能である。

薄膜トランジスタ５２０は、半導体層５２１、ゲート絶縁層５２２、ゲート電極層５２３、保護層５２４、ソース電極層５２５、及びドレイン電極層５２６を含む。半導体層５２１の上に、ゲート絶縁層５２２を介してゲート電極層５２３が設けられている。また、ゲート電極層５２３の上に保護層５２４が設けられている。ソース電極層５２５及びドレイン電極層５２６は、保護層５２４の上に設けられ、ゲート絶縁層５２２及び保護層５２４に設けられた開口部を介して半導体層５２１と電気的に接続している。

半導体層５２１の材料としては、例えば、シリコン又はＩＧＺＯのような酸化物半導体を用いることができる。ゲート電極層５２３、ソース電極層５２５、及びドレイン電極層５２６の材料としては、例えば、銅、アルミニウム、チタン、又はモリブデンのような導電性金属材料を用いることができる。また、ゲート絶縁層５２２及び保護層５２４の材料としては、例えば、酸化シリコン又は窒化シリコンのような絶縁性材料を用いることができる。

受光素子５３０は、第１電極層５３１、第１半導体層５３２、第２半導体層５３３、第３半導体層５３４、及び第２電極層５３５を含む。第１電極層５３１の上に、第１半導体層５３２、第２半導体層５３３、及び第３半導体層５３４が順に設けられている。また、第３半導体層５３４の上に第２電極層５３５が設けられている。第１電極層５３１は第１半導体層５３２と電気的に接続し、第２電極層５３５は第３半導体層５３４と電気的に接続している。

第１半導体層５３２と第３半導体層５３４とは、半導体の導電型が異なる。すなわち、一方の半導体層がｐ型半導体であり、他方の半導体層がｎ型半導体である。第１半導体層５３２、第２半導体層５３３、及び第３半導体層５３４の材料としては、例えば、アモルファスシリコンを用いることができる。第１電極層５３１及び第２電極層の材料としては、例えば、銅、アルミニウム、チタン、又はモリブデンのような導電性金属材料を用いることができる。第１電極層５３１は遮光性材料が好ましく、第２電極層５３５は透光性材料が好ましい。

第１基板５１０及び第２基板５７０は、例えば、ガラス基板又は石英基板などの透明基板を用いることができる。また、可撓性を必要とする場合には、例えば、ポリイミド系又はアクリル系の樹脂基板を用いることができる。

下地層５１１は、例えば、酸化シリコン又は窒化シリコンのような絶縁性材料を用いることができる。また、酸化シリコン膜及び窒化シリコン膜の積層構造を下地層５１１とすることもできる。下地層５１１は、必要に応じて設ければよく、下地膜を設けることで、第１基板５１０からの不純物の拡散を防止することができる。

絶縁層５４１の材料としては、例えば、酸化シリコン又は窒化シリコンのような絶縁性無機材料もしくはアクリル樹脂やポリイミド樹脂のような絶縁性有機材料を用いることができる。また、第１透光性導電層５４２及び第２透光性導電層５６４の材料としては、例えば、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）のような透明導電性酸化物を用いることができる。

第１配向膜５４３及び第２配向膜５６１の材料としては、例えば、ポリイミド樹脂のような有機材料を用いることができる。また、液晶層５５０の材料としては、例えば、ネマティック液晶又はスメクティック液晶を用いることができる。また、カラーフィルタ層５６２は、赤色カラーフィルタ層５６２Ｒ、緑色カラーフィルタ層５６２Ｇ、青色カラーフィルタ層５６２Ｂ、及びブラックマトリクス層５６３を含む。ブラックマトリクス層５６３は、画素間の混色を防止するために設けられるものであり、クロム又は黒色樹脂などを材料として用いることができる。また、光の偏光方向を制御するため、液晶層５５０を挟み、第１基板５１０側に第１偏光板５８０が設けられ、第２基板５７０側に第２偏光板５９０が設けられる。

本実施形態では、受光素子５３０の一例としてフォトダイオードを示したが、本実施形態に係る表示装置の受光素子５３０はフォトダイオードに限られない。受光素子は、フォトトランジスタであってもよく、光を電気信号に変換できる機能を有する素子であれば、本実施形態に係る表示装置に適用することができる。また、薄膜トランジスタ５２０と受光素子５３０とを必ずしも同一平面内に設ける必要はない。薄膜トランジスタ５２０の上又は下に受光素子５３０を設けることもできる。

［２−２．ＯＬＥＤ表示モジュールの画素部の構成］
図１０は、本実施形態に係る表示装置５０のＯＬＥＤ表示モジュール５１Ｂの画素の構成を示す概略断面図である。ＯＬＥＤ表示モジュール５１Ｂは、第１基板５１０、下地層５１１、薄膜トランジスタ５２０、フォトダイオード５３０、絶縁層５４１、陽極６４２、土手６４３、発光層６５２、陰極６５３、保護層６５４、封止層６６０、第２基板５７０を含む。薄膜トランジスタ５２０及びフォトダイオード５３０は、上述した液晶表示モジュール５１Ａと同様の構成であるため、ここでは説明を省略する。

ＯＬＥＤ表示モジュール５１Ｂは、陽極６４１の上に土手６４３が設けられ、土手６４３の上に発光層６５２及び陰極６５３が順に設けられる。さらに、陰極６５３の上に保護層６５４が設けられている。

陽極６４２及び陰極６５３の各々は、発光層６５２に正孔及び電子を供給する機能を有し、金属、合金、金属酸化物、又はこれらの混合物を用いることができる。具体的には、陽極６４２として、酸化スズ（ＳｎＯｘ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化インジウム（ＩｎＯｘ）、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）等の導電性金属酸化物、あるいは銀、モリブデン、チタン、タンタル、タングステン、アルミニウムなどの金属を用いることができる。光の射出方向を陰極６５３側であるトップエミッションの場合、陽極６４２を遮光性材料とし、陰極６５３を透光性材料とすればよい。一方、光の射出方向を陽極６４２側であるボトムエミッションの場合、陽極６４２を透光性材料とし、陰極６５３を遮光性材料とすればよい。

発光層６５２は、陽極及び陰極から注入された正孔及び電子の再結合させて発光する機能を有し、正孔注入層、正孔輸送層、ＥＬ層、電子輸送層、電子注入層などの積層構造としてもよい。発光層６５２は、各画素ごとに、赤色発光層（６５２Ｒ）、緑色発光層（６５２Ｇ）、青色発光層（６５２Ｂ）のいずれかが設けられている。なお、全ての画素に共通して白色発光層を設けてもよいが、その場合、発光層６５２からの光が射出される側に、各画素に対応して赤色、緑色、青色のカラーフィルタを設けることが好ましい。カラーフィルタを設けることで、白色の表示だけでなく、フルカラーの表示が可能となる。

保護層６５４は、発光層６５２への水分の侵入を防ぐ機能を有する。保護層６５４として、例えば、酸化シリコン又は窒化シリコンのような無機絶縁材料を用いることができる。また、保護層６５４として、有機絶縁材料と無機絶縁材料との積層構造とすることもできる。封止層６６０は、第２基板５７０を接着する機能を有する。封止層６６０として、例えば、ガラスフリットなどのガラス材料、光硬化樹脂、又は熱硬化樹脂などの固体封止材料を用いることができる。

［３．表示装置の構成］
図１１は、本実施形態に係る表示装置５０Ａ〜５０Ｄの構成を示す概略断面図である。

図１１（Ａ１）に示す表示装置５０Ａは、光学フィルタ１０、液晶表示モジュール５１Ａ、及びバックライト５２を含む。バックライト５２は、液晶表示モジュール５１Ａの第１偏光板５８０側に設けられている。光学フィルタ１０は、接着層７００を介して液晶表示モジュール５１Ａの第２偏光板５９０側に設けられている。また、光学フィルタ１０は、光制御層１００が第２偏光板５９０側に設けられている。一方、図１１（Ａ２）に示す表示装置５０Ｂは、図１１（Ａ１）に示す表示装置５０Ａとは光学フィルタ１０が逆に設けられている。すなわち、光学フィルタ１０の近赤外線遮断層３００が第２偏光板５９０側に設けられている。

図１１（Ｂ１）に示す表示装置５０Ｃは、光学フィルタ１０及びＯＬＥＤ表示モジュール５１Ｂを含む。光学フィルタ１０は、接着層７００を介してＯＬＥＤ表示モジュール５１Ｂの第２基板５７０側に設けられている。また、光学フィルタ１０は、光制御層１００が第２基板５７０側に設けられている。一方、図１１（Ｂ２）に示す表示装置５０Ｄは、図１１（Ｂ１）に示す表示装置５０Ｃとは光学フィルタ１０が逆に設けられている。すなわち、光学フィルタ１０の近赤外線遮断層３００が第２基板５７０側に設けられている。

表示装置５０Ａ及び表示装置５０Ｂでは、バックライト５２から照射された光は、液晶表示モジュール５１Ａ及び光学フィルタ１０を透過し、表示装置５０Ａ又は表示装置５０Ｂの外部に出射される。一方、表示装置５０Ｃ及び表示装置５０Ｄでは、ＯＬＥＤ表示モジュールの発光層６５２から照射された光は、光学フィルタ１０を透過し、表示装置５０Ａ又は表示装置５０Ｂの外部に出射される。いずれの表示装置も照射された光は、光学フィルタ１０の近赤外線遮断層３００によって近赤外光が遮断されるが、可視光は透過するため、表示装置５０Ａ又は表示装置５０Ｂは映像を表示することが可能である。また、光学フィルタ１０の光制御層１００が光の出射方向を制御するため、表示装置５０Ａ又は表示装置５０Ｂの映像を見る方向を一定の範囲に限定することができる。

続いて、表示装置５０Ａの受光素子５３０による物体９００の検出方法について説明する。

図１２は、本実施形態に係る表示装置５０Ａの構成を示す概略断面図である。具体的には、図１２（Ａ）は光源がバックライト５２の場合であり、図１２（Ｂ）は光源が外光（例えば、太陽光など）の場合である。液晶表示モジュール５１Ａは、受光素子５３０を含む。また、表示装置５０Ａの光学フィルタ１０の上に物体９００が接触している。なお、図１２では、便宜上、物体９００と重畳しない受光素子を受光素子５３０Ａとし、物体９００と重畳する受光素子を受光素子５３０Ｂとして図示する。受光素子５３０Ａと受光素子５３０Ｂとは隣接した画素に設けられたものでなくてもよい。

図１２（Ａ）では、バックライト５２から照射された光は、液晶モジュール５１Ａ及び光学フィルタ１０を透過する。しかし、物体９００が表示装置５０Ａに接触する場合には、光は物体９００で反射される。そのため、物体９００と重畳しない受光素子５３０Ａは光を検知せず、物体９００と重畳する受光素子５３０Ｂは光を検知する。したがって、受光素子５３０の光の検知の有無により物体９００の接触の有無を判定することができる。

図１２（Ｂ）では、外光は、光学フィルタ１０及び液晶モジュール５１Ａを透過し、受光素子５３０で検知される。しかし、物体９００が接触する場合には、外光は物体９００で遮られ、入射表示装置５０Ａに入射されない。そのため、物体９００と重畳しない受光素子５３０Ａは光を検知し、物体９００と重畳する受光素子５３０Ｂは光を検知しない。したがって、受光素子５３０の検知の有無により物体９００の接触の有無を判定することができる。

また、図１２（Ｂ）では、光学フィルタ１０により、液晶モジュール５１Ａへの一定の入射角以上の光の入射が制限される。物体９００と重畳しない領域からの入射光は、いわゆるノイズであるが、光学フィルタ１０によってノイズを低減することができる。したがって、受光素子５３０Ｂは、ダイナミックレンジが高く、高精度の検知が可能となる。

本実施形態に係る表示装置５０は、物体９００と接触する部分と接触しない部分とを明瞭に区別できることから、複数の物体９００が表示装置５０に接触していた場合であっても、それら複数の物体９００を高精度に検知することができる。例えば、指やペンなどで複数の場所に接触して操作する場合、いわゆるマルチタッチ操作の場合であっても、複数の接触場所を高精度に検知すること可能である。

図１２を用いて、物体９００が表示装置５０Ａに接触している場合を説明したが、物体９００は表示装置５０Ａに非接触であってもよい。表示装置５０Ａは、光制御層１００が設けられているため、物体９００が非接触であっても、一定の入射角以上の光の入射が制限されるため、物体９００と重畳する部分と重畳しない部分とでは受光素子が検知する光の強度が異なる。そのため、光の強度の違いから、非接触の物体９００の場所を検知することが可能である。

以上、本実施形態に係る表示装置５０によれば、近赤外線遮断層３００によって近赤外光が遮断され、光制御層１００によって受光素子５３０への入射光の入射角が制御される。そのため、たとえ異なる光源であっても、波長や入射角のばらつきが小さい光を受光素子５３０に入射することができる。したがって、本実施形態に係る表示装置５０は、あらゆる状況において高精度、かつ、高ダイナミックレンジで物体９００の検出が可能である。

また、受光素子５３０は、物体９００の検知手段だけでなく、撮像手段として用いることもできる。例えば、表示装置５０の表示領域の受光素子５３０を単独で用いることにより、カメラやビデオなどの撮像装置として使用することが可能である。本実施形態に係る撮像装置は、光学フィルタ１０の近赤外線遮断層３００が近赤外光を遮断するため、ノイズが抑制され、高画質の撮像が可能である。

上述した各実施形態は、相互に矛盾しない限りにおいて、適宜組み合わせて実施することができる。また、各実施形態を基にして、当業者が適宜構成要素の追加、削除もしくは設計変更を行ったもの、又は、工程の追加、省略もしくは条件変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。

上述した各実施形態によりもたらされる作用効果とは異なる他の作用効果であっても、本明細書の記載から明らかなもの、又は、当業者において容易に予測し得るものについては、当然に本発明によりもたらされるものと解される。

１０、２０：光学フィルタ、 ４０、４１：生体認証装置、 ５０、５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃ、５０Ｄ：表示装置、 ５１：表示モジュール、 ５１Ａ：液晶表示モジュール、 ５１Ｂ：ＯＬＥＤ表示モジュール、 ５２：バックライト、 １００：光制御層、 １１０：第１透明保護膜、 １２０：遮光壁、 １２３：第１基板、 １３０：透光壁、 ２００：接着層、 ３００：近赤外線遮断層、 ３０１：近赤外線遮断層、 ３１０：第２透明保護膜、 ３２０：近赤外線吸収膜、 ４１０：保護カバー、 ４２０：光学調整層、 ４３０：光源、 ４４０：受光装置、 ４５０：受光層、 ５０２：コネクタ、 ５０３：集積回路、 ５０４：表示領域、 ５０６：画素、 ５０７、５０８：ゲート側駆動回路、 ５０９：ソース側駆動回路、 ５１０：第１基板、 ５１１：下地層、 ５２０：薄膜トランジスタ、 ５２１：半導体層、 ５２２：ゲート絶縁層、 ５２３：ゲート電極層、 ５２４：保護層、 ５２５：ソース電極層、 ５２６：ドレイン電極層、 ５３０、５３０Ａ、５３０Ｂ：受光素子、 ５３１：第１電極層、 ５３２：第１半導体層、 ５３３：第２半導体層、 ５３４：第３半導体層、 ５３５：第２電極層、 ５４１：絶縁層、 ５４２：第１透光性導電層、 ５４３：第１配向膜、 ５５０：液晶層、 ５６１：第２配向膜、 ５６２：カラーフィルタ層、 ５６２Ｂ：青色カラーフィルタ層、 ５６２Ｇ：緑色カラーフィルタ層、 ５６２Ｒ：赤色カラーフィルタ層、 ５６３：ブラックマトリクス層、 ５６４：第２透光性導電層、 ５７０：第２基板、 ５８０：第１偏光板、 ５９０：第２偏光板、 ６４１：陽極、 ６４２：陽極、 ６４３：土手、 ６５２：発光層、 ６５２Ｂ：青色発光層、 ６５２Ｇ：緑色発光層、 ６５２Ｒ：赤色発光層、 ６５３：陰極、 ６５４：保護層、 ６６０：封止層、 ７００：接着層、 ８００：指、 ８１０：凸部、 ８２０：凹部、 ９００：物体

Claims (19)

1. 透光壁と遮光壁とが交互に設けられる光制御層と
   波長６００ｎｍ〜８００ｎｍに吸収極大を有する近赤外線遮断層と、を含む光学フィルタ。
2. 前記光制御層は、所定の入射角以上で入射する波長７００ｎｍ〜７７０ｎｍの入射光の光透過率が１０％以下である請求項１に記載の光学フィルタ。
3. 前記所定の入射角は６０°である請求項２に記載の光学フィルタ。
4. 前記所定の入射角は４５°である請求項２に記載の光学フィルタ。
5. 前記透光壁及び前記遮光壁は、第１透明保護膜の上に設けられる請求項１乃至請求項４のいずれか一に記載の光学フィルタ。
6. 前記近赤外線遮断層は、波長９００〜１０００ｎｍの光透過率が９０％以上である請求項１乃至請求項５のいずれか一に記載の光学フィルタ。
7. 前記近赤外線遮断層は、近赤外線吸収膜を含む請求項１乃至請求項６のいずれか一に記載の光学フィルタ。
8. 前記近赤外線吸収膜は、第２透明保護膜の上に設けられる請求項７に記載の光学フィルタ。
9. 前記近赤外線吸収膜は、マトリクス樹脂及び近赤外線吸収色素を含む請求項７又は請求項８のいずれか一に記載の光学フィルタ。
10. 前記マトリクス樹脂は、環状ポリオレフィン系樹脂、芳香族ポリエーテル系樹脂、ポリイミド系樹脂、フルオレンポリカーボネート系樹脂、フルオレンポリエステル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリアリレート系樹脂、ポリサルホン系、ポリエーテルサルホン系樹脂、ポリパラフェニレン系樹脂、ポリアミドイミド系樹脂、ポリエチレンナフタレート系樹脂、フッ素化芳香族ポリマー系樹脂、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、アリルエステル系硬化型樹脂及びシルセスキオキサン系紫外線硬化樹脂から選ばれる一つ又は複数の樹脂である請求項９に記載の光学フィルタ。
11. 前記近赤外線吸収色素は、スクアリリウム系化合物、フタロシアニン系化合物、シアニン系化合物、クロコニウム系化合物から選ばれる一つ又は複数の化合物である請求項９又は請求項１０のいずれか一に記載の光学フィルタ。
12. 前記近赤外線遮断層は、前記光制御層の上にスピンコート、スリットコート、印刷又はインクジェットによる方法により形成される請求項１乃至請求項１１のいずれか一に記載の光学フィルタ。
13. さらに、前記光制御層と前記近赤外線遮断層との間に設けられる接着層を含む請求項１乃至請求項１１のいずれか一に記載の光学フィルタ。
14. さらに、前記光制御層と前記近赤外線遮断層との間に設けられる接着層を含み、
    前記接着層は、前記透光壁、前記遮光壁、及び前記近赤外線吸収膜と接する請求項７乃至請求項１１のいずれか一に記載の光学フィルタ。
15. 請求項１乃至請求項１４のいずれか一に記載の光学フィルタを具備する生体認証装置。
16. 請求項１乃至請求項１４のいずれか一に記載の光学フィルタを具備する撮像装置。
17. 波長６００ｎｍ〜８００ｎｍに吸収極大を有し、波長９００〜１０００ｎｍの光透過率が９０％以上である生体認証装置用の近赤外線カットフィルム。
18. 波長６００ｎｍ〜８００ｎｍに吸収極大を有し、波長９００〜１０００ｎｍの光透過率が９０％以上である表示装置用の近赤外線カットフィルム。
19. 波長６００ｎｍ〜８００ｎｍに吸収極大を有し、波長９００〜１０００ｎｍの光透過率が９０％以上である撮像装置用の近赤外線カットフィルム。
    
    

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