JP2023013119A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】表示装置の性能を向上させる。【解決手段】表示装置ＤＳＰ１は、複数のカラーフィルタと、画素を区画するように格子状に形成された第１遮光膜と、を有する。複数のカラーフィルタは、青色の光を選択的に透過させるカラーフィルタＣＦＢと、緑色の光を選択的に透過させるカラーフィルタＣＦＧと、赤色の光を選択的に透過させるカラーフィルタＣＦＲと、を含む。カラーフィルタＣＦＢは、Ｘ方向と交差するＹ方向に沿って互いに離間して配置される複数の島状パターンＣＦ１を有する。平面視において、互いに隣り合う複数の島状パターンＣＦ１の間の領域ＣＦＡ１と重なる位置には、光学センサが配置される。領域ＣＦＡ１は、第１遮光膜に覆われ、かつ、光学センサと重なる位置には第１遮光膜を貫通する第１開口部が形成されている。【選択図】図９

Description

本発明は、表示装置の技術に関し、光学センサを内蔵する表示装置に適用して有効な技術に関する。

表示装置内に光学的なセンサを内蔵させて、指紋データを受信する技術がある（例えば特許文献１参照）。

米国特許出願公開第２０２０／０２６５２０７号明細書

本願発明者は、表示装置の性能向上の一環として、表示装置内に光学センサを内蔵させる技術について検討した。光学センサに光信号として入射される入力情報の識別信頼性を向上させるためには、光学センサの受光部に入射される目的外の光（言い換えればノイズ）を低減する必要がある。

本発明の目的は、表示装置の性能を向上させる技術を提供することにある。

本発明の一態様である表示装置は、第1基板と、前記第１基板と対向する第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に配置される液晶層と、前記第１基板と前記液晶層との間に配置される光学センサと、前記液晶層と前記第２基板との間に形成される複数のカラーフィルタと、前記液晶層と前記第２基板との間に形成され、かつ、画素を区画するように格子状に形成された第１遮光膜と、を有する。前記複数のカラーフィルタは、第１波長域の光を選択的に透過させる第１カラーフィルタと、第２波長域の光を選択的に透過させる第２カラーフィルタと、第３波長域の光を選択的に透過させる第３カラーフィルタと、を含む。前記第１カラーフィルタ、前記第２カラーフィルタ、および前記第３カラーフィルタは、第１方向に沿って順に配列される。前記第１カラーフィルタは、前記第１方向と交差する第２方向に沿って互いに離間して配置される複数の第１島状パターンを有する。平面視において、互いに隣り合う前記複数の第１島状パターンの間の第１領域と重なる位置には、前記光学センサが配置される。前記第１領域は、前記第１遮光膜に覆われ、かつ、前記光学センサと重なる位置には前記第１遮光膜を貫通する第１開口部が形成されている。

一実施の形態である表示装置の構成例を模式的に示す説明図である。 図１に示す表示装置の平面視における構成例を示す平面図である。 図２に示す表示装置の画素に含まれる副画素の構成例を示す等価回路図である。 図１に示すアレイ基板の表示領域における構造例を示す拡大断面図である。 図１に示すアレイ基板の表示領域における構造例を示す拡大平面図である。 図５と同じ平面視において、図４に示した光電変換素子が配置されるレイヤの要素を示す拡大平面図である。 図５と同じ平面視において、図４に示す画素電極の平面的なレイアウトの例を示す拡大平面図である。 図１に示す対向基板の表示領域における構造例を示す拡大断面図である。 図８に示すカラーフィルタの平面形状の例を示す拡大平面図である。 図８に示す遮光膜の平面形状の一例を示す拡大平面図である。 図１０のＢ－Ｂ線に沿った拡大断面図である。 図９に対する変形例を示す拡大平面図である。 図１１に対する変形例を示す拡大断面図である。 図１２に対する変形例を示す拡大平面図である。 図１３に対する変形例を示す拡大断面図である。 図１４に対する変形例を示す拡大平面図である。 図１５に対する変形例を示す拡大断面図である。 図１６に対する変形例を示す拡大平面図である。 図１７に対する変形例を示す拡大断面図である。 図１９に対する変形例を示す拡大断面図である。 図１０に示す遮光膜の一部分をさらに拡大して示す拡大平面図である。

以下に、本発明の各実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、開示はあくまで一例にすぎず、当業者において、発明の主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様の要素には、同一または関連する符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。

以下の説明において、図面には、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、および、Ｚ軸を記載する場合がある。以下の説明では、Ｘ軸に沿った方向をＸ方向、Ｙ軸に沿った方向をＹ方向、Ｚ軸に沿った方向をＺ方向と記載する。以下の説明では、Ｘ軸およびＹ軸によって規定される面をＸ－Ｙ平面と記載し、Ｘ軸およびＺ軸によって規定される面をＸ－Ｚ平面と記載する。以下の説明において、平面視、または透視平面視と記載した場合には、Ｘ－Ｙ平面に対する法線方向から視ることを意味する。また、以下の説明において、例えば「表示装置の厚さ方向」など、部材や装置の厚さ方向に言及した場合には、原則としてＺ方向における厚さを意味する。ただし、特に異なる意味として解釈すべきであることを記載した場合には、この限りではない。

以下の説明において、赤色の光、緑色の光、および緑色の光という用語を用いて説明する場合がある。これらの用語は、光の波長域を意味する。赤色の光は、６２０～７５０ｎｍ[ナノメートル]の光を意味する。緑色の光は、４９５～５７０ｎｍの光を意味する。青色の光は、４５０～４９５ｎｍの光を意味する。また、赤用フィルタ、緑用フィルタ、および青用フィルタという用語は、特定の波長域の光を選択的に透過させる光学フィルタという意味である。例えば赤用フィルタは、６２０～７５０ｎｍの波長域の可視光を透過させ、それ以外の波長域の可視光を遮蔽する光学特性を有する。また、「赤外線カットフィルタ」あるいは「赤外線レジスト」という用語は、赤外線の波長域（７８０～１０００ｎｍ程度）の光を選択的に遮蔽する光学特性を有する光学部材である。

（実施の形態１）
＜光学センサを内蔵する表示装置の概要＞
図１は、本実施の形態に係る表示装置の構成例を模式的に示す説明図である。表示装置ＤＳＰ１は、表示パネルＰＮＬ１と、カバー部材ＣＭと、偏光板ＰＬＺ１と、偏光板ＰＬＺ２と、照明装置ＢＬとを備えている。

表示パネルＰＮＬ１は、液晶の配向を制御することにより、画像や映像を表示する液晶表示パネルである。表示パネルＰＮＬ１は、アレイ基板ＳＵＢ１と、アレイ基板ＳＵＢ１に対向する対向基板ＳＵＢ２と、シール材ＳＬＭと、液晶層ＬＱとを備えている。液晶層ＬＱは、シール材ＳＬＭによりアレイ基板ＳＵＢ１と対向基板ＳＵＢ２の間に封入されている。本実施形態の表示パネルＰＮＬ１は、アレイ基板ＳＵＢ１の背面側からの光を対向基板ＳＵＢ２の前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。

アレイ基板ＳＵＢ１は、センサ（光学センサ）ＳＳとセンサ用遮光層ＳＬＳを備えている。センサＳＳは、液晶層ＬＱとセンサ用遮光層ＳＬＳの間に位置している。なお、図１では図示を省略しているが、センサＳＳに入射する外光を遮蔽するコリメータとしての機能を有するコリメート層が、センサＳＳと液晶層ＬＱの間および対向基板ＳＵＢ２のいずれか一方または両方にさらに配置されている場合もある。

シール材ＳＬＭは、アレイ基板ＳＵＢ１と対向基板ＳＵＢ２とを接着している。アレイ基板ＳＵＢ１と対向基板ＳＵＢ２との間には、図示しないスペーサ部材が配置され、このスペーサ部材により、アレイ基板ＳＵＢ１と対向基板ＳＵＢ２とのギャップ（セルギャップ）が維持される。液晶層ＬＱ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ＰＮＬ１の前面側に設けられている。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前面ＣＭｆを有している。図１の例においては、対象物の一例である指ＦＮＧが前面ＣＭｆに接触している。偏光板ＰＬＺ２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ＰＮＬ１の背面側に設けられ、アレイ基板ＳＵＢ１に光Ｌ１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選択的に透過させる複数の光源とを備えている。偏光板ＰＬＺ１は、表示パネルＰＮＬ１と照明装置ＢＬの間に設けられている。

光Ｌ１のうち指ＦＮＧで反射された反射光Ｌ２は、センサＳＳに入射する。すなわち、指ＦＮＧで反射された反射光Ｌ２は、センサＳＳに入射するまでに、カバー部材ＣＭ、偏光板ＰＬＺ２、対向基板ＳＵＢ２、液晶層ＬＱ、さらにはアレイ基板ＳＵＢ１のうちセンサＳＳより前面側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ＰＮＬ１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ＦＮＧ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、前面ＣＭｆの法線方向と平行な入射光を検知することが望ましい。アレイ基板ＳＵＢ１および対向基板ＳＵＢ２の少なくとも一方に前述のコリメート層が配置された場合、アレイ基板ＳＵＢ１と対向基板ＳＵＢ２の少なくとも一方に配置されたコリメート層を、センサＳＳに入射する反射光Ｌ２を平行化するコリメータとして機能させることができる。

以上のように、表示装置ＤＳＰ１にセンサＳＳを搭載することで、表示装置ＤＳＰ１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ＦＮＧの内部で反射された反射光Ｌ２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、図１に示す表示装置の平面視における構成例を示す平面図である。図２では、表示領域ＤＡと周辺領域ＰＦＡの境界を二点鎖線で示している。図２では、画素ＰＸと、副画素ＰＸＳ１、ＰＸＳ２、およびＰＸＳ３を一点鎖線で示している。図２では、シール材ＳＬＭが配置される領域をハッチングで示している。

表示装置ＤＳＰ１は、上述の表示パネルＰＮＬ１と、表示パネルＰＮＬ１に実装された配線基板ＦＷＢ１と、を備えている。表示パネルＰＮＬ１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ＰＦＡとを有している。周辺領域ＰＦＡは、例えば非表示領域である。

アレイ基板ＳＵＢ１は、対向基板ＳＵＢ２と重ならない実装領域ＭＡを有している。シール材ＳＬＭは、周辺領域ＰＦＡに含まれる。表示領域ＤＡは、シール材ＳＬＭの内側に位置している。表示パネルＰＮＬ１は、表示領域ＤＡにおいてＸ方向およびＹ方向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、青色（Ｂ）の光を選択的に透過させる副画素（第２副画素）ＰＸＳ１と、緑色（Ｇ）の光を選択的に透過させる副画素（第２副画素）ＰＸＳ２と、赤色（Ｒ）の光を選択的に透過させる副画素（第３副画素）ＰＸＳ３とを含む。なお、画素ＰＸは、赤色、緑色および青色以外の光を選択的に透過させる副画素を含んでもよい。

図２に示す例では、複数の画素ＰＸのそれぞれに対して１個のセンサ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、Ｘ方向およびＹ方向にマトリクス状に並んでいる。ただし、変形例としてセンサＳＳは複数の画素ＰＸの一部に対して配置される場合がある。例えば、センサＳＳは、互いに隣り合う複数の画素ＰＸに対して１つの割合で配置されてもよい。また例えば、表示領域ＤＡにおける一部の領域の画素ＰＸに対して一つまたは複数のセンサＳＳが配置され、その他の領域の画素ＰＸに対してはセンサＳＳが配置されていない場合がある。

配線基板ＦＷＢ１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ＦＷＢ１は、表示パネルＰＮＬ１を駆動するドライバＤＲＶ１を備えている。なお、ドライバＤＲＶ１は、アレイ基板ＳＵＢ１上の実装領域ＭＡ等の他の位置に実装されてもよい。例えば、ドライバＤＲＶ１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ＦＷＢ１およびドライバＤＲＶ１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、図２に示す表示装置の画素に含まれる副画素の構成例を示す等価回路図である。副画素ＰＸＳ１、ＰＸＳ２、およびＰＸＳ３のそれぞれは、Ｘ方向（第１方向）に沿って延び、Ｙ方向（第２方向）に沿って並ぶ走査線ＧＬと、Ｙ方向に沿って延び、Ｘ方向に沿って並ぶ信号線ＳＬＲ、ＳＬＧ、およびＳＬＢとによって区画される領域に配置されている。走査線ＧＬは表示画像を形成する画素を選択するための走査信号が伝送される配線であって、例えば、画素走査線と読み替えることができる。信号線ＳＬＲ、ＳＬＧ、およびＳＬＢのそれぞれは、赤色用、緑色用、または青色用の映像信号が伝送される配線であって、例えば画素信号線と読み替えることができる。また、以下では、特定の色の信号線を示唆しない場合には、信号線ＳＬＲ、ＳＬＧ、およびＳＬＢのいずれかという意味で単に信号線ＳＬ（例えば後述する図４参照）と記載する場合がある。同様に、以下では、特定の色の副画素を示唆しない場合には、副画素を、単に副画素ＰＸＳと記載する場合がある。

副画素ＰＸＳ１、ＰＸＳ２、およびＰＸＳ３のそれぞれは、スイッチング素子ＳＷ１を備えている。スイッチング素子ＳＷ１のゲート電極は走査線ＧＬに接続され、スイッチング素子ＳＷ１のソース電極は対応する色の信号線ＳＬＲ、ＳＬＧ、またはＳＬＢに接続され、スイッチング素子ＳＷ１のドレイン電極はキャパシタＣｓｔの一方の電極に接続されている。キャパシタＣｓｔの他方の電極は、給電線としての機能を備えるタッチ検出線ＴＬに接続されている。給電線としてのタッチ検出線ＴＬは、表示画像を形成する際のコモン電位を供給する配線であって、例えば画素給電線と読み替えることができる。

センサＳＳのためのセンサ回路（センサＳＳを駆動するためのセンサ回路）は、主に、青色の光を選択的に透過させる副画素ＰＸＳ３が配置される領域に配置され、センサＳＳに接続されている。センサＳＳに関わる要素として、走査線（センサ用第１走査線）ＳＧＬ１と、走査線（センサ用第２走査線）ＳＧＬ２と、給電線（センサ用第１給電線）ＳＰＬ１と、給電線（センサ用第２給電線）ＳＰＬ２と、給電線（センサ用第３給電線）ＳＰＬ３と、信号線（センサ用信号線）ＳＳＬとが設けられる。

走査線ＳＧＬ１および走査線ＳＧＬ２は、Ｘ方向に延び、Ｙ方向に沿って並んでいる。給電線ＳＰＬ１は信号線ＳＬＲと平面視において重畳するように配置され、給電線ＳＰＬ２および給電線ＳＰＬ３は信号線ＳＬＧと平面視において重畳するように配置され、センサ用信号線ＳＳＬは信号線ＳＬＢと平面視において重畳するように配置されている。

センサＳＳのためのセンサ回路は、スイッチング素子ＳＷ２と、スイッチング素子ＳＷ３と、スイッチング素子ＳＷ４とを備えている。図３では、スイッチング素子ＳＷ２、ＳＷ３、およびＳＷ４のそれぞれが、ｎ型ＴＦＴ（Thin Film Transistor）である場合を例示している。ただし、変形例としてスイッチング素子ＳＷ２、ＳＷ３、およびＳＷ４が、ｐ型ＴＦＴである場合もある。

センサＳＳの一方の電極は給電線ＳＰＬ２に接続され、センサＳＳの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ＳＷ２のドレイン電極およびスイッチング素子ＳＷ３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、給電線ＳＰＬ２を介して第２電圧（ＶＣＯＭ）が印加される。第２電圧は基準電圧と読み替えることができる。センサＳＳに光が入射した場合、センサＳＳの一方の電極と他方の電極との間には容量が形成される。

スイッチング素子ＳＷ２のゲート電極は走査線ＳＧＬ１に接続され、スイッチング素子ＳＷ２のソース電極は給電線ＳＰＬ１に接続され、スイッチング素子ＳＷ２の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ＳＷ２が走査線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の電位は給電線ＳＰＬ１より印加される第１電圧（第１電源電位）の電位にリセットされる。上述の第２電圧（基準電圧）は第１電圧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ＳＷ３のゲート電極はノードＮに接続され、スイッチング素子ＳＷ３のソース電極は給電線ＳＰＬ３に接続され、スイッチング素子ＳＷ３のドレイン電極はスイッチング素子ＳＷ４のソース電極に接続されている。スイッチング素子ＳＷ３がセンサＳＳにおいて形成された上述の容量によりオンになると、当該容量に応じた検知信号がスイッチング素子ＳＷ４に出力される。

スイッチング素子ＳＷ４のゲート電極は走査線ＳＧＬ２に接続され、スイッチング素子ＳＷ４の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、スイッチング素子ＳＷ４の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ＳＷ４が走査線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ＳＷ３から出力された検知信号がセンサ用信号線ＳＳＬに出力される。

走査線ＳＧＬ１および走査線ＳＧＬ２にはそれぞれ、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。走査線ＳＧＬ１および走査線ＳＧＬ２に走査信号が供給されたとき、光電変換素子ＰＣ（後述する図４参照）にて生成される検知信号がセンサ用信号線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ＤＲＶ１（図１参照）を介してコントローラＣＴ（図２参照）に出力される。

なお、センサＳＳとは別に、表示領域ＤＡに対する外部オブジェクト（例えば指ＦＮＧ等）の近接または接触を検出するために用いられるタッチ検出線ＴＬ１、およびＴＬ３のそれぞれが、信号線ＳＬＲ、またはＳＬＢと平面視において重畳するように配置されている。

図３では、スイッチング素子ＳＷ２、ＳＷ４がダブルゲート構造である場合を例示している。ただし、変形例としてスイッチング素子ＳＷ２、ＳＷ４はシングルゲート構造やマルチゲート構造である場合もある。

＜アレイ基板＞
次に、図１に示すアレイ基板ＳＵＢ１の概要について説明する。図４は、図１に示すアレイ基板の表示領域における構造例を示す拡大断面図である。図５は、図１に示すアレイ基板の表示領域における構造例を示す拡大平面図である。図４では、スイッチング素子ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、およびＳＷ４のそれぞれの構成例を一つの図に示すため、Ｘ－Ｙ平面におけるレイアウトは、Ｘ方向の断面とＹ方向の断面とが混在している。Ｘ－Ｙ平面における各部品のレイアウトは、図５に示す例に従う。図４に示すように、アレイ基板ＳＵＢ１は、基板（第１基板）１０と、基板１０の前面１０ｆ上に積層される絶縁膜１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、および１９と、配向膜ＡＬ１と、を備えている。

基板１０は、例えばガラス基板、あるいは可視光に対して透明な可撓性を有する樹脂基板である。絶縁膜１１、１２、１３、１４、１６、および１９は無機材料により形成された無機絶縁膜である。絶縁膜１５、１７、および１８は、主に有機材料により形成された有機絶縁膜である。絶縁膜１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、および１９と、配向膜ＡＬ１と、は、基板１０の前面１０ｆ上に順に積層されている。

アレイ基板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、タッチ検出線ＴＬ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ＰＸＳ１、ＰＸＳ２、およびＰＸＳ３（図５参照）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ＰＸＳ１、ＰＸＳ２、およびＰＸＳ３に亘って設けられている。言い換えれば、共通電極ＣＥは、例えば複数の副画素ＰＸＳ１、ＰＸＳ２、およびＰＸＳ３に跨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、絶縁膜１１および１２の間に配置されている。走査線ＧＬは、絶縁膜１２および１３の間に配置され、半導体層ＳＣ１と対向している。なお、変形例として、走査線ＧＬは絶縁膜１２および１３の間ではなく、別の層に配置されてもよい。信号線ＳＬは、絶縁膜１４および１５の間に配置され、絶縁膜１２、１３、および１４を貫通するコンタクトホールを介して半導体層ＳＣ１に電気的に接続されている。

図４に示す例では、基板１０と絶縁膜１１との間に遮光層ＬＳが配置されている。図４に示す例では、半導体層ＳＣ１の全体が遮光層ＬＳと対向している。ただし、半導体層ＳＣ１のうち、少なくとも走査線ＧＬと対向する領域の反対側が、遮光層ＬＳと対向していればよい。

画素電極ＰＥは、絶縁膜１９および配向膜ＡＬ１間に配置され、絶縁膜１９を貫通するコンタクトホールおよびアレイ基板ＳＵＢ１の厚さ方向に積層された複数の中継電極を介して半導体層ＳＣ１に電気的に接続されている。タッチ検出線ＴＬは、絶縁膜１７および１８の間に配置されている。共通電極ＣＥは、絶縁膜１８および１９の間に配置され、絶縁膜１８を貫通するコンタクトホールを介してタッチ検出線ＴＬに電気的に接続されている。

共通電極ＣＥには、タッチ検出線ＴＬを介してコモン電位が供給される。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を介して画素電極ＰＥに印加される。このとき、共通電極ＣＥには、コモン電位が供給されているので、画素電極ＰＥに印加された映像信号との電位差に起因した電界が画素電極ＰＥおよび共通電極ＣＥの間および周囲に発生し、この電界が液晶層ＬＱに作用する。

アレイ基板ＳＵＢ１は、センサＳＳを用いた光学的なセンシングに係る要素として、センサ用遮光層ＳＬＳの他に、スイッチング素子（第２スイッチング素子）ＳＷ２と、走査線（第１走査線）ＳＧＬ１と、給電線（第１給電線）ＳＰＬ１と、スイッチング素子（第３スイッチング素子）ＳＷ３と、ゲート電極ＧＥと、給電線ＳＰＬ２と、スイッチング素子（第４スイッチング素子）ＳＷ４と、走査線ＳＧＬ２と、給電線ＳＰＬ３と、センサ用信号線ＳＳＬとを備えている。センサＳＳは、電極（第１電極、下部電極）Ｅ１と、電極（第２電極、上部電極）Ｅ２と、電極Ｅ１およびＥ２の間に配置される光電変換素子ＰＣと、を備えている。

スイッチング素子ＳＷ２は、半導体層ＳＣ２を含む。半導体層ＳＣ２は、絶縁膜１１および１２の間に配置されている。走査線ＳＧＬ１は、絶縁膜１２および１３の間に配置され、半導体層ＳＣ２と対向している。なお、走査線ＳＧＬ１は絶縁膜１２および１３の間ではなく、別の層に配置されてもよい。

センサ用遮光層ＳＬＳは、基板１０と絶縁膜１１との間に配置されている。図４に示す例では、アレイ基板ＳＵＢ１は複数のセンサ用遮光層ＳＬＳを有し、それぞれ、半導体層ＳＣ２と基板１０との間、および半導体層ＳＣ３と基板１０との間に配置されている。

給電線ＳＰＬ１は、絶縁膜１６および１７の間に配置され、絶縁膜１６を貫通するコンタクトホールおよびアレイ基板ＳＵＢ１の厚さ方向に積層された複数の中継電極を介して半導体層ＳＣ２に電気的に接続されている。給電線ＳＰＬ１には、第１電位（第１電源電位）が供給される。

スイッチング素子ＳＷ３は、半導体層ＳＣ３を含む。半導体層ＳＣ３は、絶縁膜１１および１２の間に配置されている。ゲート電極ＧＥは、絶縁膜１２および１３の間に配置され、半導体層ＳＣ３と対向している。ゲート電極ＧＥは、絶縁膜１３および１４を貫通するコンタクトホールおよび中継電極を介して電極Ｅ１に電気的に接続されている。

光電変換素子ＰＣは、基板１０に対向する絶縁膜１５および１６の間に位置している。電極Ｅ１は、光電変換素子ＰＣと絶縁膜１５の間に配置されている。電極Ｅ１の外周部は、光電変換素子ＰＣから突出しており、絶縁膜１６によって覆われている。電極Ｅ１は、光電変換素子ＰＣの下方において絶縁膜１５を貫通するコンタクトホールを介してゲート電極に電気的に接続されている。電極Ｅ２は、光電変換素子ＰＣおよび絶縁膜１６の間に配置されている。電極Ｅ２は、光電変換素子ＰＣの上方において絶縁膜１６を貫通するコンタクトホールを介して給電線ＳＰＬ２に電気的に接続されている。

給電線ＳＰＬ２は、絶縁膜１６および１７の間に配置され、絶縁膜１６を貫通するコンタクトホールを介して電極Ｅ２に電気的に接続されている。給電線ＳＰＬ２には、第２電位（ＶＣＯＭ、基準電位）が供給される。

スイッチング素子ＳＷ４は、半導体層ＳＣ３を含む。つまり、半導体層ＳＣ３は、スイッチング素子ＳＷ３およびＳＷ４で共用されている。走査線ＳＧＬ２は、絶縁膜１２および１３の間に配置されている。走査線ＳＧＬ２は、半導体層ＳＣ３と対向し、かつゲート電極ＧＥと重ならない。なお、走査線ＳＧＬ２は絶縁膜１２および１３の間ではなく、別の層に配置されてもよい。

給電線ＳＰＬ３は、絶縁膜１７および１８の間に配置され、絶縁膜１７を貫通するコンタクトホールおよびアレイ基板ＳＵＢ１の厚さ方向に積層された複数の中継電極を介して半導体層ＳＣ３に電気的に接続されている。給電線ＳＰＬ３には、第３電圧（第２電源電位）が供給される。

センサ用信号線ＳＳＬは、絶縁膜１６および１７の間に配置され、絶縁膜１６を貫通するコンタクトホールおよびアレイ基板ＳＵＢ１の厚さ方向に積層された複数の中継電極を介して半導体層ＳＣ３に電気的に接続されている。

遮光層ＬＳ、センサ用遮光層ＳＬＳ、信号線ＳＬ、電極Ｅ１、タッチ検出線ＴＬ、給電線ＳＰＬ１、ＳＰＬ２、ＳＰＬ３、センサ用信号線ＳＳＬ、複数の中継電極および複数のコンタクトホールのそれぞれは、金属材料で形成されている。電極Ｅ２、画素電極ＰＥ、共通電極ＣＥ、および絶縁膜１８と絶縁膜１９との間に形成されている中継電極は、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型半導体層は電極Ｅ２側に位置し、ｎ型半導体層は電極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。また、ＰＩＮフォトダイオードに変え有機光検出素子（Organic Photodetector）を用いるものであっても良い。

図５に示すように、走査線ＧＬ、走査線ＳＧＬ１、および走査線ＳＧＬ２のそれぞれは、Ｘ方向に延び、Ｙ方向に沿って並んでいる。走査線ＳＧＬ１および走査線ＳＧＬ２は、Ｙ方向において互いに隣り合って並んでいる。走査線ＳＧＬ１および走査線ＳＧＬ２は、互いに隣り合う２つの走査線ＧＬの間に配置されている。複数の信号線ＳＬのそれぞれは、Ｙ方向に延び、Ｘ方向に沿って並んでいる。

副画素ＰＸＳ１、ＰＸＳ２、およびＰＸＳ３のそれぞれは、Ｙ方向において互いに隣り合う走査線ＧＬと、Ｘ方向において互いに隣り合う２つの信号線ＳＬとによって囲まれる領域に配置される。副画素ＰＸＳ１、ＰＸＳ２、およびＰＸＳ３のそれぞれは、走査線ＳＧＬ２、走査線ＳＧＬ１、および互いに隣り合う２つの信号線ＳＬによって囲まれた領域ＰＸＲ１を有している。副画素ＰＸＳ１、ＰＸＳ２、およびＰＸＳ３のそれぞれは、走査線ＧＬ、走査線ＧＬ２、および互いに隣り合う２つの信号線ＳＬによって囲まれた領域ＰＸＲ２を有している。

走査線ＳＧＬ１は、Ｙ方向に延びる分岐部（凸部）を有している。この分岐部は、スイッチング素子ＳＷ２のゲート電極として機能する。スイッチング素子ＳＷ２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ＳＣ２が配置されている。

半導体層ＳＣ２は、副画素ＰＸＳ３の領域ＰＸＲ１と、副画素ＰＸＳ１の領域ＰＸＲ１とに跨って配置されている。半導体層ＳＣ２の一部は、副画素ＰＸＳ１の液晶を駆動する映像信号を伝送する信号線ＳＬＢと重なる位置に配置されている。副画素ＰＸＳ３の領域ＰＸＲ１であって、半導体層ＳＣ２と重なる位置には、島状の中継電極が配置される。この中継電極は、コンタクトホールを介して半導体層ＳＣ２と電気的に接続されている。

スイッチング素子ＳＷ３のゲート電極ＧＥは、副画素ＰＸＳ１の領域ＰＸＲ１に配置され、中継電極を介して図４に示す電極Ｅ１に電気的に接続されている。

走査線ＳＧＬ２は、Ｙ方向に延びる分岐部（凸部）を有している。この分岐部は、スイッチング素子ＳＷ４のゲート電極として機能する。スイッチング素子ＳＷ４のゲート電極（すなわち、走査線ＳＧＬ２の分岐部）と重なる位置には、半導体層ＳＣ３が配置されている。

半導体層ＳＣ３は、副画素ＰＸＳ２の領域ＰＸＲ１と、副画素ＰＸＳ１の領域ＰＸＲ１と、副画素ＰＸＳ３の領域ＰＸＲ１とに跨って配置され、その一部が副画素ＰＸＳ２に対応する信号線ＳＬＧ、および副画素ＰＸＳ３に対応する信号線ＳＬＢと重なっている。副画素ＰＸＳ２の領域ＰＸＲ１であって、半導体層ＳＣ３と重なる位置には、島状の中継電極が配置される。この中継電極は、半導体層ＳＣ３と後述する図７に示す給電線ＳＰＬ３とを電気的に接続する導電性部材である。

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、一部分が対応する色の信号線ＳＬと重なっている。半導体層ＳＣ１は、信号線ＳＬと重なっている部分においてコンタクトホールを介して信号線ＳＬに電気的に接続されている。

図６は、図５と同じ平面視において、図４に示した光電変換素子が配置されるレイヤの要素を示す拡大平面図である。図６に示す各部材は、原則として図４に示す絶縁膜１５と絶縁膜１８との間に設けられた部材を図示している。ただし、図６においては図５に示す各部材との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、走査線ＳＧＬ１、および走査線ＳＧＬ２を図示している。

副画素ＰＸＳ３の領域ＰＸＲ１にはセンサＳＳの電極Ｅ１、光電変換素子ＰＣ、および電極Ｅ２が配置されている。電極Ｅ１は、図５に示す中継基板を介してゲート電極ＧＥ（図５参照）に電気的に接続されている。光電変換素子ＰＣ上に配置される電極Ｅ２は、給電線ＳＰＬ２に電気的に接続されている。給電線ＳＰＬ２は、副画素ＰＸＳ２に対応する信号線ＳＬＧ（図５参照）と平面視において重畳するようにＹ方向に延びる。給電線ＳＰＬ２は、Ｘ方向に沿って延びる分岐部（凸部）を有しており、この分岐部においてセンサＳＳの電極Ｅ２と接触している。これによれば、給電線ＳＰＬ２とセンサＳＳとが電気的に接続され、電圧（ＶＣＯＭ）をセンサＳＳに印加することができる。

副画素ＰＸＳ２の領域ＰＸＲ１には、図４に示す給電線ＳＰＬ３と半導体層ＳＣ３とを電気的に接続する島状の中継電極が配置されている。後述する図７に示すように、給電線ＳＰＬ３は、平面視において図５に示す信号線ＳＬＧおよび図６に示す給電線ＳＰＬ２と重なる位置に、Ｙ方向に延びるように配置されている。

副画素ＰＸＳ３の領域ＰＸＲ１には、センサ用信号線ＳＳＬと図５に示す半導体層ＳＣ３とを電気的に接続する島状の中継電極が配置されている。センサ用信号線ＳＳＬは、副画素ＰＸＳ３に対応する信号線ＳＬＢと平面視において重畳するようにＹ方向に延びている。センサ用信号線ＳＳＬは、Ｘ方向に延びる分岐部（凸部）を有しており、この分岐部において分岐部の下層に配置された中継電極と電気的に接続されている。

副画素ＰＸＳ３の領域ＰＸＲ１には、給電線ＳＰＬ１と図５に示す半導体層ＳＣ２とを電気的に接続する島状の中継電極が配置されている。給電線ＳＰＬ１は、副画素ＰＸＳ１に対応する信号線ＳＬＲと平面視において重畳するようにＹ方向に延びている。給電線ＳＰＬ１は、Ｘ方向に延びる分岐部（凸部）を有しており、この分岐部において分岐部の下層に配置された中継電極と電気的に接続されている。

図６に示す例では、センサＳＳは、青色の光を選択的に透過させる副画素ＰＸＳ１に配置されている。センサＳＳが配置される副画素ＰＸＳ１では、他の副画素ＰＸＳ１およびＰＸＳ２と比較して遮光膜の開口面積が小さくなる場合がある。青色の光は、赤色の光および緑色の光と比較して開口面積が小さくなることによる影響を受け難い。このため、副画素ＰＸＳ１、ＰＸＳ２、およびＰＸＳ３のうち、いずれかにセンサＳＳを配置する場合には、青色の光を選択的に透過させる副画素ＰＸＳ１に配置することが好ましい。

図７は、図５と同じ平面視において、図４に示す画素電極の平面的なレイアウトの例を示す拡大平面図である。図７においては図６に示す各部材との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、走査線ＳＧＬ１、走査線ＳＧＬ２、および図６に示したセンサＳＳを図示している。また、図７では、図４に示す絶縁膜１７および１８の間に配置された給電線ＳＰＬ３、図３に示すタッチ検出線ＴＬ１、およびＴＬ３のそれぞれを図示している。

給電線ＳＰＬ３は、副画素ＰＸＳ２に対応する信号線ＳＬＧ（図５参照）と平面視において重畳するようにＹ方向に延びる。給電線ＰＬ３は、Ｘ方向Ｘに延びる分岐部（凸部）を有している。給電線ＳＰＬ３は、この分岐部において、副画素ＰＸＳ２の領域ＰＸＲ１に配置された中継電極に電気的に接続されている。この分岐部を介して給電線ＳＰＬ３とスイッチング素子ＳＷ３とが電気的に接続され、第３電圧（第２電源電圧）をスイッチング素子ＳＷ３に印加することができる。

副画素ＰＸＳ１、ＰＸＳ２、およびＰＸＳ３のそれぞれには、同じ形状の画素電極ＰＥが配置されている。画素電極ＰＥのそれぞれは、２つの走査線ＧＬと、２つの信号線ＳＬとによって囲まれる領域（すなわち副画素に相当する領域）に配置されている。図７に示す例では、画素電極ＰＥは、Ｙ方向に延び、かつ、Ｘ方向Ｘに沿って並ぶ複数（図７の例では３本）の線部（延在部）ＰＥＬと、を有している。副画素ＰＸＳ１、ＰＸＳ２、ＰＸＳ３のそれぞれが有する領域ＰＸＲ１およびＰＸＲ２は、画素電極ＰＥの線部ＰＥＬと重なっている。

画素電極ＰＥのそれぞれは、センサＳＳのためのセンサ回路を構成する要素（スイッチング素子ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４）と平面視において少なくとも一部重畳している。例えば、副画素ＰＸＳ２の画素電極ＰＥは、半導体層ＳＣ３（図５参照）等と平面視において重畳している。副画素ＰＸＳ３の画素電極ＰＥは、半導体層ＳＣ２（図５参照）ゲート電極ＧＥ（図５参照）および半導体層ＳＣ３等と平面視において重畳している。副画素ＰＸＳ１の画素電極ＰＥは、半導体層ＳＣ２および半導体層ＳＣ３等と平面視において重畳している。なお、副画素ＰＸＳ１の画素電極ＰＥは、センサＳＳを構成する光電変換素子ＰＣ（図６参照）とも平面視において重畳している。

＜対向基板＞
次に、図１に示す対向基板ＳＵＢ２の構造例について説明する。図８は、図１に示す対向基板の表示領域における構造例を示す拡大断面図である。なお、図８は、後述する図１０に示すＡ－Ａ線に沿った拡大断面図である。図８に示すように、表示装置ＤＳＰ１は、液晶層ＬＱと基板（第２基板）２０との間に形成される複数のカラーフィルタＣＦと、液晶層ＬＱと基板２０との間に形成され、かつ、画素ＰＸ（詳しくは副画素ＰＸＳ１、ＰＸＳ２、およびＰＸＳ３）を区画するように格子状に形成された遮光膜（第１遮光膜）ＢＭ１と、を有する。また、図８に示す例では、表示装置ＤＳＰ１の対向基板ＳＵＢ２は、カラーフィルタＣＦおよび遮光膜ＢＭ１の他、カラーフィルタＣＦを覆う絶縁膜（有機絶縁膜）２１、および絶縁膜２１を覆う配向膜ＡＬ２を備えている。

複数のカラーフィルタＣＦは、青色の波長域（第１波長域：４５０～４９５ｎｍ）の光を選択的に透過させるカラーフィルタ（第１カラーフィルタ）ＣＦＲと、緑の波長域（第２波長域：４９５～５７０ｎｍ）の光を選択的に透過させるカラーフィルタ（第２カラーフィルタ）ＣＦＧと、赤色の波長域（第１波長域：６２０～７５０ｎｍ）の光を選択的に透過させるカラーフィルタ（第３カラーフィルタ）ＣＦＲと、を含んでいる。カラーフィルタＣＦＲ、ＣＦＧ、およびＣＦＢは、Ｘ方向に沿って順に配列されている。

図９は、図８に示すカラーフィルタの平面形状の例を示す拡大平面図である。図９は平面図であるが、カラーフィルタＣＦＲ、ＣＦＧ、およびＣＦＢの識別を容易にするため、これらに互いに異なるハッチングを付している。また、図９では、図６を用いて説明したセンサＳＳの平面視における輪郭を点線で図示している。図１０は、図８に示す遮光膜の平面形状の一例を示す拡大平面図である。図１１は、図１０のＢ－Ｂ線に沿った拡大断面図である。

図８では、カラーフィルタの配列の一部分を示しているが、図９に示すようにカラーフィルタＣＦＲ、ＣＦＧ、およびＣＦＢは、Ｘ方向に沿って規則的に繰り返しのパターンとして配列されている。図９に示す例では、カラーフィルタＣＦＲおよびＣＦＧのそれぞれは、Ｙ方向に延びる帯状のパターンとして、複数の副画素ＰＸＳ３またはＰＸＳ２に跨って延びている。一方、カラーフィルタＣＦＢは、Ｘ方向と交差するＹ方向に沿って互いに離間して配置される複数の島状パターン（第１島状パターン）ＣＦ１を有している。平面視において、互いに隣り合う複数の島状パターンＣＦ１の間の領域（第１領域）ＣＦＡ１と重なる位置には、センサＳＳが配置されている。

図１０に示すように、遮光膜ＢＭ１は、Ｘ方向に延びる複数の部分ＢＭｘと、Ｙ方向に延びる複数の部分ＢＭｙと、を有している。複数の部分ＢＭｘと複数の部分ＢＭｙとは互いに交差している。平面視において、図９に示す領域ＣＦＡ１は、図１０に示す遮光膜ＢＭ１に覆われ、かつ、センサＳＳ（図９参照）と重なる位置には遮光膜ＢＭ１を貫通する開口部（第１開口部）ＢＭｈ１が形成されている。開口部ＢＭｈ１は、光学的なセンシングに係る開口部であって、画素ＰＸの領域ＰＸＲ２に設けられた画像表示に係る複数の開口部（第４開口部または表示用開口部と呼ぶ場合もある）ＢＭｈＰとは区別される。

図１を用いて説明したように本実施の形態の表示装置ＤＳＰ１が備える光学的なセンシング機構は、光学センサであるセンサＳＳに入射された光をセンサＳＳの光電変換素子ＰＣ（図６参照）を介して電気信号に変換する。したがって、センシングの精度を向上させるためには、図１１に示す開口部ＢＭｈ１を通過してセンサＳＳに届く光に含まれるノイズを取り除くことが好ましい。

本実施の形態の場合、センサＳＳが配置される副画素ＰＸＳ１では、センサＳＳと重なる領域ＣＦＡ１には、カラーフィルタＣＦＢ（図９参照）が配置されていない。遮光膜ＢＭ１の開口部ＢＭｈ１の近傍は、一様に絶縁膜２１に覆われている。この場合、遮光膜ＢＭ１の開口部ＢＭｈ１を通過してセンサＳＳに到達する光は、カラーフィルタの影響を受け難くなるので、センサＳＳに入射される光のノイズを低減させることができる。なお、詳細は変形例として後述するが、開口部ＢＭｈ１を通過する光の経路中に、赤外線遮光フィルタなどの光学フィルタを設ける場合、開口部ＢＭｈ１の全体を赤外線遮光フィルタで確実に覆う必要がある。その場合、本実施の形態のように、センサＳＳと重なる領域ＣＦＡ１（図９参照）にカラーフィルタＣＦＢ（図９参照）が配置されていない構造が特に有利である。

ただし、図１０に示す画像表示用の複数の開口部ＢＭｈＰと重なる領域ＰＸＲ２のそれぞれは、カラーフィルタに覆われている必要がある。図９に示すように、複数の島状パターンＣＦ１のそれぞれは、副画素ＰＸＳ１の領域ＰＸＲ２の全体を覆うように配置されている。

＜変形例１＞
図１２は、図９に対する変形例を示す拡大平面図である。図１３は、図１１に対する変形例を示す拡大断面図である。図１２および図１３に示す表示装置ＤＳＰ２は、以下の点で図９および図１１に示す表示装置ＤＳＰ１と相違する。表示装置ＤＳＰ２が備えるカラーフィルタＣＦＧは、Ｙ方向に沿って互いに離間して配置される複数の島状パターン（第２島状パターン）ＣＦ２を有している。Ｙ方向において互いに隣り合う複数の島状パターンＣＦ２の間の領域（第２領域）ＣＦＡ２は、Ｘ方向において領域ＣＦＡ１と隣り合って配置されている。また、図１３に示すように、領域ＣＦＡ２は、遮光膜ＢＭ１に覆われている。

図１２に示す表示装置ＤＳＰ２の場合、副画素ＰＸＳ１に加えて副画素ＰＸＳ２においても、カラーフィルタＣＦＧが配置されない領域ＣＦＡ２を備えている。この場合、図１３に示すＸ方向において、開口部ＢＭｈ１と副画素ＰＸＳ２との距離が、開口部ＢＭｈ１と副画素ＰＸＳ３との距離よりも近い場合に、特に有効である。すなわち、図１１に表示装置ＤＳＰ１の場合、開口部ＢＭｈ１と副画素ＰＸＳ２との距離が近ければ、センサＳＳに入射する光がカラーフィルタＣＦＧの影響を受ける場合がある。一方、図１３に示す表示装置ＤＳＰ２の場合、開口部ＢＭｈ１の近傍には、カラーフィルタＣＦＧ（図１２参照）が配置されていないので、センサＳＳに入射される光に対するカラーフィルタＣＦＧの影響を低減させることができる。

ただし、図１０に示す画像表示用の複数の開口部ＢＭｈＰと重なる領域ＰＸＲ２のそれぞれは、カラーフィルタに覆われている必要がある。図１２に示すように、複数の島状パターンＣＦ２のそれぞれは、副画素ＰＸＳ２の領域ＰＸＲ２の全体を覆うように配置されている。図１２および図１３に示す表示装置ＤＳＰ２は、上記した相違点を除き、図１～図１１を用いて説明した表示装置ＤＳＰ１と同様なので、重複する説明は省略する。

＜変形例２＞
図１４は、図１２に対する変形例を示す拡大平面図である。図１５は、図１３に対する変形例を示す拡大断面図である。図１４および図１５に示す表示装置ＤＳＰ３は、以下の点で図１２および図１３に示す表示装置ＤＳＰ２と相違する。表示装置ＤＳＰ３が備えるカラーフィルタＣＦＧは、Ｙ方向に沿って互いに離間して配置される複数の島状パターン（第３島状パターン）ＣＦ３を有している。Ｙ方向において互いに隣り合う複数の島状パターンＣＦ３の間の領域（第３領域）ＣＦＡ３は、Ｘ方向において領域ＣＦＡ２と隣り合って配置されている。また、図１５に示すように、領域ＣＦＡ３は、遮光膜ＢＭ１に覆われている。

図１４に示す表示装置ＤＳＰ３の場合、副画素ＰＸＳ１およびＰＸＳ２に加えて副画素ＰＸＳ３においても、カラーフィルタＣＦＲが配置されない領域ＣＦＡ３を備えている。図１４および図１５に示す表示装置ＤＳＰ３の構造は、以下のように表現することもできる。すなわち、カラーフィルタＣＦＲ、ＣＦＧ、およびＣＦＢのそれぞれは、島状パターンとして形成されている。Ｙ方向において、互いに隣り合う島状パターンの間には、Ｘ方向に沿って帯状に延びるカラーフィルタ非配置領域が配置されている。表示装置ＤＳＰ３のように、Ｘ方向に沿って帯状に延びるカラーフィルタ非配置領域を備えている場合、このカラーフィルタ非配置領域に、スペーサ部材などの部材を配置することができるので、設計の自由度が向上する。図１に示すアレイ基板ＳＵＢ１と対向基板ＳＵＢ２とのギャップを維持するためのスペーサ部材の詳細については、変形例として後述する。

なお、図９に示す表示装置ＤＳＰ１および図１２に示す表示装置ＤＳＰ２と同様に、本変形例の場合にも、図１０に示す画像表示用の複数の開口部ＢＭｈＰと重なる領域ＰＸＲ２のそれぞれは、カラーフィルタに覆われている必要がある。図１４に示すように、複数の島状パターンＣＦ３のそれぞれは、副画素ＰＸＳ２の領域ＰＸＲ２の全体を覆うように配置されている。図１４および図１５に示す表示装置ＤＳＰ３は、上記した相違点を除き、図１～図１１を用いて説明した表示装置ＤＳＰ１および図１２および図１３に示す表示装置ＤＳＰ２と同様なので、重複する説明は省略する。

＜変形例３＞
図１６は、図１４に対する変形例を示す拡大平面図である。図１７は、図１５に対する変形例を示す拡大断面図である。図１６および図１７に示す表示装置ＤＳＰ４は、以下の点で図１４および図１５に示す表示装置ＤＳＰ３と相違する。図１６および図１７に示す表示装置ＤＳＰ４は、領域ＣＦＡ１、ＣＦＡ２、およびＣＦＡ３に配置され、Ｘ方向に延びる帯状のフィルタ膜（第１フィルタ膜）ＩＲＦを有している。フィルタ膜ＩＲＦは、赤外線の波長域の光を遮光する光学特性を備えている。このような光学特性を備える光学フィルタは、赤外線カットフィルタと呼ばれる。フィルタ膜ＩＲＦは、主に外光に含まれる赤外線の光を遮光することにより、センサＳＳ（図１７参照）に照射される光からノイズ成分を除去する機能を備えている。また、フィルタ膜ＩＲＦは、例えば有機の樹脂材料からなる赤外線カットフィルタであり、カラーフィルタＣＦＲ，ＣＦＧ、及びＣＦＢ同様のカラーフィルタ形成プロセスにより形成される。

フィルタ膜ＩＲＦは、図１０に示す開口部ＢＭｈ１の全体を覆うように形成されている。このため、図１７に示す開口部ＢＭｈ１を通過してセンサＳＳに入射される光の赤外線成分を確実に遮光することができる。

ところで、図１６および図１７に示す表示装置ＤＳＰ４は、図１４および図１５に示す表示装置ＤＳＰ３に対する変形例であるため、カラーフィルタＣＦＲ、ＣＦＧ、およびＣＦＢのそれぞれが島状パターンとして形成されている。ただし、表示装置ＤＳＰ４に対する変形例としては、図９に示す表示装置ＤＳＰ１、あるいは図１２に示す表示装置ＤＳＰ２に、フィルタ膜ＩＲＦ（図１６参照）が形成されている場合もある。図示は省略するが、例えば、本変形例を、図９に示す表示装置ＤＳＰ１と組み合わせた場合、フィルタ膜ＩＲＦは、島状のパターンとして形成され、図９に示す領域ＣＦＡ１の全体を覆うように配置される。また例えば、本変形例を、図１２に示す表示装置ＤＳＰ２と組み合わせた場合、フィルタ膜ＩＲＦは、島状のパターンとして形成され、図１２に示す領域ＣＦＡ１およびＣＦＡ２の全体を覆うように配置される。いずれの変形例の場合にも、フィルタ膜ＩＲＦは、図１０に示す開口部ＢＭｈ１の全体を覆うように配置されるので、開口部ＢＭｈ１を通過してセンサＳＳに入射される光の赤外線成分を確実に遮光することができる。図１６および図１７に示す表示装置ＤＳＰ４は、上記した相違点を除き、図１～図１１を用いて説明した表示装置ＤＳＰ１、図１２および図１３に示す表示装置ＤＳＰ２、および図１４および図１５に示す表示装置ＤＳＰ３と同様なので、重複する説明は省略する。

＜変形例４＞
図１８は、図１６に対する変形例を示す拡大平面図である。図１９は、図１７に対する変形例を示す拡大断面図である。図１８および図１９に示す表示装置ＤＳＰ５は、以下の点で図１６および図１７に示す表示装置ＤＳＰ４と相違する。表示装置ＤＳＰ５は、基板１０（図４参照）と基板２０（図１９参照）との間に配置され、液晶層ＬＱ（図１９参照）の厚さを維持するスペーサ部材（第１スペーサ部材）ＳＰ１を更に有している。詳しくは、スペーサ部材ＳＰ１は、配向膜ＡＬ２と絶縁膜２１との間に形成され、液晶層ＬＱ内に突出するように形成されている。図１８に示すように、平面視（詳しくは、基板２０側から基板１０側を視た透視平面視）において、スペーサ部材ＳＰ１は、領域ＣＦＡ２および領域ＣＦＡ３の少なくとも一方と重なる位置に配置されている。図１８に示す例では、スペーサ部材ＳＰ１は、領域ＣＦＡ２および領域ＣＦＡ３に跨って配置されている。なお、図示は省略するが、変形例として、スペーサ部材ＳＰ１が、領域ＣＦＡ２および領域ＣＦＡ３のいずれか一方の配置される場合もある。

スペーサ部材ＳＰ１は、液晶層ＬＱの厚さ、言い換えれば、アレイ基板ＳＵＢ１と対向基板ＳＵＢ２とのギャップを維持するための部材である。スペーサ部材ＳＰ１は、例えば複数の画素ＰＸのそれぞれに１個ずつ形成されている。スペーサ部材ＳＰ１は、例えば可視光に対して透明な有機材料により形成されている。

スペーサ部材ＳＰ１は、可視光を透過させる光学特性を有しているが、スペーサ部材ＳＰ１を光が通過することにより、光の屈折などが生じる。このため、スペーサ部材ＳＰ１
の光学的な影響を低減させる観点から以下のような条件を満たしていることが好ましい。まず、スペーサ部材ＳＰ１がカラーフィルタ上に形成されている場合には、互いに異なるカラーフィルタに跨って配置されていないことが好ましい。また、平面視において、スペーサ部材ＳＰ１およびその周辺の領域は、遮光膜ＢＭ１（図１０）と重なっていることが好ましい。また、センサＳＳ（図１９参照）によるセンシングに関するスペーサ部材ＳＰ１の影響を低減させる観点から、図１９に示す開口部ＢＭｈ１とスペーサ部材ＳＰ１との離間距離を十分に遠くすることが好ましい。

上記を踏まえ、本変形例の場合、スペーサ部材ＳＰ１は、領域ＣＦＡ２および領域ＣＦＡ３の少なくとも一方と重なる位置に配置されているので、カラーフィルタとは重ならない。言い換えれば、図１８に示すように、副画素ＰＸＳ２と副画素ＰＸＳ３とに跨ってスペーサ部材ＳＰ１が配置されている場合でも、カラーフィルタＣＦＲ、ＣＦＧ、およびＣＦＢのそれぞれは、スペーサ部材ＳＰ１と重ならない位置に配置されている。また、スペーサ部材ＳＰ１は、領域ＣＦＡ２および領域ＣＦＡ３の少なくとも一方と重なる位置に配置されているので、スペーサ部材ＳＰ１は図１０に示す遮光膜ＢＭ１の部分ＢＭｘに覆われる。また、スペーサ部材ＳＰ１は、領域ＣＦＡ２および領域ＣＦＡ３の少なくとも一方と重なる位置に配置されているので、図１９に示す開口部ＢＭｈ１とスペーサ部材ＳＰ１との離間距離を十分に遠くすることができる。

ところで、図１８および図１９に示す表示装置ＤＳＰ５は、図１６および図１７に示す表示装置ＤＳＰ４に対する変形例であるため、カラーフィルタＣＦＲ、ＣＦＧ、およびＣＦＢのそれぞれが島状パターンとして形成されている。表示装置ＤＳＰ５に対する変形例としては、図９に示す表示装置ＤＳＰ１、図１２に示す表示装置ＤＳＰ２、あるいは、図１４に示す表示装置ＤＳＰ３の画素ＰＸのどこかに、図１９に示すスペーサ部材ＳＰ１が配置されている場合がある。あるいは、上記した変形例おいて、遮光膜ＢＭ１と絶縁膜２１との間に図１９に示すフィルタ膜ＩＲＦが配置されている場合がある。ただし、例えば、図９に示す表示装置ＤＳＰ１、図１２に示す表示装置ＤＳＰ２と本変形例とを組み合わせた場合、カラーフィルタＣＦＲおよびＣＦＧのいずれかと、スペーサ部材ＳＰ１とが重なる場合があるので、スペーサ部材ＳＰ１のレイアウトや、カラーフィルタＣＦＲおよびＣＦＧの形状において、設計上の制約が生じる。したがって、設計の自由度を向上させる観点からは、図１４に示す表示装置ＤＳＰ３や図１６に示す表示装置ＤＳＰ４のように、複数のカラーフィルタＣＦＲ、ＣＦＧ、およびＣＦＢのそれぞれが島状パターンとして形成されている実施形態と本変形例とを組み合わせることが特に好ましい。

図１８および図１９に示す表示装置ＤＳＰ５は、上記した相違点を除き、図１～図１１を用いて説明した表示装置ＤＳＰ１、図１２および図１３に示す表示装置ＤＳＰ２、図１４および図１５に示す表示装置ＤＳＰ３、および図１６および図１７に示す表示装置ＤＳＰ４と同様なので、重複する説明は省略する。

＜変形例５＞
本変形例では、遮光膜ＢＭ１の開口部ＢＭｈ１と基板２０との間にコリメータを配置した構造例について説明する。なお、以下では、代表的に図１８および図１９に示す表示装置ＤＳＰ５に対する変形例として説明するが、以下で説明するコリメータに係る技術は、例えば、図９に示す表示装置ＤＳＰ１、図１２に示す表示装置ＤＳＰ２、図１４に示す表示装置ＤＳＰ３、図１６に示す表示装置ＤＳＰ４、あるいは上記した各種の変形例と組み合わせて適用することができる。図２０は、図１９に対する変形例を示す拡大断面図である。

図２０に示す表示装置ＤＳＰ６は、以下の点で図１９に示す表示装置ＤＳＰ５と相違する。表示装置ＤＳＰ６は、遮光膜ＢＭ１と基板２０との間に配置され、可視光透過性を備える透明樹脂層（第１透明樹脂層）２２と、透明樹脂層２２と基板２０との間に配置される遮光膜（第２遮光膜）ＢＭ２と、遮光膜ＢＭ２と基板２０との間に配置され、可視光透過性を備える透明樹脂層（第２透明樹脂層）２３と、透明樹脂層２３と基板２０との間に配置される遮光膜（第３遮光膜）ＢＭ３と、をさらに有している。

遮光膜ＢＭ２は、遮光膜ＢＭ１の開口部ＢＭｈ１と重なる位置に遮光膜ＢＭ２を厚さ方向に貫通する開口部（第２開口部）ＢＭｈ２を有している。遮光膜ＢＭ３は、遮光膜ＢＭ１の開口部ＢＭｈ１と重なる位置に遮光膜ＢＭ３を厚さ方向に貫通する開口部（第３開口部）ＢＭｈ３を有する。

遮光膜ＢＭ１の開口部ＢＭｈ１から遮光膜ＢＭ３の開口部ＢＭｈ３までの構造が、コリメータとして機能する。すなわち、基板２０を介して遮光膜ＢＭ３の開口部ＢＭｈ３から光が入射すると、遮光膜ＢＭ２および遮光膜ＢＭ１によりＺ方向以外の成分が遮光され、Ｚ方向にそった平行光が遮光膜ＢＭｈ１を通過し、センサＳＳに照射される。このように、センサＳＳに光を入射する経路中にコリメータを設けることにより、センサＳＳで検出される光に含まれるノイズ成分を低減できるので、センサＳＳによる信号光の検出精度を向上させることができる。

図２０に示す例の場合、開口部ＢＭｈ１の全体がフィルタ膜ＩＲＦに覆われているので、センサＳＳに到達する光に含まれる赤外線成分が遮光される。このため、センサＳＳにより信号光の検出精度を向上させることができる。

図２０に示す表示装置ＤＳＰ５は、上記した相違点を除き、図１～図１１を用いて説明した表示装置ＤＳＰ１、図１２および図１３に示す表示装置ＤＳＰ２、図１４および図１５に示す表示装置ＤＳＰ３、図１６および図１７に示す表示装置ＤＳＰ４、および図１８および図１９に示す表示装置ＤＳＰ５と同様なので、重複する説明は省略する。

＜遮光膜の開口率について＞
図２１は、図１０に示す遮光膜の一部分をさらに拡大して示す拡大平面図である。上記した各実施例や変形例のように、表示領域内に光学センサを内蔵する表示装置の場合、画像装置に係る開口部ＢＭｈＰの開口率が小さくなり易い。例えば、図１０に示すように、遮光膜は、Ｘ方向、およびＸ方向に交差するＹ方向に行列状に配列され、かつ、ＢＭ遮光膜を厚さ方向に貫通する複数の開口部（表示用開口部）ＢＭｈＰを有している。図２１に示すように、Ｙ方向において、互いに隣り合う開口部ＢＭｈＰに挟まれた領域を遮光領域ＬＳＲとすると、複数の開口部ＢＭｈＰのそれぞれの開口面積は、遮光領域ＬＳＲの面積よりも小さい。図２１に示す例では、開口部ＢＭｈＰの開口面積は、遮光領域ＬＳＲの面積の５０％以下である。なお、図１０および図２１は、代表例として表示装置ＤＳＰ１について説明しているが、既に説明した表示装置ＤＳＰ１、ＤＳＰ２、ＤＳＰ３、ＤＳＰ４、およびＤＳＰ６のそれぞれも同様である。

このように開口面積が小さい表示装置においては、表示品位の低下を抑制する観点から遮光領域ＬＳＲと重なる位置に配置される部材のレイアウトを効率化して、出来る限り開口部ＢＭｈＰの開口面積を広く確保することが好ましい。既に説明したように、開口部ＢＭｈ１が配置される領域の近傍に配置される部材のレイアウトの自由度を向上させることにより、部材のレイアウトを効率化できるので、開口部ＢＭｈＰの開口面積を大きくすることができる。

本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。例えば、前述の各実施形態に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除若しくは設計変更を行ったもの、または、工程の追加、省略若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。

本発明は、表示装置に利用可能である。

１０，２０ 基板
１０ｆ 前面（面）
１１，１２，１３，１４，１５，１６，１７，１８，１９，２１ 絶縁膜
２２，２３ 透明樹脂層（絶縁膜）
ＡＬ１，ＡＬ２ 配向膜
ＢＬ 照明装置
ＢＭ１，ＢＭ２，ＢＭ３ 遮光膜
ＢＭｈ１，ＢＭｈ２，ＢＭｈ３，ＢＭｈＰ 開口部
ＢＭｘ，ＢＭｙ
ＣＥ 共通電極
ＣＦ，ＣＦＢ，ＣＦＧ，ＣＦＲ カラーフィルタ
ＣＦ１、ＣＦ２，ＣＦ３ 島状パターン
ＣＦＡ１，ＣＦＡ２，ＣＦＡ３ 領域
ＣＭ カバー部材
ＣＭｆ 前面
Ｃｓｔ キャパシタ
ＣＴ コントローラ
ＤＡ 表示領域
ＤＲＶ１ ドライバ
ＤＳＰ１，ＤＳＰ２，ＤＳＰ３，ＤＳＰ４，ＤＳＰ５，ＤＳＰ６ 表示装置
Ｅ１，Ｅ２ 電極
ＦＮＧ 指
ＦＲＡ 額縁領域
ＦＷＢ１ 配線基板
ＧＥ ゲート電極
ＧＬ，ＧＬ２ 走査線
ＩＲＦ フィルタ膜
Ｌ１ 光
Ｌ２ 反射光
ＬＱ 液晶層
ＬＳ 遮光層
ＬＳＲ 遮光領域
ＭＡ 実装領域
Ｎ ノード
ＰＣ 光電変換素子
ＰＥ 画素電極
ＰＥＬ 線部（延在部）
ＰＦＡ 周辺領域
ＰＬ３ 給電線
ＰＬＺ１，ＰＬＺ２ 偏光板
ＰＮＬ１ 表示パネル
ＰＸ 画素
ＰＸＲ１，ＰＸＲ２ 領域
ＰＸＳ１，ＰＸＳ２，ＰＸＳ３ 副画素
ＳＣ１，ＳＣ２，ＳＣ３ 半導体層
ＳＧＬ１，ＳＧＬ２ 走査線
ＳＬ，ＳＬＢ，ＳＬＧ 信号線
ＳＬＭ シール材
ＳＬＲ 信号線
ＳＬＳ センサ用遮光層
ＳＰ１ スペーサ部材
ＳＰＬ１，ＳＰＬ２，ＳＰＬ３ 給電線
ＳＳ センサ（光学センサ）
ＳＳＬ 信号線（センサ用信号線）
ＳＵＢ１ アレイ基板
ＳＵＢ２ 対向基板
ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４ スイッチング素子
ＴＬ，ＴＬ１，ＴＬ３ タッチ検出線

Claims (8)

1. 第１基板と、
   前記第１基板と対向する第２基板と、
   前記第１基板と前記第２基板との間に配置される液晶層と、
   前記第１基板と前記液晶層との間に配置される光学センサと、
   前記液晶層と前記第２基板との間に形成される複数のカラーフィルタと、
   前記液晶層と前記第２基板との間に形成され、かつ、画素を区画するように格子状に形成された第１遮光膜と、
   を有し、
   前記複数のカラーフィルタは、
   第１波長域の光を選択的に透過させる第１カラーフィルタと、
   第２波長域の光を選択的に透過させる第２カラーフィルタと、
   第３波長域の光を選択的に透過させる第３カラーフィルタと、
   を含み、
   前記第１カラーフィルタ、前記第２カラーフィルタ、および前記第３カラーフィルタは、第１方向に沿って順に配列され、
   前記第１カラーフィルタは、前記第１方向と交差する第２方向に沿って互いに離間して配置される複数の第１島状パターンを有し、
   平面視において、
   互いに隣り合う前記複数の第１島状パターンの間の第１領域と重なる位置には、前記光学センサが配置され、
   前記第１領域は、前記第１遮光膜に覆われ、かつ、前記光学センサと重なる位置には前記第１遮光膜を貫通する第１開口部が形成されている、表示装置。
2. 請求項１において、
   前記第２カラーフィルタは、前記第２方向に沿って互いに離間して配置される複数の第２島状パターンを有し、
   互いに隣り合う前記複数の第２島状パターンの間の第２領域は、前記第１方向において前記第１領域と隣り合って配置され、かつ、前記第１遮光膜に覆われている、表示装置。
3. 請求項２において、
   前記第３カラーフィルタは、前記第２方向に沿って互いに離間して配置される複数の第３島状パターンを有し、
   互いに隣り合う前記複数の第３島状パターンの間の第３領域は、前記第１方向において前記第２領域と隣り合って配置され、かつ、前記第１遮光膜に覆われている、表示装置。
4. 請求項３において、
   前記第１領域、前記第２領域および前記第３領域に配置され、前記第１方向に延びる帯状の第１フィルタ膜を更に有し、
   前記第１フィルタ膜は、赤外線の波長域の光を遮光する光学特性を備えている、表示装置。
5. 請求項３または４において、
   前記表示装置は、前記第１基板と前記第２基板との間に配置され、前記液晶層の厚さを維持する第１スペーサ部材を更に有し、
   平面視において、前記第１スペーサ部材は、前記第２領域および前記第３領域の少なくとも一方と重なる位置に配置されている、表示装置。
6. 請求項５において、
   平面視において、前記第１スペーサ部材は、前記第２領域および前記第３領域に跨って配置されている、表示装置。
7. 請求項１～４のいずれか１項において、
   前記表示装置は、
   前記第１遮光膜と前記第２基板との間に配置され、可視光透過性を備える第１透明樹脂層と、
   前記第１透明樹脂層と前記第２基板との間に配置される第２遮光膜と、
   前記第２遮光膜と前記第２基板との間に配置され、可視光透過性を備える第２透明樹脂層と、
   前記第２透明樹脂層と前記第２基板との間に配置される第３遮光膜と、
   をさらに有し、
   前記第２遮光膜は、前記第１遮光膜の前記第１開口部と重なる位置に前記第２遮光膜を厚さ方向に貫通する第２開口部を有し、
   前記第３遮光膜は、前記第１遮光膜の前記第１開口部と重なる位置に前記第３遮光膜を厚さ方向に貫通する第３開口部を有する、表示装置。
8. 請求項１～４のいずれか１項において、
   前記第１遮光膜は、前記第１方向、および前記第１方向に交差する第２方向に行列状に配列され、かつ、前記第１遮光膜を厚さ方向に貫通する複数の表示用開口部を有し、
   前記第２方向において、互いに隣り合う表示用開口部に挟まれた領域を遮光領域とすると、
   前記複数の表示用開口部のそれぞれの開口面積は、前記遮光領域の面積よりも小さい、表示装置。
   

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