JP2022188530A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 光学センサの検知精度を向上させ得る表示装置を提供すること。【解決手段】 一実施形態に係る表示装置は、第１基板と、第２基板と、液晶層とを備える。第１基板は、基材と、画素を含む表示領域において基材と液晶層の間に位置し、液晶層側から入射する光に応じた検知信号を出力する光電変換素子を備えたセンサと、光電変換素子と液晶層の間に位置し、センサと電気的に接続される第１配線と、を有する。画素は、第１副画素、第２副画素、第３副画素を含む。光電変換素子は、第３副画素が位置する領域に配置される。第１配線は、第２副画素と第３副画素の間に延びる本体部から第３副画素が位置する領域に向けて分岐し、光電変換素子と重なり、開口を有する第１分岐部と、本体部から第２副画素が位置する領域に向けて分岐し第１配線とセンサとを電気的に接続する貫通孔と重なる第２分岐部と、を有する。【選択図】 図４

Description

本発明の実施形態は、表示装置に関する。

近年、指紋センサや静脈センサ等、生体情報を検出するセンサが内蔵された表示装置が開発されている。この種のセンサとしては、例えば光電変換素子を用いた光学センサが用いられる。

光学センサは、例えばバックライト等の光源から発せられ対象物にて反射された光を検知する。検知精度の観点から、光学センサには、対象物にて反射された光のうち、光学センサ上面の法線方向に対して平行な光を入射させることが望ましい。

米国特許出願公開第２０２０／０２６５２０７号明細書

本開示は、液晶表示装置が備える光学センサの検知精度を向上させ得る表示装置を提供することを目的の１つとする。

一実施形態に係る表示装置は、第１基板と、前記第１基板に対向する第２基板と、前記第１基板と前記第２基板の間に位置する液晶層と、を具備する。前記第１基板は、基材と、画素を含む表示領域において前記基材と前記液晶層の間に位置し、前記液晶層側から入射する光に応じた検知信号を出力する光電変換素子を備えたセンサと、前記光電変換素子と前記液晶層の間に位置し、前記センサと電気的に接続される第１配線と、を備える。前記画素は、赤色に対応する第１副画素と、緑色に対応する第２副画素と、青色に対応する第３副画素と、を含む。前記光電変換素子は、前記第３副画素が位置する領域に配置される。前記第１配線は、平面視において、前記第２副画素と前記第３副画素の間に延びる本体部と、前記本体部から前記第３副画素が位置する領域に向けて分岐し前記光電変換素子と重なる第１分岐部と、前記本体部から前記第２副画素が位置する領域に向けて分岐し前記第１配線と前記センサとを電気的に接続するための貫通孔と重なる第２分岐部と、を有する。前記第１分岐部は、前記液晶層側から入射する光のうち、前記光電変換素子の上面の法線方向と平行な光を透過する開口を有する。

図１は、一実施形態に係る表示装置を模式的に示す図である。 図２は、同実施形態に係る表示装置を概略的に示す平面図である。 図３は、同実施形態に係るセンサと、センサのためのセンサ回路とを示す等価回路図である。 図４は、同実施形態に係る第１基板に適用し得る構造の一例を示す概略的な断面図である。 図５は、同実施形態に係る第１基板に適用し得る構造の一例を示す概略的な平面図である。 図６は、同実施形態に係る第１基板に適用し得る構造の一例を示す概略的な平面図である。 図７は、同実施形態に係る第１基板に適用し得る構造の一例を示す概略的な平面図である。

以下、図面を参照して、実施形態について説明する。
なお、開示はあくまで一例に過ぎず、当業者において、発明の趣旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は、説明をより明確にするため、実施の態様に比べて模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同一または類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する詳細な説明を省略することがある。

なお、図面には、必要に応じて理解を容易にするために、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、および、Ｚ軸を記載する。Ｘ軸に沿った方向をＸ方向または第１方向と称し、Ｙ軸に沿った方向をＹ方向または第２方向と称し、Ｚ軸に沿った方向をＺ方向または第３方向と称する。Ｘ軸およびＹ軸によって規定される面をＸ－Ｙ平面と称し、Ｘ軸およびＺ軸によって規定される面をＸ－Ｚ平面と称する。Ｘ－Ｙ平面を見ることを平面視という。

図１は、一実施形態に係る表示装置ＤＳＰを模式的に示す図である。表示装置ＤＳＰは、表示パネルＰＮＬと、カバー部材ＣＭと、第１偏光板ＰＬＺ１と、第２偏光板ＰＬＺ２と、照明装置ＢＬとを備えている。

表示パネルＰＮＬは、液晶表示パネルであり、第１基板ＳＵＢ１と、第１基板ＳＵＢ１に対向する第２基板ＳＵＢ２と、シール材ＳＥと、液晶層ＬＣとを備えている。液晶層ＬＣは、シール材ＳＥにより第１基板ＳＵＢ１と第２基板ＳＵＢ２の間に封入されている。本実施形態の表示パネルＰＮＬは、第１基板ＳＵＢ１の背面側からの光を第２基板ＳＵＢ２の上面側に選択的に透過させることで画像を表示する透過型である。

第１基板ＳＵＢ１は、センサＳＳとコリメート層ＣＬ１を備えている。センサＳＳは、第１基板ＳＵＢ１の主面のうち第２偏光板ＰＬＺ２と対向する主面と、コリメート層ＣＬ１との間に位置している。コリメート層ＣＬ１は、センサＳＳと重なる開口ＯＰを有している。詳細については後述するが、本実施形態において、コリメート層ＣＬ１は金属材料で形成され、遮光性を有している。このため、コリメート層ＣＬ１は金属層または遮光層と称されてもよい。なお、図１では図示を省略しているが、このようなコリメート層は、第２基板ＳＵＢ２にさらに配置されてもよい。

シール材ＳＥは、第１基板ＳＵＢ１と第２基板ＳＵＢ２を接着している。第１基板ＳＵＢ１と第２基板ＳＵＢ２の間には、図示しないスペーサによって所定のセルギャップが形成される。液晶層ＬＣは、このセルギャップ内に充填されている。

カバー部材ＣＭは、表示パネルＰＮＬの上に設けられている。例えば、カバー部材ＣＭとしてはガラス基板や樹脂基板を用いることができる。カバー部材ＣＭは、センサＳＳによる検出の対象物が接触する上面ＵＳＦを有している。なお、本実施形態においては、カバー部材ＣＭの上面ＵＳＦが、センサＳＳの上面と平行である場合を想定する。図１の例においては、対象物の一例である指Ｆが上面ＵＳＦに接触している。第１偏光板ＰＬＺ１は、表示パネルＰＮＬ１とカバー部材ＣＭの間に設けられている。

照明装置ＢＬは、表示パネルＰＮＬの下に設けられ、第１基板ＳＵＢ１に光Ｌを照射する。照明装置ＢＬは、例えばサイドエッジ型のバックライトであり、プレート状の導光体と、この導光体の側面に光を放つ複数の光源とを備えている。第２偏光板ＰＬＺ２は、表示パネルＰＮＬと照明装置ＢＬの間に設けられている。

光Ｌのうち指Ｆで反射された反射光は、コリメート層ＣＬ１に形成された開口ＯＰを通ってセンサＳＳに入射する。すなわち、指Ｆで反射された反射光は、センサＳＳに入射するまでに、カバー部材ＣＭ、第１偏光板ＰＬＺ１、第２基板ＳＵＢ２、液晶層ＬＣ、さらには第１基板ＳＵＢ１のうちセンサＳＳより上層に位置する部分を透過する。

センサＳＳは、入射した光に応じた検知信号を出力する。後述するように、表示パネルＰＮＬは複数のセンサＳＳを備えており、これらセンサＳＳが出力する検知信号に基づけば、指Ｆの凹凸（例えば、指紋）を検出することができる。

センサＳＳは、より正確な検知信号を得るために、上面ＵＳＦの法線方向と平行な入射光を検知することが望ましい。コリメート層ＣＬ１は、センサＳＳに入射する光を平行化するコリメータとして機能する。つまり、コリメート層ＣＬ１によって上面ＵＳＦの法線方向に対して傾斜した光（つまり、センサＳＳの上面の法線方向に対して傾斜した光）が遮断される。

以上のように、表示装置ＤＳＰにセンサＳＳを搭載することで、表示装置ＤＳＰに指紋センサとしての機能を付加することができる。また、センサＳＳは、指紋の検出に加えて、あるいは指紋の検出に代えて、指Ｆの内部で反射された光に基づき生体に関する情報を検出する用途で用いることもできる。生体に関する情報は、例えば、静脈等の血管像や脈拍、脈波等である。

図２は、本実施形態に係る表示装置ＤＳＰを概略的に示す平面図である。表示装置ＤＳＰは、上述の表示パネルＰＮＬと、表示パネルＰＮＬに実装された配線基板１とを備えている。表示パネルＰＮＬは、画像を表示する表示領域ＤＡと、表示領域ＤＡを囲む周辺領域ＳＡとを有している。周辺領域ＳＡは非表示領域と称されてもよい。

第１基板ＳＵＢ１は、第２基板ＳＵＢ２と重ならない実装領域ＭＡを有している。シール材ＳＥは、周辺領域ＳＡに位置している。図２においては、シール材ＳＥが配置された領域が斜線で示されている。表示領域ＤＡは、シール材ＳＥの内側に位置している。表示パネルＰＮＬは、表示領域ＤＡにおいて第１方向Ｘおよび第２方向Ｙにマトリクス状に配置された複数の画素ＰＸを備えている。

画素ＰＸは、赤色（Ｒ）の光を放つ副画素ＳＰ１と、緑色（Ｇ）の光を放つ副画素ＳＰ２と、青色（Ｂ）の光を放つ副画素ＳＰ３とを含む。なお、画素ＰＸは、赤色、緑色および青色以外の光を放つ副画素を含んでもよい。

図２の例においては、各画素ＰＸに対して１つずつセンサＳＳが配置されている。より詳しくは、各画素ＰＸに含まれる青色の光を放つ副画素ＳＰ３に対して１つずつセンサＳＳが配置されている。表示領域ＤＡ全体では、複数のセンサＳＳは、第１方向Ｘおよび第２方向Ｙにマトリクス状に並んでいる。

センサＳＳは必ずしも全ての画素ＰＸに対して配置される必要はない。例えば、センサＳＳは、複数の画素ＰＸに対して１つの割合で配置されてもよい。また、センサＳＳは、表示領域ＤＡにおける一部の領域の画素ＰＸに対して配置され、その他の領域の画素ＰＸに対して配置されなくてもよい。

配線基板１は、例えばフレキシブル回路基板であり、実装領域ＭＡに設けられた端子部に接続されている。また、配線基板１は、表示パネルＰＮＬを駆動するドライバ２を備えている。なお、ドライバ２は、実装領域ＭＡ等の他の位置に実装されてもよい。例えば、ドライバ２は、各画素ＰＸによる表示動作を制御するＩＣと、センサＳＳによる検出動作を制御するＩＣとを含む。これらＩＣは、それぞれ異なる位置に実装されてもよい。センサＳＳが出力する検知信号は、配線基板１およびドライバ２を介してコントローラＣＴに出力される。コントローラＣＴは、複数のセンサＳＳからの検知信号に基づき、指紋を検出するための演算処理等を実行する。

図３は、本実施形態に係るセンサＳＳと、センサＳＳのためのセンサ回路とを示す等価回路図である。
図３に示すように、センサ回路には、第１センサ用走査線ＳＧＬ１と、第２センサ用走査線ＳＧＬ２と、第１センサ用給電線ＳＰＬ１と、第２センサ用給電線ＳＰＬ２と、第３センサ用給電線ＳＰＬ３と、センサ用信号線ＳＳＬと、スイッチング素子ＳＷ２Ａと、スイッチング素子ＳＷ２Ｂと、スイッチング素子ＳＷ２Ｃと、キャパシタＣ１と、キャパシタＣ２と、が設けられる。

なお、以下では、第１センサ用走査線ＳＧＬ１を第１走査線ＳＧＬ１と称し、第２センサ用走査線ＳＧＬ２を第２走査線ＳＧＬ２と称し、第１センサ用給電線ＳＰＬ１を第１給電線ＳＰＬ１と称し、第２センサ用給電線ＳＰＬ２を第２給電線ＳＰＬ２と称し、第３センサ用給電線ＳＰＬ３を第３給電線ＳＰＬ３と称して説明する。

また、図３では、スイッチング素子ＳＷ２Ａ，ＳＷ２Ｂ，ＳＷ２Ｃがそれぞれ、ｎ型ＴＦＴ（Thin Film Transistor）で構成された場合を示しているが、スイッチング素子ＳＷ２Ａ，ＳＷ２Ｂ，ＳＷ２Ｃは、ｐ型ＴＦＴで構成されてもよい。

センサＳＳについて、一方の電極は第２給電線ＳＰＬ２に接続され、他方の電極はノードＮに接続される。ノードＮは、スイッチング素子ＳＷ２Ａのドレイン電極およびスイッチング素子ＳＷ２Ｂのゲート電極に接続されている。センサＳＳの一方の電極には、第２給電線ＳＰＬ２を通じて第２電圧ＶＣＯＭが供給される。第２電圧ＶＣＯＭは基準電圧と称されてもよい。センサＳＳに光が入射した場合、センサＳＳには入射した光の光量に応じた電流が流れる。これによりキャパシタＣ１において保持される容量が変化する。なお、キャパシタＣ２において保持される容量は、キャパシタＣ１において保持される容量に付加される寄生容量である。

スイッチング素子ＳＷ２Ａについて、ゲート電極は第１走査線ＳＧＬ１に接続され、ソース電極は第１給電線ＳＰＬ１に接続され、ドレイン電極はノードＮに接続されている。スイッチング素子ＳＷ２Ａが第１走査線ＳＧＬ１から供給される走査信号に応じてオンになると、ノードＮの電位は第１給電線ＳＰＬ１を通じて供給される第１電圧ＶＰＰ１の電位にリセットされる。上述の第２電圧ＶＣＯＭは第１電圧ＶＰＰ１よりも低い値を示し、センサＳＳは逆バイアス駆動される。

スイッチング素子ＳＷ２Ｂについて、ゲート電極はノードＮに接続され、ソース電極は第３給電線ＳＰＬ３に接続され、ドレイン電極はスイッチング素子ＳＷ２Ｃのソース電極に接続されている。スイッチング素子ＳＷ２Ｂがオンになると、キャパシタＣ１において保持されている容量に応じた電流が増幅されて、スイッチング素子ＳＷ２Ｃに流れる。

スイッチング素子ＳＷ２Ｃについて、ゲート電極は第２走査線ＳＧＬ２に接続され、ソース電極はスイッチング素子ＳＷ３のドレイン電極に接続され、ドレイン電極はセンサ用信号線ＳＳＬに接続されている。スイッチング素子ＳＷ２Ｃが第２走査線ＳＧＬ２から供給される走査信号に応じてオンになると、スイッチング素子ＳＷ２Ｂからの電流に応じた電気信号（検知信号）がセンサ用信号線ＳＳＬに出力される。

なお、図３では、スイッチング素子ＳＷ２Ａ，ＳＷ２Ｃがダブルゲート構造である場合を示したが、スイッチング素子ＳＷ２Ａ，ＳＷ２Ｃはシングルゲート構造やマルチゲート構造であってもよい。

第１基板ＳＵＢ１に適用し得る構造につき、図４～図７を用いてより詳細に説明する。なお、図４～図７は、それぞれ断面図および平面図によって第１基板ＳＵＢ１の構成を概略的に示すものであり、必ずしも各図における各要素の位置関係や形状を一致させたものではない。

図４は、第１基板ＳＵＢ１に適用し得る構造の一例を示す概略的な断面図である。第１基板ＳＵＢ１は、透明な第１基材１０と、絶縁層１１，１２，１３，１４，１５，１６，１７と、配向膜ＡＬとを備えている。

第１基材１０は、例えばガラス基板や樹脂基板である。絶縁層１１，１２，１４，１７は、無機材料で形成される。絶縁層１３，１５，１６は、有機材料で形成される。絶縁層１１，１２，１３，１４，１５，１６，１７と、配向膜ＡＬとは、第１基材１０の上方において、この順で第３方向Ｚに積層されている。

第１基板ＳＵＢ１は、画像表示に関わる要素として、信号線ＳＬと、走査線ＧＬと、スイッチング素子ＳＷ１と、画素電極ＰＥと、共通電極ＣＥと、中継電極Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５と、給電線ＰＬとを備えている。画素電極ＰＥおよびスイッチング素子ＳＷ１は、副画素ＳＰ１，ＳＰ２，ＳＰ３のそれぞれに対して設けられている。共通電極ＣＥは、例えば複数の副画素ＳＰ１，ＳＰ２，ＳＰ３に亘って設けられている。

スイッチング素子ＳＷ１は、半導体層ＳＣ１を含む。半導体層ＳＣ１は、第１基材１０と絶縁層１１の間に配置されている。走査線ＧＬは、絶縁層１１，１２の間に配置され、半導体層ＳＣ１と対向している。なお、走査線ＧＬは絶縁層１１，１２の間ではなく、別の層に配置されてもよい。信号線ＳＬは、絶縁層１２，１３の間に配置され、絶縁層１１，１２を貫通するコンタクトホールＣＨ１を通じて半導体層ＳＣ１に接触している。

中継電極Ｒ１は、絶縁層１２，１３の間、つまり、信号線ＳＬと同層に配置され、絶縁層１１，１２を貫通するコンタクトホールＣＨ２を通じて半導体層ＳＣ１と接触している。中継電極Ｒ２は、絶縁層１３，１４の間に配置され、絶縁層１３を貫通するコンタクトホールＣＨ３を通じて中継電極Ｒ１に接触している。中継電極Ｒ３は、絶縁層１４，１５の間に配置され、絶縁層１４を貫通するコンタクトホールＣＨ４を通じて中継電極Ｒ２に接触している。中継電極Ｒ４は、絶縁層１５，１６の間に配置され、絶縁層１５を貫通するコンタクトホールＣＨ５を通じて中継電極Ｒ３に接触している。中継電極Ｒ５は、絶縁層１６，１７の間に配置され、絶縁層１６を貫通するコンタクトホールＣＨ６を通じて中継電極Ｒ４に接触している。

画素電極ＰＥは、絶縁層１７と配向膜ＡＬの間に配置され、絶縁層１７を貫通するコンタクトホールＣＨ７を通じて中継電極Ｒ５に接触している。給電線ＰＬは、絶縁層１５，１６の間、つまり、中継電極Ｒ４と同層に配置されている。共通電極ＣＥは、絶縁層１６，１７の間、つまり、中継電極Ｒ５と同層に配置され、絶縁層１６を貫通するコンタクトホールＣＨ８を通じて給電線ＰＬに接触している。

給電線ＰＬには、共通電圧が供給される。この共通電圧は、共通電極ＣＥに供給される。信号線ＳＬには映像信号が供給され、走査線ＧＬには走査信号が供給される。走査線ＧＬに走査信号が供給されたときに、信号線ＳＬの映像信号が半導体層ＳＣ１および中継電極Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５を通じて画素電極ＰＥに供給される。このとき、画素電極ＰＥと共通電極ＣＥの間には共通電圧と映像信号の電位差に起因した電界が発生し、この電界が液晶層ＬＣに作用する。

第１基板ＳＵＢ１は、センサＳＳに関わる要素として、スイッチング素子ＳＷ２と、センサ用走査線ＳＧＬと、中継電極Ｒ６，Ｒ７，Ｒ８，Ｒ９と、第２給電線ＳＰＬ２と、第３給電線ＳＰＬ３とを備えている。また、センサＳＳは、第１電極Ｅ１（下部電極）と、第２電極Ｅ２（上部電極）と、光電変換素子ＰＣとを備えている。

なお、図４では、説明の便宜上、センサＳＳに関わる複数のスイッチング素子ＳＷ２Ａ，ＳＷ２Ｂ，ＳＷ２Ｃに関係する要素をスイッチング素子ＳＷ２と表している。また、図４では、上述のスイッチング素子ＳＷ２のゲート電極として機能する要素をセンサ走査線ＳＧＬと表している。図４では、上述のスイッチング素子ＳＷ２のソース電極として機能する要素を中継電極Ｒ７と表している。図４では、上述のスイッチング素子ＳＷ２のドレイン電極として機能する要素を中継電極Ｒ６と表している。また、図４では、センサＳＳに関わる要素の全てではなく、その一部を図示している。

光電変換素子ＰＣは、第１基材１０に対向する第１面Ｆ１と、液晶層ＬＣに対向する第２面Ｆ２とを有している。光電変換素子ＰＣの第２面Ｆ２がセンサＳＳの上面に相当する。光電変換素子ＰＣは、絶縁層１３，１４の間に位置している。第１電極Ｅ１は、光電変換素子ＰＣと絶縁層１３の間に配置され、第１面Ｆ１に接触している。第１電極Ｅ１の外周部は、光電変換素子ＰＣから突出しており、絶縁層１４によって覆われている。第１電極Ｅ１は、光電変換素子ＰＣの下方において絶縁層１３を貫通するコンタクトホールＣＨ９を通じて中継電極Ｒ６に接触している。第２電極Ｅ２は、光電変換素子ＰＣと絶縁層１４の間に配置され、第２面Ｆ２に接触している。第２電極Ｅ２は、光電変換素子ＰＣの上方において絶縁層１４を貫通するコンタクトホールＣＨ１０を通じて第２給電線ＳＰＬ２に接触している。

第２給電線ＳＰＬ２は、絶縁層１４，１５の間に配置され、絶縁層１４を貫通するコンタクトホールＣＨ１０を通じて第２電極Ｅ２に接触している。第２給電線ＳＰＬ２には第２電圧ＶＣＯＭが供給され、第２電極Ｅ２には第２給電線ＳＰＬ２を通じて第２電圧ＶＣＯＭが供給される。

スイッチング素子ＳＷ２は、半導体層ＳＣ２を含む。半導体層ＳＣ２は、第１基材１０と絶縁層１１の間に配置されている。センサ走査線ＳＧＬは、絶縁層１１，１２の間に配置され、半導体層ＳＣ２と対向している。なお、センサ走査線ＳＧＬは絶縁層１１，１２の間ではなく、別の層に配置されてもよい。

中継電極Ｒ６は、絶縁層１２，１３の間に配置され、絶縁層１１，１２を貫通するコンタクトホールＣＨ１１を通じて半導体層ＳＣ２と接触している。中継電極Ｒ７は、絶縁層１２，１３の間、つまり、中継電極Ｒ６と同層に配置され、絶縁層１１，１２を貫通するコンタクトホールＣＨ１２を通じて半導体層ＳＣ２と接触している。中継電極Ｒ８は、絶縁層１３，１４の間、つまり、第１電極Ｅ１と同層に配置され、絶縁層１３を貫通するコンタクトホールＣＨ１３を通じて中継電極Ｒ７に接触している。中継電極Ｒ９は、絶縁層１４，１５の間、つまり、第２給電線ＳＰＬ２と同層に配置され、絶縁層１４を貫通するコンタクトホールＣＨ１４を通じて中継電極Ｒ８に接触している。

第３給電線ＳＰＬ３は、絶縁層１５，１６の間、つまり、給電線ＰＬと同層に配置され、絶縁層１５を貫通するコンタクトホールＣＨ１５を通じて中継電極Ｒ９に接触している。第３給電線ＳＰＬ３には、第３電圧ＶＰＰ２が供給される。第３給電線ＳＰＬ３は、第３電圧ＶＰＰ２を供給する他に、上述のコリメート層ＣＬ１としても機能する。つまり、第３給電線ＳＰＬ３の一部が、上述のコリメート層ＣＬ１であり、第３給電線ＳＰＬ３は、光電変換素子ＰＣの第２面Ｆ２と重なる位置に開口ＯＰを有している。

信号線ＳＬ、中継電極Ｒ１，Ｒ６，Ｒ７は、同じ金属材料で形成されている。第１電極Ｅ１および中継電極Ｒ２，Ｒ８は、同じ金属材料で形成されている。第２給電線ＳＰＬ２と、中継電極Ｒ３，Ｒ９とは、同じ金属材料で形成されている。給電線ＰＬと、第３給電線ＳＰＬ３と、中継電極Ｒ４とは、同じ金属材料で形成されている。第２電極Ｅ２と、画素電極ＰＥと、共通電極ＣＥと、中継電極Ｒ５とは、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の透明導電材料で形成されている。

金属材料で形成された第１電極Ｅ１は、遮光層としても機能し、下方からの光の光電変換素子ＰＣへの入射を抑制している。光電変換素子ＰＣは、例えばフォトダイオードであり、入射する光に応じた電気信号（検知信号）を出力する。より具体的には、光電変換素子ＰＣとしては、ＰＩＮ（Positive Intrinsic Negative）フォトダイオードを用いることができる。この種のフォトダイオードは、ｐ型半導体層、ｉ型半導体層およびｎ型半導体層を有している。ｐ型半導体層は第２電極Ｅ２側に位置し、ｎ型半導体層は第１電極Ｅ１側に位置し、ｉ型半導体層はｐ型半導体層とｎ型半導体層との間に位置している。

ｐ型半導体層、ｉ型半導体層およびｎ型半導体層は、例えばアモルファスシリコン（ａ－Ｓｉ）によって形成されている。なお、半導体層の材料はこれに限定されず、アモルファスシリコンが多結晶シリコンや微結晶シリコン等に置換されてもよいし、多結晶シリコンがアモルファスシリコンや微結晶シリコン等に置換されてもよい。
また、ＰＩＮフォトダイオードに代えて、ＯＰＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｐｈｏｔｏ ｄｉｏｄｅ）を用いるものであってもよい。

センサ用走査線ＳＧＬには、センサＳＳによる検知を実施すべきタイミングで走査信号が供給される。センサ用走査線ＳＧＬに走査信号が供給されたとき、光電変換素子ＰＣにて生成される検知信号が、図４においては図示が省略されたセンサ用信号線ＳＳＬに出力される。センサ用信号線ＳＳＬに出力された検知信号は、例えばドライバ２を介してコントローラＣＴに出力される。

図５は、第１基板ＳＵＢ１に適用し得る要素であって、図４に示した絶縁層１１，１２，１３の間に配置された要素を概略的に示す平面図である。図５では、信号線ＳＬ、中継電極Ｒ１，Ｒ６，Ｒ７より下層の要素と接触するためのコンタクトホールを破線で示し、信号線ＳＬ、中継電極Ｒ１，Ｒ６，Ｒ７より上層の要素と接触するためのコンタクトホールを実線で示している。

また、図５～図７では、スイッチング素子ＳＷ２Ａに関係する要素の符号の末尾に「Ａ」を付し、スイッチング素子ＳＷ２Ｂに関係する要素の符号の末尾に「Ｂ」を付し、スイッチング素子ＳＷ２Ｃに関係する要素の符号の末尾に「Ｃ」を付している。

走査線ＧＬ、第１走査線ＳＧＬ１、第２走査線ＳＧＬ２はそれぞれ、第１方向Ｘに沿って延出し、第２方向Ｙに沿って並んでいる。第１走査線ＳＧＬ１および第２走査線ＳＧＬ２は、第２方向Ｙに隣接して並んでいる。第１走査線ＳＧＬ１および第２走査線ＳＧＬ２は、隣接する２つの走査線ＧＬの間に配置される。

赤色の副画素ＳＰ１に対応する信号線ＳＬＲ、緑色の副画素ＳＰ２に対応する信号線ＳＬＧ、青色の副画素ＳＰ３に対応する信号線ＳＬＢは、屈曲しながら第２方向Ｙに沿って延出し、第１方向Ｘに沿って並んでいる。

第２方向Ｙに沿って隣接して並ぶ２つの走査線ＧＬと、第１方向Ｘに沿って隣接して並ぶ２つの信号線ＳＬとによって囲まれる領域に、副画素ＳＰ１，ＳＰ２，ＳＰ３は配置される。副画素ＳＰ１，ＳＰ２，ＳＰ３はそれぞれ、第２走査線ＳＧＬ２および第１走査線ＳＧＬ１と、隣接する２つの信号線ＳＬとによって囲まれた開口部を有している。

第１走査線ＳＧＬ１は、第２方向Ｙに沿って延出する分岐部（凸部）を有している。この分岐部は、スイッチング素子ＳＷ２Ａのゲート電極として機能する。スイッチング素子ＳＷ２Ａのゲート電極と平面視において重畳する領域には、半導体層ＳＣ２Ａが配置されている。

半導体層ＳＣ２Ａは、副画素ＳＰ３の開口部と、副画素ＳＰ１の開口部とに跨って配置され、その一部が副画素ＳＰ３に対応する信号線ＳＬＢと重なっている。副画素ＳＰ１の開口部であって、半導体層ＳＣ２Ａと重なる位置には、スイッチング素子ＳＷ２Ａのソース電極として機能する島状の中継電極Ｒ７Ａが配置される。中継電極Ｒ７Ａは、コンタクトホールＣＨ１２Ａを通じて半導体層ＳＣ２Ａに接触している。また、中継電極Ｒ７Ａは、コンタクトホールＣＨ１３Ａを通じて当該中継電極Ｒ７Ａより上層に配置される中継電極と接触している。副画素ＳＰ３の開口部であって、半導体層ＳＣ２Ａと重なる位置には、スイッチング素子ＳＷ２Ａのドレイン電極として機能する島状の中継電極Ｒ６Ａが配置される。中継電極Ｒ６Ａは、コンタクトホールＣＨ１１Ａを通じて半導体層ＳＣ２Ａに接触している。

中継電極Ｒ６Ａは、コンタクトホールＣＨ２１Ａを通じてスイッチング素子ＳＷ２Ｂのゲート電極として機能する第１ゲート電極ＧＥ１に接触している。コンタクトホールＣＨ２１は、絶縁層１２を貫通する貫通孔であり、中継電極Ｒ６と同層に位置する要素と、第１走査線ＳＧＬ１および第２走査線ＳＧＬ２と同層に位置する要素とを接触させる。なお、中継電極Ｒ６Ａは、コンタクトホールＣＨ９を通じて当該中継電極Ｒ６Ａより上層に配置される第１電極Ｅ１と接触している。

第１ゲート電極ＧＥ１は、副画素ＳＰ３の開口部と、副画素ＳＰ２の開口部とに跨って配置され、その一部が副画素ＳＰ２に対応する信号線ＳＬＧと重なっている。副画素ＳＰ２の開口部において、第１ゲート電極ＧＥ１と平面視において重畳する領域には、半導体層ＳＣ２Ｂが配置されている。

半導体層ＳＣ２Ｂと重なる位置には、スイッチング素子ＳＷ２Ｂのソース電極として機能する島状の中継電極Ｒ７Ｂが配置される。中継電極Ｒ７Ｂは、コンタクトホールＣＨ１２Ｂを通じて半導体層ＳＣ２Ｂに接触している。また、中継電極Ｒ７Ｂは、コンタクトホールＣＨ１３Ｂを通じて当該中継電極Ｒ７Ｂより上層に配置される中継電極と接触している。半導体層ＳＣ２Ｂと重なる位置には、スイッチング素子ＳＷ２Ｂのドレイン電極として機能する島状の中継電極Ｒ６Ｂが配置される。中継電極Ｒ６Ｂは、コンタクトホールＣＨ１１Ｂを通じて半導体層ＳＣ２Ｂに接触している。

中継電極Ｒ６Ｂは、コンタクトホールＣＨ２１Ｂを通じて第２ゲート電極ＧＥ２に接触している。第２ゲート電極ＧＥ２は、副画素ＳＰ２の開口部と、副画素ＳＰ３の開口部とに跨って配置され、その一部が副画素ＳＰ２に対応する信号線ＳＬＧと重なっている。スイッチング素子ＳＷ２Ｂと、スイッチング素子ＳＷ２Ｃとは、第２ゲート電極ＧＥ２によって接続されている。

第２走査線ＳＧＬ２は、第２方向Ｙに沿って延出する分岐部（凸部）を有している。この分岐部は、スイッチング素子ＳＷ２Ｃのゲート電極として機能する。スイッチング素子ＳＷ２Ｃのゲート電極と平面視において重畳する領域には、半導体層ＳＣ２Ｃが配置されている。

半導体層ＳＣ２Ｃは、副画素ＳＰ３の開口部と、副画素ＳＰ１の開口部とに跨って配置され、その一部が副画素ＳＰ３に対応する信号線ＳＬＢと重なっている。副画素ＳＰ３の開口部であって、半導体層ＳＣ２Ｃと重なる位置には、スイッチング素子ＳＷ２Ｃのソース電極として機能する島状の中継電極Ｒ７Ｃが配置される。中継電極Ｒ７Ｃは、コンタクトホールＣＨ１２Ｃを通じて半導体層ＳＣ２Ｃに接触している。また、中継電極Ｒ７Ｃは、コンタクトホールＣＨ２１Ｃを通じて第２ゲート電極ＧＥ２と接触している。

副画素ＳＰ１の開口部であって、半導体層ＳＣ２Ｃと重なる位置には、スイッチング素子ＳＷ２Ｃのドレイン電極として機能する島状の中継電極Ｒ６Ｃが配置される。中継電極Ｒ６Ｃは、コンタクトホールＣＨ１１Ｃを通じて半導体層ＳＣ２Ｃに接触している。また、中継電極Ｒ６Ｃは、コンタクトホールＣＨ２２を通じて当該中継電極Ｒ６Ｃより上層に配置される中継電極と接触している。コンタクトホールＣＨ２２は、絶縁層１３を貫通する貫通孔であり、中継電極Ｒ６Ｃと、後述する中継電極Ｒ８Ｃとを接触させる。

なお、第１走査線ＳＧＬ１と走査線ＧＬとの間には、画像表示に関わる要素として、スイッチング素子ＳＷ１が配置されている。スイッチング素子ＳＷ１に含まれる半導体層ＳＣ１は、コンタクトホールＣＨ１を通じて対応する色の信号線ＳＬに接触している。また、スイッチング素子ＳＷ１に含まれる半導体層ＳＣ１は、コンタクトホールＣＨ２を通じて中継電極Ｒ１に接触している。中継電極Ｒ１は、コンタクトホールＣＨ３を通じて当該中継電極Ｒ１より上層に配置される中継電極と接触している。なお、後述する図６および図７においては、説明の便宜上、第１走査線ＳＧＬ１と走査線ＧＬとの間に配置される画像表示に関わる要素の図示を省略している。

図６は、第１基板ＳＵＢ１に適用し得る要素であって、図４に示した絶縁層１４，１５の間に配置された要素を概略的に示す平面図である。図６では、第１給電線ＳＰＬ１、第２給電線ＳＰＬ２、センサ用信号線ＳＳＬより下層の要素と接触するためのコンタクトホールを破線で示し、第１給電線ＳＰＬ１、第２給電線ＳＰＬ２、センサ用信号線ＳＳＬより上層の要素と接触するためのコンタクトホールを実線で示している。また、図６においては位置関係を分かりやすくするために、図５に示した走査線ＧＬ、信号線ＳＬ、第１走査線ＳＧＬ１および第２走査線ＳＧＬ２も一部簡略化して示している。

第１給電線ＳＰＬ１、第２給電線ＳＰＬ２、センサ用信号線ＳＳＬは、屈曲しながら第２方向Ｙに沿って延出し、第１方向Ｘに沿って並んでいる。第１給電線ＳＰＬ１は、緑色の副画素ＳＰ２に対応する信号線ＳＬＧと平面視において重なっている。第２給電線ＳＰＬ２は、赤色の副画素ＳＰ１に対応する信号線ＳＬＲと平面視において重なっている。センサ用信号線ＳＳＬは、青色の副画素ＳＰ３に対応する信号線ＳＬＢと平面視において重なっている。

副画素ＳＰ３の開口部にはセンサＳＳの第１電極Ｅ１が配置されている。第１電極Ｅ１は、コンタクトホールＣＨ９を通じて下層の中継電極Ｒ６Ａに接触している。第１電極Ｅ１の上には、光電変換素子ＰＣが配置されている。光電変換素子ＰＣの上には、センサＳＳの第２電極Ｅ２が配置されている。センサＳＳは、第２給電線ＳＰＬ２と平行に延びる長軸と、当該長軸と直交する短軸とを有した長円形状を有している。このため、光電変換素子ＰＣ、第１電極Ｅ１および第２電極Ｅ２は、第２給電線ＳＰＬ２と平行に延びる長軸と、当該長軸と直交する短軸とを有した長円形に形成されている。第２電極Ｅ２は、コンタクトホールＣＨ１０を通じて第２給電線ＳＰＬ２に接触している。

第２給電線ＳＰＬ２は、上述したように、副画素ＳＰ２に対応する信号線ＳＬＧと平面視において重畳するように第２方向Ｙに沿って延出する。第２給電線ＳＰＬ２は、第１方向Ｘに沿って延出する分岐部（凸部）を有しており、この分岐部においてセンサＳＳの第２電極Ｅ２と接触している。これにより、第２給電線ＳＰＬ２とセンサＳＳとが電気的に接続され、第２電圧ＶＣＯＭをセンサＳＳに供給することができる。

副画素ＳＰ２の開口部には、島状の中継電極Ｒ８Ｂが配置される。中継電極Ｒ８Ｂは、コンタクトホールＣＨ１３Ｂを通じて下層の中継電極Ｒ７Ｂと接触している。中継電極Ｒ８Ｂは、コンタクトホールＣＨ１４Ｂを通じて当該中継電極Ｒ８Ｂより上層に配置される中継電極Ｒ９Ｂに接触している。中継電極Ｒ９Ｂは、副画素ＳＰ２の開口部に配置され、中継電極Ｒ８Ｂと平面視において重畳し、コンタクトホールＣＨ１４Ｂを通じて下層の中継電極Ｒ８Ｂと接触している。また、中継電極Ｒ９Ｂは、コンタクトホールＣＨ１５Ｂを通じて当該中継電極Ｒ９Ｂより上層に配置される第３給電線ＳＰＬ３と接触している。

副画素ＳＰ１の開口部には、島状の中継電極Ｒ８Ａが配置される。中継電極Ｒ８Ａは、コンタクトホールＣＨ１３Ａを通じて下層の中継電極Ｒ７Ａと接触している。中継電極Ｒ８Ａは、コンタクトホールＣＨ１４Ａを通じて当該中継電極Ｒ８Ａより上層に配置される第１給電線ＳＰＬ１に接触している。第１給電線ＳＰＬ１は、上述したように、副画素ＳＰ１に対応する信号線ＳＬＲと平面視において重畳するように第２方向Ｙに沿って延出する。第１給電線ＳＰＬ１は、第１方向Ｘに沿って延出する分岐部（凸部）を有しており、この分岐部において上述の中継電極Ｒ８Ａと接触している。これにより、第１給電線ＳＰＬ１とスイッチング素子ＳＷ２Ａとが電気的に接続され、第１電圧ＶＰＰ１をスイッチング素子ＳＷ２Ａに供給することができる。

副画素ＳＰ１の開口部には、島状の中継電極Ｒ８Ｃが配置される。中継電極Ｒ８Ｃは、コンタクトホールＣＨ２２を通じて下層の中継電極Ｒ６Ｃと接触している。中継電極Ｒ８Ｃは、コンタクトホールＣＨ１４Ｃを通じて当該中継電極Ｒ８Ｃより上層に配置されるセンサ用信号線ＳＳＬに接触している。センサ用信号線ＳＳＬは、上述したように、副画素ＳＰ３に対応する信号線ＳＬＢと平面視において重畳するように第２方向Ｙに沿って延出する。センサ用信号線ＳＳＬは、第１方向Ｘに沿って延出する分岐部（凸部）を有しており、この分岐部において上述の中継電極Ｒ８Ｃと接触している。

図７は、第１基板ＳＵＢ１に適用し得る要素であって、図４に示した絶縁層１５，１６の間に配置された要素を概略的に示す平面図である。また、図７においても位置関係を分かりやすくするため、図５に示した走査線ＧＬ、信号線ＳＬ、第１走査線ＳＧＬ１および第２走査線ＳＧＬ２も一部簡略化して示している。

第３給電線ＳＰＬ３は、緑色の副画素ＳＰ２に対応する信号線ＳＬＧおよび第２給電線ＳＰＬ２と平面視において重なるように屈曲しながら第２方向Ｙに沿って延出している。第３給電線ＳＰＬ３は、副画素ＳＰ３の開口部において光電変換素子ＰＣの外周と重なる長円形の第１分岐部ＳＰＬ３Ａを有している。つまり、第１分岐部ＳＰＬ３Ａのサイズは、光電変換素子ＰＣのサイズよりも大きい。上述の長円形の第１分岐部ＳＰＬ３Ａがコリメート層ＣＬ１に相当する。長円形のコリメート層ＣＬ１は、円形の開口ＯＰを有している。長円形のコリメート層ＣＬ１（第１分岐部ＳＰＬ３Ａ）は、開口ＯＰにおいて液晶層ＬＣ側からの光を透過し、その他の部分において液晶層ＬＣ側からの光を遮断する。

第３給電線ＳＰＬ３は、上述の長円形のコリメート層ＣＬ１の他に、副画素ＳＰ２の開口部において第１方向Ｘに沿って延出する第２分岐部ＳＰＬ３Ｂ（凸部）を有している。第３給電線ＳＰＬ３は、この第２分岐部ＳＰＬ３Ｂにおいて、副画素ＳＰ２の開口部に配置された中継電極Ｒ９ＢとコンタクトホールＣＨ１５Ｂを通じて接触している。これにより、第３給電線ＳＰＬ３とスイッチング素子ＳＷ２Ｂとが電気的に接続され、第３電圧ＶＰＰ２をスイッチング素子ＳＷ２Ｂに供給することができる。
なお、第３給電線ＳＰＬ３のうち、信号線ＳＬＧおよび第２給電線ＳＰＬ２と平面視において重なるように屈曲しながら第２方向Ｙに沿って延出する部分は、上述の第１分岐部ＳＰＬ３Ａおよび第２分岐部ＳＰＬ３Ｂを分岐部と称するのに対し、本体部と称されてもよい。

なお、信号線ＳＬＢおよびセンサ用信号線ＳＳＬと平面視において重なる位置には、タッチ検出線ＴＬ１が配置されている。また、信号線ＳＬＲおよび第１給電線ＳＰＬ１と平面視において重なる位置にはタッチ検出線ＴＬ２が配置されている。タッチ検出線ＴＬ１，ＴＬ２は、指Ｆが表示領域ＤＡ内のどの位置に近接または接触しているかを示すタッチ検出信号をコントローラＣＴに出力する。タッチ検出線ＴＬ２は、第３給電線ＳＰＬ３から副画素ＳＰ２の開口部側に分岐した第２分岐部ＳＰＬ３Ｂと対向する位置において、副画素ＳＰ２の開口部とは反対側に凹んだ形状を有している。つまり、タッチ検出線ＴＬ２は、第２分岐部ＳＰＬ３Ｂと対向する位置において、当該第２分岐部ＳＰＬ３Ｂから離間するように凹んだ凹部ＴＬ２Ａを有している。これによれば、タッチ検出線ＴＬ２と第２分岐部ＳＰＬ３Ｂとが接触し、ショートしてしまうことを抑止することができる。

以上説明した一実施形態によれば、表示装置ＤＳＰは、センサＳＳの上面の法線方向に対して傾斜した光を遮断するコリメート層ＣＬ１を備えているので、当該法線方向に対して平行な光のみをセンサＳＳに入射させることが可能であり、センサＳＳの検知精度を向上させることができる。また、本実施形態によれば、コリメート層ＣＬ１を、センサＳＳのためのセンサ回路に第３電圧ＶＰＰ２を供給する第３給電線ＳＰＬ３の一部として形成することが可能なため、コリメート層を別途個別に形成する場合に比べて少ない工程数でコリメート層を形成することができる。さらに、本実施形態によれば、上述したように、コリメート層ＣＬ１を第３給電線ＳＰＬ３の一部として形成することが可能なため、コリメート層を別途個別に形成する場合に比べてレイヤ間の無駄な重ねを減らすことができ、センサＳＳが配置される画素ＰＸの開口率を向上させることができる。

なお、本実施形態では、表示装置ＤＳＰは照明装置ＢＬを備えた液晶表示装置であるとしたが、これに限定されず、表示装置ＤＳＰは表示素子として有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）を備えた有機エレクトロルミネッセンス表示装置であってもよい。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

ＤＳＰ…表示装置、ＰＮＬ…表示パネル、ＳＵＢ１…第１基板、ＳＵＢ２…第２基板、ＬＣ…液晶層、ＢＬ…照明装置、ＰＸ…画素、ＳＰ１，ＳＰ２，ＳＰ３…副画素、ＳＳ…センサ、Ｅ１…第１電極、Ｅ２…第２電極、ＰＣ…光電変換素子、ＳＰＬ３…第３給電線、ＣＬ１…コリメート層、ＯＰ…開口。

Claims (7)

1. 第１基板と、
   前記第１基板に対向する第２基板と、
   前記第１基板と前記第２基板の間に位置する液晶層と、を具備し、
   前記第１基板は、
   基材と、
   画素を含む表示領域において前記基材と前記液晶層の間に位置し、前記液晶層側から入射する光に応じた検知信号を出力する光電変換素子を備えたセンサと、
   前記光電変換素子と前記液晶層の間に位置し、前記センサと電気的に接続される第１配線と、を備え、
   前記画素は、赤色に対応する第１副画素と、緑色に対応する第２副画素と、青色に対応する第３副画素と、を含み、
   前記光電変換素子は、前記第３副画素が位置する領域に配置され、
   前記第１配線は、平面視において、前記第２副画素と前記第３副画素の間に延びる本体部と、前記本体部から前記第３副画素が位置する領域に向けて分岐し前記光電変換素子と重なる第１分岐部と、前記本体部から前記第２副画素が位置する領域に向けて分岐し前記第１配線と前記センサとを電気的に接続するための貫通孔と重なる第２分岐部と、を有し、
   前記第１分岐部は、前記液晶層側から入射する光のうち、前記光電変換素子の上面の法線方向と平行な光を透過する開口を有する、
   表示装置。
2. 前記第１分岐部は、前記液晶層側から入射する光のうち、前記法線方向に対して傾斜した光を遮断する、
   請求項１に記載の表示装置。
3. 前記第１基板は、平面視において、前記第１副画素と前記第２副画素の間に延びる第２配線をさらに備え、
   前記第２配線は、前記第２分岐部と対向する位置において、前記第２分岐部から離間するための凹部を有する、
   請求項１または請求項２に記載の表示装置。
4. 前記センサは、
   前記基材に対向する第１面と、前記液晶層に対向する第２面とを有する前記光電変換素子と、
   前記第１面に接触する第１電極と、
   前記第２面に接触する第２電極と、を含み、
   前記第１分岐部は、前記光電変換素子の外周に重なる、
   請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の表示装置。
5. 前記センサに含まれる前記光電変換素子と、前記第１電極と、前記第２電極とは、平面視において、前記第１配線と平行な長軸と、前記長軸と直交する短軸とを有した長円形に形成され、
   前記第１分岐部は、前記長円形の外周に沿った形状を有する、
   請求項４に記載の表示装置。
6. 前記開口は、円形に形成される、
   請求項５に記載の表示装置。
7. 前記第１電極は、金属材料で形成され、
   前記第２電極は、透明導電材料で形成されている、
   請求項４～請求項６のいずれか１項に記載の表示装置。

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