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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、表示装置に関し、さらに詳しくはイメージ認識機能を備えた表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
表示装置としては、液晶ディスプレイ、ＣＲＴディスプレイ、エレクトロルミネッセンス（以下、ＥＬという）ディスプレイなどの種々の表示装置が知られている。これら表示装置では、文字、図形、画像などの表示品質、表示情報量、使い易さなどの向上が望まれている。このため、これらの表示装置においては、表示の高精細化が進んでいる。また、従来のイメージセンサは、一般に、被認識体（以下、原稿という）に光を照射してその反射光を、ＣＣＤ（charge coupled device）などでなる光センサが検出してイメージ認識を行うものであり、データの読み込みや複写などの用途に用いられている。
【０００３】
上記したように、表示装置では表示性能の向上を図るために高精細化が進んでおり、このような表示装置にイメージセンサを組み込むことは、構造が複雑となり、このため高価なものになると考えられている。また、表示装置とイメージセンサとの複合化を図ろうとすると、イメージセンサの配置領域を要するため高性能な表示を行うことが困難になるという問題が発生する。さらに、表示装置とイメージセンサとの駆動制御が複雑となるという問題がある。
【０００４】
この発明が解決しようとする第１の課題は、高性能な表示機能を損なうことなく、イメージセンサ機能を備えた表示装置を実現するには、どのような手段を講じればよいかという点にある。また、第２の課題は、高性能でかつ駆動が容易なイメージセンサ機能を表示装置に付加するには、どのような手段を講じればよいかという点にある。さらに、第３の課題は、単純な構造で低廉な価格で製造できる、イメージセンサ機能を備えた表示装置を実現するには、どのような手段を講じればよいかという点にある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、
前透明基板および後透明基板が対向するように配置され、前記前透明基板の後面側にカラーフィルタ層及び前液晶駆動電極が形成され、前記後透明基板の前面側に後液晶駆動電極が形成された液晶表示パネルと、
前記液晶表示パネルの後方に配置されたバックライトシステムと、
前記液晶表示パネルの前記前透明基板における画素領域どうしの前記カラーフィルタ層の間に形成され、一対の電極のうちの一方が前記前液晶駆動電極に接続されている光センサと、
を備え、
前記液晶表示パネルは、表示領域を所定方向に横切って列をなす画素から前記バックライトシステムの光を透過し、
前記光センサの前記一対の電極の他方は、前記列の方向と交差する方向に並ぶ検出電極であることを特徴としている。
請求項１記載の発明においては、ディスプレイの表面に原稿を載置した場合に、画素から出射され且つ原稿面で反射した光を、この画素の近傍に配置された光センサで検知することができる。光センサでは、原稿からの反射光量によって原稿面の状態を検出することができる。ディスプレイの表示領域の画素毎に光センサで反射光を検出し、各アドレスでの光情報を集約することにより、ディスプレイ上に載置された原稿面のイメージを得ることができる。
【０００６】
前記光センサは、受光量に応じてキャリアを発生する光電変換層が、前記一対の電極で挟まれてなることを特徴としている。
【０００９】
請求項３記載の発明は、前記後液晶駆動電極は、各画素領域ごとに形成された画素電極であり、前記各画素電極の近傍には当該画素電極に接続されたスイッチング素子が形成されていることを特徴としている。
【００１０】
請求項４記載の発明は、前記光センサは、前記前透明基板の後面側に設けられると共に、前記光電変換層の前側に前記一対の電極の他方の透明電極が形成され、当該光電変換層の後側に前記一対の電極の前記一方の不透明電極が形成されていることを特徴としている。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明に係る表示装置の詳細を図面に示す各実施形態に基づいて説明する。
（実施形態１）
図１は、本発明を液晶表示パネルを用いた表示装置に適用した実施形態１の要部平面図である。図２は図１のＡ−Ａ断面図である。図中１１は表示装置を示している。この表示装置１１は、光センサ１２を備える液晶表示パネル１３とその後方に配置されたバックライトシステム１４とから構成されている。液晶表示パネル１３は、対向して対をなす、例えばガラスでなる前透明基板１５と後透明基板１６との間に、液晶１７が封止されて大略構成されている。また、バックライトシステム１４は、図示を省略するが、光源、導光板、反射板などから構成され直線型又は液晶表示パネル１３の周縁に沿った形状の光源からの光を液晶表示パネル１３の表示面と略同一形状の導光板で拡散するように設定されている。なお、本実施形態は、前偏光板と後偏光板とを用いる液晶モードに本発明を適用した例である。
【００１４】
まず、光センサの構成を簡単に説明する。前透明基板１５の後面には、画素領域ｐどうしの間の位置に透明なＩＴＯでなる検出電極１８が、図１に示すように表示領域のｘ方向（図中矢印で示す）に沿って形成されている。なお、各検出電極１８は、液晶表示パネル１３の表示領域にｘ方向に並ぶ画素列どうしの間を通り、かつｘ方向に並ぶ画素どうしの間に沿ってｙ方向（図中矢印で示す）の一方の向きに略画素幅寸法だけ突出する突出部１８Ａを有するようにパターン形成されている。この結果、複数の検出電極１８は、表示領域のそれぞれの画素を囲むようになっている。なお、隣接する検出電極１８どうしは、接触しなように設定されている。すなわち、突出部１８Ａの先端は、隣の検出電極１８と接触しないようになっている。また、検出電極１８は、例えばアモルファスシリコンをはじめとする無機光半導体材料や周知の有機光半導体材料などでなる光電変換層１９で覆われている。この光電変換層１９のパターンは、図１に示すように、表示領域のそれぞれの画素を囲むように、格子状に形成されている。すなわち、全検出電極１８を一体的に覆うように形成されている。さらに、光電変換層１９の後面には、光電変換層１９と同一のパターンで、例えばアルミニウムのような不透明な電極材料でなる共通電極２０が形成されている。このように光電変換層１９を検出電極１８と共通電極２０とで挟むことにより、光センサ１２が構成されている。上記したように光センサ１２は前透明基板１５側に形成されているが、光センサ１２の検出電極１８のライン端子は、例えば異方性電導シール材を介して、図３に示すように後透明基板１６側に取り出している。図３の後透明基板１６の平面説明図において、２９は図中ｙ方向に列をなす画素に対応するＴＦＴ２５〜２５のそれぞれのゲートに共通に接続されるゲートラインの端子を配置したゲート端子部を、３０は図中ｘ方向に列をなす画素に対応するＴＦＴ２５〜２５のそれぞれのドレイン（またはソース）に共通に接続されるドレインライン（またはソースライン）の端子を配置したドレイン（またはソース）端子部を、３１は光センサ１２の検出電極１８の取り出し端子が配置されたセンサ信号線端子部を、３２は前液晶駆動電極（コモン電極）２２から取り出された前液晶駆動電極端子部を示している。
【００１５】
さらに、前透明基板１５の後面には、各画素領域ｐに対応する領域にそれぞれカラーフィルタ層２１が形成されている。なお、図示しないが、カラーフィルタ層２１は、Ｒ、Ｇ、Ｂが所定の色配列で配置されている。また、カラーフィルタ層２１および共通電極２０の後面には、ＩＴＯでなる前液晶駆動電極２２が、表示領域全域に亙って形成されている。すなわち、前液晶駆動電極２２は共通電極２０と電気的に接続している。さらに、前液晶駆動電極２２の後面には、前配向膜２３が表示領域全域に亙って形成されている。
【００１６】
一方、後透明基板１６の前面には、各画素領域ｐに対応するように、ＩＴＯで画素電極２４が形成されている。また、各画素電極２４の近傍には、それぞれ画素電極２４に接続された薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴという）２５が形成されている。なお、図示しないが、後透明基板１６の前面には、これらＴＦＴ２６に接続されるゲートラインやドレインラインなどが形成されている。さらに、これら画素電極２４やＴＦＴ２５などが形成された後透明基板１６の前面には、表示領域全域を覆うように、後配向膜２６が形成されている。
【００１７】
上記した前透明基板１５側の前配向膜２３と後透明基板１６側の後配向膜２６とを対向させると共に、両透明基板の表示領域を囲むように配置された、図示しないシール材を介して両透明基板を貼り合わせ、両透明基板とシール材とで形成される空隙内に液晶１７を封止して液晶表示セルが構成されている。なお、前透明基板１５の前面には前偏光板２７が配置され、後透明基板１６の後面には後偏光板２８が配置されている。このように液晶表示セルに前偏光板２７と後偏光板２８とが付加されて液晶表示パネル１３が構成されている。そして、液晶表示パネル１３の後方にバックライトシステム１４を配置することにより、表示装置１１が構成されている。
【００１８】
上記した構成の表示装置１１で表示を行うには、従来の液晶表示装置と同様に前液晶駆動電極２２と選択した画素電極２４との間に駆動電圧を印加することにより、液晶を駆動して光の透過を制御すればよい。
【００１９】
次に、図４および図５を用いて、この表示装置１１の表示領域Ｓ上に原稿Ｇを載置して、この原稿Ｇに描かれたイメージの認識を行う場合について説明する。まず、図４（ａ）に示すように、表示領域Ｓにおける図中ｙ方向に並ぶ画素Ｐの１列のみから光が出射されるように表示制御を行う。これは、図３に示したゲート端子部２９とドレイン端子部３０とに実装されたドライバＩＣにより所定の画素列のみが輝線となるように制御すればよい。このとき、他の全ての画素はバックライトシステム１４からの光を透過させない状態、すなわち光遮断状態となるようにする。これは、液晶表示パネルの光シャッタとしての機能を利用している。図４（ａ）において斜線で示す部分Ｋは、ｙ方向に列をなす、点灯した画素Ｐによって形成された輝線を示している。なお、このような輝線Ｋを構成する各画素Ｐにおける輝度は同一の輝度に設定する。このように表示領域Ｓにおいて、ｙ方向に横切る所定の輝線Ｋを形成した状態で、この輝線Ｋを構成するそれぞれの画素Ｐの近傍に形成された光センサ１２で原稿Ｇからの反射光の検出を行う。図中ｙ方向に並ぶ光センサ１２は、それぞれ検出電極１８が異なりそれぞれ独立しているため、輝線を構成する各画素毎に検出を行うことができる。図５は、図４（ａ）の輝線Ｋが形成された画素部分を図中ｘ方向に切った断面を示している。図５に示すように、輝線Ｋを形成すべき画素領域の画素電極２４と前液晶駆動電極２２との間に所定の電圧（０Ｖでも良い）が印加され、この領域の液晶１７のみが変調されてバックライトシステム１４からの光を原稿Ｇ側に透過させる。このため、原稿Ｇに光が照射され、原稿Ｇから反射した光が、画素領域の近傍に形成された光センサ１２の光電変換層１９に入射する。これらの光センサ１２においては、それぞれのセンサ領域の光電変換層１９に、原稿Ｇの被認識面の状態に応じた反射光量に応じた量のキャリアが発生する。このキャリア発生量に応じて共通電極２０と検出電極１８との間を流れる電流もしくは共通電極２０の印加電圧によりキャリア発生量に応じて供給される検出電極１８の電位を測定することにより、イメージ検出が可能となる。
【００２０】
このため、図４（ａ）に示すように輝線Ｋを矢印ｘの方向に逐次移動させ、その都度輝線Ｋに対応した光センサ１２で反射光の検出を行うことで、原稿Ｇの表示領域Ｓに載置された原稿Ｇのイメージ認識が可能となる。図４（ｂ）は図４（ａ）に示した左側の輝線Ｋに対応する断面説明図であり、図４（ｃ）は図４（ａ）に示した右側に移動した輝線Ｋの断面説明図である。
光センサ１２は検出電極１８からイメージに応じた電圧又は電流からなるデータ信号をセンサ信号線端子部３１を介して図４（ｄ）に示すようにメモリに入力する。
マトリクス状に配置された各光センサ１２は、図４（ｅ）に示すように原稿に対し左右もしくは上下が逆に読みとる。このためメモリに入力されたデータを反転回路で反転し、反転したデータを電圧生成回路に入力し、電圧生成回路は、液晶表示パネル１３がこのデータに応じた表示、すなわち原稿と同じイメージを表示するように、前液晶駆動電極２２、画素電極２４間に印加される電圧を適宜生成し液晶表示パネル１３に印加し、表示を行う。
本実施形態では、輝線Ｋを表示領域Ｓのｘ方向の左縁側から右縁側に向けてスキャンを行いながら光センサ１２で光検出を行うことで原稿Ｇ全面のイメージ認識が可能となる。このため、表示装置１１に接続した印刷装置を用いて、光センサ１２で得られたデータに基づいて、認識したイメージを印刷すれば、この表示装置１１をコピー用のイメージセンサとして用いることができる。また、上記のようにして光センサ１２で得られたデータに基づいて認識されたイメージを、この表示装置１１の表示領域で表示することも可能である。
【００２１】
本実施形態に係る表示装置１１においては、図１に示したように、画素領域の周囲を共通電極２０と光電変換層１９が囲むように形成され、かつ少なくとも共通電極２０が遮光性を備えているため、これら共通電極２０と光電変換層１９との積層体が遮光膜としての機能を有する。このため、別途遮光膜を形成する工程を要しないという、製造上の利点を有する。また、本実施形態においては、イメージ認識を行う場合に図４に示したように輝線Ｋを順次画素列をスキャンするように設定したが、この場合、カラーフィルタ層２１の色の違いによる光出射量を加味して光センサ１２から得られたデータを補正するように設定しても勿論よい。さらに、同色のカラーフィルタ層２１を備えたｙ方向の画素列毎にスキャンするように設定して、これらで得られたデータを合成してイメージ認識を行うようにしても勿論よい。
【００２２】
次に、本実施形態に係る表示装置１１を用いて表示およびイメージ認識を行う場合の改良例を図６および図７を用いて説明する。
まず、図６（ａ）は、本実施形態の表示装置１１で表示を行う場合に、拡散板３３を前面に配置した状態を示している。このように、表示領域の前面に拡散板３３を配置すると、視野角を広くすることができる。なお、拡散板３３を配置した状態でイメージ認識を行うと反射光も拡散してしまうため、この場合には図６（ｂ）に示すように拡散板３３を配置しない状態で原稿Ｇのイメージ認識を行えば光拡散の少ない良好な検出を行うことができる。
【００２３】
図７（ａ）は、本実施形態の表示装置１１で表示を行う場合を示している。図７（ｂ）はイメージ認識を行う場合に、光ファイバを束ねて光透過軸に垂直方向に板状に切って形成した光ファイバパネル３４を表示領域に配置した状態を示している。なお、この光ファイバパネル３４を構成する光ファイバの１本の断面は略画面領域の形状および面積と同等となるように設定されている。このため、同図（ｂ）に示すように、画素を抜けたバックライトシステム１４からの光は、原稿Ｇで反射してこの画素の近傍に位置する光センサ１２のみに入射するため、イメージの解像度を向上することができる。
【００２４】
（実施形態２）
図８および図９は、本発明に係る表示装置の実施形態２を示している。図８は要部平面図であり、図９は図８のＢ−Ｂ断面図である。なお、本実施形態の表示装置は、上記した実施形態１と同様に前液晶駆動電極２２が、光センサ１２の一対の電極のうちの一方の電極を兼ねた構成を有するものである。また、前偏光板２７と後偏光板２８とを用いた液晶モードである点やバックライトシステム１４を備える点なども上記した実施形態１と同様である。
【００２５】
まず、本実施形態の表示装置１１の前透明基板１５側の構成を説明する。図９に示すように、前透明基板１５の後面には、画素領域ｐに対応するように、カラーフィルタ層２１を所定の色配列となるように配置・形成されている。なお、カラーフィルタ層２１の側壁は、テーパ状の斜面となるように形成されている。これらカラーフィルタ層２１が形成された前透明基板１５の後面側には、これらカラーフィルタ層２１を覆うようにＩＴＯでなる前液晶駆動電極２２が表示領域全域に亙って形成されている。この前液晶駆動電極２２の後面の凹部、すなわちカラーフィルタ層２１どうしの間の領域には、有機光半導体材料でなる光電変換層１９が図８に示すようなパターンに形成されている。また、この光電変換層１９の後面には、遮光性を有するメタル材料でなる検出電極１８が積層されている。これら光電変換層１９と検出電極１８とは、重なり合うように同一のパターンに形成されている。すなわち、図８に示すように、光電変換層１９と検出電極１８とは、図中ｘ方向に沿って表示領域を横断するように図中ｘ方向に並ぶそれぞれの画素の列に沿って形成されている。また、光電変換層１９と検出電極１８には、ｘ方向に並ぶ画素どうしの間をｙ方向に略画素幅寸法だけ突出する突出部１９Ａ、１８Ａが同一のパターンで積層するように形成されている。なお、突出部１９Ａ、１８Ａと、これらに隣接する光電変換層１９および検出電極１８とは、図８に示すように、互いに接触しないように形成されている。このため、隣接する検出電極１８どうしは、互いに電気的に独立が保たれている。また、検出電極１８は、前液晶駆動電極２２と接触しないように、前液晶駆動電極２２の後面に形成された凹部の幅よりも狭い幅寸法に設定されている。このようにして、それぞれの画素領域を略囲むように光センサ１２が形成されている。そして、前液晶駆動電極２２およびこれら光電変換層１９、検出電極１８を覆うように、前配向膜２３が表示領域全域に亙って形成されている。
【００２６】
次に、後透明基板１６側の構成について説明する。図９に示すように、後透明基板１６の前面には、各画素領域ｐに対応するように、ＩＴＯでなる画素電極２４が形成されている。また、各画素電極２４の近傍には、それぞれ画素電極２４に接続されたＴＦＴ２５が形成されている。なお、図示しないが、後透明基板１６の前面には、これらＴＦＴ２５に接続されるゲートライン、ドレインラインや、補助容量電極などが形成されている。特に、補助容量電極を、図８に示す検出電極１８とこれに隣接する検出電極１８の突出部１８Ａとの間を通るように形成すれば、バックライトシステム１４からの光がこの部分から漏れ出るのを防止できる。このように構成することにより、検出電極１８と補助容量電極とが、ブラックマスクとして機能する。さらに、これら画素電極２４やＴＦＴ２５などが形成された後透明基板１６の前面には、表示領域全域を覆うように、後配向膜２６が形成されている。
【００２７】
上記した前透明基板１５側の前配向膜２３と後透明基板１６側の後配向膜２６とは、対向して配置され、両透明基板の表示領域を囲むように配置された、図示しないシール材を介して両透明基板が貼り合わされている。そして、両透明基板とシール材とで形成される空隙内には、液晶１７が封入されて液晶表示セルが構成されている。なお、前透明基板１５の前面には前偏光板２７が配置され、後透明基板１６の後面には後偏光板２８が配置されている。このように液晶表示セルに前偏光板２７と後偏光板２８とが付加されて液晶表示パネル１３が構成されている。そして、液晶表示パネル１６の後方にバックライトシステム１４を配置することにより、表示装置１１が構成されている。
【００２８】
本実施形態の表示装置１１では、有機光半導体材料で光電変換層１９を形成したことにより、前液晶駆動電極２２の後面の凹部へ光電変換層１９を容易に埋め込むことができる。
【００２９】
上記した表示装置１１で表示を行うには、周知の通り、前液晶駆動電極２２と、選択した画素電極２４と、の間に駆動電圧を印加して駆動することにより、光の透過を制御すればよい。また、本実施形態においてイメージ認識を行うには、上記した実施形態１と同様の操作を行えばよい。なお、本実施形態においは、イメージ認識に際して、遮光性を有する検出電極１８からイメージデータに応じた信号を得ることは言うまでもない。特に、本実施形態においては、光電変換層１９の側面をテーパ状に前液晶駆動電極２２が覆う構成となっているため、透明な前液晶駆動電極２２が原稿からの反射光を集光するレンズ効果を期待することができる。なお、本実施形態においても上記した実施形態１と同様に、拡散板３３や光ファイバパネル３４を用いることも可能である。
【００３０】
（実施形態３）
図１０は、本発明に係る表示装置の実施形態３を示す要部平面図である。本実施形態は、上記した実施形態２において光電変換層１９が画素を囲むように格子状に形成したものである。本実施形態における他の構成、および作用・動作は、上記した実施形態２と同様であるのでその説明を省略する。なお、本実施形態においても上記した実施形態１と同様に、拡散板３３や光ファイバパネル３４を用いることも可能である。
【００３１】
（実施形態４）
図１１〜図１５は、本発明に係る表示装置の実施形態４を示している。図１１は要部平面図、図１２は図１１のＣ−Ｃ断面図、図１３は平面説明図、図１４はオン電位制御部の断面図、図１５は図１１のＤ−Ｄ断面図である。本実施形態は、光センサの列を選択する操作を画素から出射される光により制御可能としたものである。以下、本実施形態に係る表示装置の構成を図面を用いて詳細に説明する。図中４１は、本実施形態の表示装置を示している。この表示装置４１は、図１２に示すように、液晶表示パネル４２とその後方に配置されたバックライトシステム４３とから構成されている。
【００３２】
本実施形態の表示装置４１は、図１１に示すように、表示領域Ｓと、この表示領域Ｓの図中ｙ方向の一方の外側にｘ方向に並ぶ画素列に沿って配置された、オン電位制御部４７と、ｙ方向の他方の外側にｘ方向に並ぶ画素列に沿って配置された、オフ電位制御部４８と、を備えている。なお、同図中ｐは画素領域を示している。液晶表示パネル４２は、図１２に示すように相対向する前透明基板４４と後透明基板４５とを有している。前透明基板４４の後面には、図１１中ｙ方向のそれぞれ画素列に沿うように、オン電位制御部４７からオフ電位制御部４８に亙って、ＩＴＯでなる共通電極４６が帯状に形成されている。なお、この共通電極４６の幅寸法は、後記する画素電極５９の幅寸法と同程度に設定されている。また、図１５に示すように、共通電極４６どうしの間の段差は、絶縁膜５５で埋め込まれている。本実施形態の表示装置４１においては、表示領域Ｓがイメージ認識を行う領域となる。
【００３３】
前透明基板４４側に形成されるオン電位制御部４７の構成について説明する。前透明基板４４の後面に形成された全部の共通電極４６のｙ方向の一端側の後面には、ｘ方向に沿って、無機光半導体材料でなる光電変換層４９が形成されている。本実施形態では、光電変換層４９を図１１に示すようなパターンに形成している。すなわち、光電変換層４９は、それぞれの画素の三方を囲むように略コ字形状をなし、図中ｘ方向に連続するように形成されている。この光電変換層４９の後面には、光電変換層４９と同一のパターンでオン電位電極５０が積層されている。このオン電位電極５０は、遮光性を有するメタル材料で形成され、後記する光センサ５４をオン状態にするオン電位が印加される。このようにして、オン電位制御部４７が構成されている。以上、オン電位制御部４７の構成について説明したが、オフ電位制御部４８の構成も略同様である。ただし、オフ電位制御部４８におけるオフ電位電極５１は、オン電位電極５０と同様に遮光性のメタル材料で形成されるが、後記する光センサ５４をオフ状態にするオフ電位（グランド電位）が印加される点でオン電位電極５０と異なる。
【００３４】
次に、前透明基板４４側の表示領域Ｓの構成について説明する。上記したように前透明基板４４の後面には、複数の共通電極４６が形成されている。このように共通電極４６〜４６およびこれら電極間に埋め込まれた絶縁膜５５の後面には、図１１に示すように、ｘ方向に並ぶ画素のそれぞれの列に沿って光電変換層４９が連続に形成されている。そして、それぞれの画素列における画素どうしの間には、光電変換層４９の突出部４９Ａが所定方向（図中ｙ方向上向き）に突出するように形成されている。この光電変換層４９は、上記したオン電位制御部４７およびオフ電位制御部４８の光電変換層４９と同一材料膜をパターニングすることにより、同時に形成されたものである。また、光電変換層４９（突出部４９Ａを含む）の後面には、光電変換層４９と同一のパターンの検出電極５２が積層されている。この検出電極５２は、上記したオン電位電極５０およびオフ電位電極５１と同一材料膜をパターニングすることにより、同時に形成されたものである。これら共通電極４６と光電変換層４９と検出電極５２とが重なる部分が、光センサ５４を構成している。さらに、検出電極５２および、オン電位制御部４７並びにオフ電位制御部４８の後面には、絶縁膜５３が積層されている。さらに、各画素領域ｐには、所定のカラーフィルタ層５６が配置・形成されている。このカラーフィルタ層５６は、図示しないが所定の色配列で配置されている。
【００３５】
また、上記した構造において、オン電位制御部４７、オフ電位制御部４８および表示領域Ｓの全域に亙って、ＩＴＯでなる前液晶駆動電極５７が形成されている。この前液晶駆動電極５７は、絶縁膜５３が介在されているため、オン電位電極５０、オフ電位電極５１および検出電極５２に対して電気的に独立している。また、図１２に示すように、前液晶駆動電極５７の後面には、全面に亙って前配向膜５８が形成されている。
【００３６】
一方、後透明基板４５の前面には、各画素領域ｐに対応するように、ＩＴＯで画素電極５９が形成されている。また、各画素電極５９の近傍には、それぞれ画素電極５９に接続された薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴという）６０が形成されている。なお、図示しないが、後透明基板４５の前面には、これらＴＦＴ６０に接続されるゲートラインやドレインラインなども形成されている。さらに、これら画素電極５９やＴＦＴ６０などが形成された後透明基板４５の前面には、表示領域Ｓおよびオン電位制御部４７、オフ電位制御部４８の全域と対応する領域を覆うように、後配向膜６１が形成されている。
【００３７】
上記した前透明基板４４側の前配向膜５８と後透明基板４５側の後配向膜６１とを対向させると共に、両透明基板の表示領域Ｓおよびオン電位制御部４７並びにオフ電位制御部４８を囲むように配置された、図示しないシール材を介して両透明基板を貼り合わせ、両透明基板とシール材とで形成される空隙内に液晶６２を封止して液晶表示セルが構成されている。また、前透明基板４４の前面には前偏光板６３が配置され、後透明基板４５の後面には後偏光板６４が配置されている。さらに、前偏光板６３の前面におけるオン電位制御部４７およびオフ電位制御部４８に対応する領域には、図１１に示すように、後方から入射する光を反射する反射板６５が配置されている。このように構成された液晶表示パネル４２の後方にバックライトシステム４３を配置することにより、表示装置４１が構成されている。
【００３８】
以上、本実施形態４に係る表示装置４１の構成について説明した。この表示装置４１を用いて通常の表示を行う場合は、表示領域Ｓの画素を制御するものであり、従来の液晶表示装置と同様の液晶駆動方式を用いればよい。
【００３９】
次に、この表示装置４１を用いてイメージ認識を行う場合について説明する。本実施形態においては、図１３に示すように表示領域Ｓにおけるｙ方向に列をなす第ｎ列の画素がそれぞれ輝点となり、かつ他の列の表示領域Ｓにおける画素が暗点となるように液晶駆動制御を行う。このとき、この第ｎ列の一端側に設けられたオン電位制御部４７の画素も輝点となるようにする。このオン電位制御部４７における他の列の画素は暗点となるように制御する。そして、この第ｎ列の他端側に設けられたオフ電位制御部４８の画素は暗点となり、かつオフ電位制御部４８の他の列の画素は輝点となるように液晶駆動制御する。図１３において、斜線を付した画素は暗点を示し、白地の画素は輝点を示している。このように表示領域Ｓ内で輝点となる画素列は、輝線Ｋを構成する。このとき、第ｎ列の一端側のオン電位制御部４７の画素は輝点であるため、図１４に示すように、バックライトシステム４３の光は液晶表示パネル４２を通過して反射板６５に至り、この反射板６５で反射されてオン電位制御部４７の光電変換層４９に入射して光電変換層４９内にキャリアを発生する。すると、光電変換層４９が導電性を示し、オン電位電極５０と共通電極４６とが光電変換層４９を介して導通して共通電極４６にオン電位が印加される。
他の列の画素では、オフ電位制御部４８の画素は輝点となりオン電位制御部５０の画素は暗点となるので、オフ電位電極５１に対応した光電変換層４９が導電性を示し、光センスにもかかわらず変位しないオフ電圧、すなわちグランド電圧が共通電極４６に印加される。このため、他の列の画素では、液晶の暗点に加え、共通電極４６が接地されているので漏れ電流を抑制することができる。
第ｎ列の共通電極４６にオン電位が印加されると、図１１に示すように図中ｙ方向に並ぶ光センサ５４がオン状態となり、光検出が可能となる。このように光検出が可能となる光センサ５４は、輝線Ｋを構成するそれぞれの画素に対応したものである。このため、各輝点に対応した光センサ５４では、例えば図１５に示すように、原稿Ｇの表面状態に応じた反射光を受け、この反射光の量に比例した光電流が、共通電極４６と検出電極５２との間に流れる。この電流量或いは電位を検出電極５２からデータとして取り出すことにより、各表示領域Ｓにおける画素に対応した原稿Ｇの領域での表面状態を列毎に光センスすることができる。
なお、上記した説明は、１本の輝線Ｋについてのデータを得る場合についての説明であるが、この輝線Ｋを例えば図１３に示す太い矢印の方向（ｘ方向）に漸次移動（スキャン）させることにより、表面領域Ｓの全域に亙ってイメージ認識を行うことが可能となる。
【００４０】
上記したように、本実施形態においては、光センサ５２の列選択に関する制御を、オン電位制御部４７とオフ電位制御部４８に対応する液晶表示パネル４２の液晶６２の配向状態を制御して、光による制御を可能としている。このため、本実施形態では、光センサ５４の列選択に関する制御回路を別途必要としないため、構成を簡単にするという利点がある。また、本実施形態の表示装置４１においては、光センサ５４の後方側の検出電極５２、並びに、オン電位制御４７およびオフ電位制御４８の後方側のオン電位電極５０やオフ電位電極５１が、遮光性を有する電極材料でなるため、バックライトシステム４３からの光を直接、光検出する不都合が生じるのを防止できる。
【００４１】
本実施形態においては、イメージセンサとして動作している輝線Ｋ上の光センサ５４の共通電極４６のみがオン電位になり、光センサ５４のこの部分でのみ原稿Ｇからの反射光に比例した光電流が流れる。また、所定の輝線Ｋを構成する画素に対応した光センサ５４以外は、オン状態とならない（共通電極４６にオン電位が印加されず、この共通電位４６にオフ電位が印加される）ため、選択された画素列以外の画素での光検出は一切行われない。上記したように、これら光検出を行わない光センサ５４の共通電極４６はオフ電位となるため、発生する暗電流は非常に小さく、共通電極４６がオン電位である場合に比べて少なくとも数桁以上低減させることができる。これは、光による光電変換層４９の光電流値（抵抗値）が例えば液晶表示パネルであるとコントラストに比例して２桁程度制御できるので、共通電極４６の電位を同様に２桁制御できることから、光電変換層の半導体特性によっては、暗電流をほぼ０にする（２桁以上低減させる）ことができることによる。これで、暗電流（雑音信号）の少なくとも２桁以上の低減が実現でき、暗電流による雑音レベルが信号レベルより少なくとも２＋２＝４桁以上小さくなる。したがって、信号線方向（図中ｙ方向）に１０００画素集積しても暗電流からくる雑音レベルは最高でも信号レベルより１桁以上低くなり、２次元イメージセンサの分解能を画素数で１００〜１０００以上にすることができる。実際には、輝線Ｋ以外の部分の光センサ５４へも原稿Ｇが載せられて暗状態となっているにも拘わらず幾分かの光が入射している。しかし、本実施形態では、輝線Ｋ以外の部分の光センサ５４の共通電極４６はオフ電位が印加されているため、暗電流が流れることがなく、光センサ５４でのＳＮ比を大きくするこができる。このため、暗電流による雑音が影響することがないため、表示領域の画素数（光センサ５４の数）を多くしてもイメージ認識の解像度を低下させることがないという利点がある。
【００４２】
（実施形態５）
図１６は、本発明に係る表示装置の実施形態５を示す要部平面図である。本実施形態は、上記した実施形態４において、表示領域Ｓとオン電位制御部４７とオフ電位制御部４８との光電変換層４９を一体的に連続するようなパターン（図１６を参照）に形成したものである。なお、本実施形態における他の構成は、上記した実施形態４と同様であるので、その説明を省略する。本実施形態においては、光電変換層４９が画素を格子状に囲む構成であるため、遮光膜としての機能が向上するという利点がある。なお、本実施形態における他の作用・動作は、上記した実施形態４と同様であるので説明を省略する。
【００４３】
（実施形態６）
図１７および図１８は、本発明に係る表示装置の実施形態６を示している。図１７は表示装置の要部平面図、図１８は図１７のＥ−Ｅ断面図である。なお、上記した実施形態４および実施形態５は、共通電極４６が透明なＩＴＯでなる電極であったが、本実施形態では、共通電極が遮光性を有する例えばメタル材料でなるものである。なお、本実施形態における、表示領域Ｓ、オン電位制御部４７、およびオフ電位制御部４８の配置は、上記した実施形態４と同様である。
【００４４】
前透明基板４４の後面には、図１７および図１８に示すように、透明なＩＴＯでなるオン電位電極５０と、複数の検出電極５２、およびオフ電位電極５１が、それぞれ、オン電位制御部４７、表示領域Ｓ、オフ電位制御部４８に形成されている。さらに、これらオン電位電極５０、検出電極５２、およびオフ電位電極５１に重なるとともに、各画素を囲む格子状の光電変換層４９が、後面側に積層されている。さらに、光電変換層４９の後面側には、遮光性を有するメタル材料でなる共通電極４６が、図中ｙ方向に沿って形成されている。この共通電極４６は、各画素列に沿ってそれぞれ形成されたものであり、互いに電気的に独立するように設定されている。本実施形態における他の構成は、上記した実施形態４と同様であるため、その説明を省略する。なお、図１８においては、後透明基板４５の前面側に、ゲートライン６６、ゲート絶縁膜６７、層間絶縁膜６８、パッシベーション膜６９などを示している。
【００４５】
本実施形態における作用・動作は、上記した実施形態４と略同様であるのでその説明を省略する。また、本実施形態における効果も上記した実施形態４および実施形態５と同様であるため、その説明を省略する。
【００４６】
（実施形態７）
図１９は、本発明に係る表示装置の実施形態７を示す要部平面図である。本実施形態は、上記した実施形態５の改良例である。図１９に示すように、検出電極５２どうしの最も近接している部分、すなわち検出電極５２と隣接する検出電極５２の突出部５２Ａの間の部分が、光センサ５４として機能しないように、共通電極４６に切欠き４６Ａを形成したものである。このように形成したことにより、図中ｙ方向に隣接する光センサ５４どうしの間にノイズとなる電流が発生するのを抑制することができる。このような構造とすることにより、この切欠き部分での共通電極４６と検出電極５２との間の電流は発生しなくなる。このため、光センサ５４のｙ方向の分解能を向上することができる。なお、本実施形態における他の構成、作用・動作並びに効果は、上記した実施形態４および実施形態５と同様であるためその説明を省略する。
【００４７】
（実施形態８）
図２０および図２１は、本発明に係る表示装置の実施形態８を示している。図２０は表示装置の要部平面図、図２１は図２０のＦ−Ｆ断面説明図である。本実施形態における表示領域Ｓの構成は、上記した実施形態５と同様である。そこで、本実施形態においては、図２１に示すオン電位制御部４７を主に説明する。なお、オフ電位制御部４８については、オン電位制御部４７と同様な構成であるため、その説明を省略する。
【００４８】
本実施形態の前透明基板４４の後面のオン電位制御部４７を形成する領域には、図２０および図２１に示すように、ｘ方向に沿ってオン電位電極５０が形成されている。また、オン電位電極５０の後面側および側方を覆うように光電変換層４９が、ｘ方向に沿って形成されている。さらに、光電変換層４９の後面には、ｙ方向に沿って形成されているそれぞれの共通電極４６に電気的に接続された、ＩＴＯでなる透明接続板７０が積層されている。この透明接続板７０は、共通電極４６と略同一の幅であり、この共通電極４６に隣接する他の共通電極４６と接触しないように設定されている。さらに、前透明基板４４の前面に配置された前偏光板６３のオン電位制御部４７に対応する領域の前面には、液晶を通過して出射されるバックライトシステム４３からの光を吸収する光吸収板７１が配置されている。上記したようにオフ電位制御部４８の構成も、このオン電位制御部４７と同様であるが、オフ電位電極５１には検出電極５２と同一の電位であるオフ電位が印加されている。なお、他の構成は、上記した実施形態４および実施形態５と同様の構成である。
【００４９】
本実施形態においては、オン電位電極５０の後面に光電変換層４９を介して透明接続板７０が積層されているため、このオン電位制御部４７に対応する画素から光（図中矢印で示す）の入射があると、この光が直接透明接続板７０を通過して光電変換層４９へ入射してキャリアを光電変換層４９内に発生させることができる。このため、光電変換層４９が反射光に頼らずに確実にスイッチングされるという利点がある。なお、この光が前偏光板６３を通過しても光吸収板７１が光吸収を行うため、この光が前方に漏れ出ることはない。以上、オン電位制御部４７の動作について説明したが、オフ電位制御部４８においても同様の動作を行うことができる。なお、本実施形態における他の構成は、説明を省略する。
【００５０】
（実施形態９）
図２２および図２３は、本発明に係る表示装置の実施形態９を示している。図２２は表示装置の要部平面図、図２３は図２２のＧ−Ｇ断面説明図である。本実施形態は、上記した実施形態８の改良例であるため、実施形態８と異なる構成のみを説明する。本実施形態では、オン電位電極５０と光電変換層４９と透明接続板７０との積層部分に、図２２に示すような複数のスリット７３を形成したものである。なお、オフ電位制御部４８においても同様の構成である。このような構成としたことにより、図２３に示すように液晶側から入射した光がスリット７３が形成された光電変換層４９に直接入射することができるため、より確実にオン電位制御を行うことが可能となる。
【００５１】
（実施形態１０）
図２４および図２５は、本発明に係る表示装置の実施形態１０を示している。図２４は表示装置の要部平面図、図２５は図２４のＨ−Ｈ断面説明図である。本実施形態は、上記した実施形態９の改良例であり、共通電極４６が遮光性を有するメタル材料でなり、検出電極５２が透明なＩＴＯでなる。また、光電変換層４９がオン電位制御部４７のものとオフ電位制御部４８のもとが、表示領域Ｓの光電変換層４９と一体的に連続して形成されたものである。オン、オフ電位制御部４７、４８に形成されたスリット７３は、上記した実施形態９と同様である。本実施形態の他の構成は、上記した実施形態９と同様である。本実施形態においても、オン・オフ制御を行う光がスリット７３を介して光電変換層４９に直接入射できるため、確実なスイッチングを行うことができる。また、遮光性を有するメタル材料でなる共通電極４６がオン・オフ制御部４７、４８の近傍まで延びているため、制御部側の画素からの光による誤検出を防止することができる。
【００５２】
以上、実施形態１〜実施形態１０までを説明したが、これらの実施形態においては、各種の変更が可能である。例えば、上記した各実施形態では、一対の偏光板を備えた液晶モードの液晶表示パネルを本発明に適用したが、周知の各種液晶表示モードのパネルを適用することが可能である。また、液晶駆動方式がアクティブ駆動方式のものについて説明したが、単純マトリクス方式や、ＭＩＭをスイッチング素子として用いたものなど各種の変更が可能である。また、光センサの形状も様々な形状に形成することができるため、上記した各実施形態の形状のものに限定されるものではない。さらに、上記した実施形態１〜実施形態１０では、液晶表示パネルにカラーフィルタ層を用いた構成としたが、本発明は、例えば楕円偏光を利用したＥＣＢ液晶モードのようなカラーフィルタ層を必要としない液晶表示パネルにも勿論適用可能である。
【００５３】
また、上記した各実施形態では、ディスプレイとして液晶表示パネルを本発明に適用して説明したが、ＥＬ表示素子やプラズマディスプレイに代表されるような自発光表示素子などに本発明を適用することも勿論可能である。
【００５４】
さらに、上記した実施形態１〜実施形態１０においては、イメージ認識を行う際に、原稿側に向けて光照射を行う画素（輝点）が連続して列（輝線）をなすようにし、この輝線に沿って形成された光センサで光検出を行ったが、図２６に示すように、ｙ方向に並ぶ画素列において所定間隔毎の画素を輝点にさせてこれら輝点に対応した光センサで光検出を行い、この輝点をこの列内でｙ方向に逐次移動させて逐次輝点に対応した光センサで光検出を行ってもよい。この列での輝点の移動が終了して列内のすべての画素での光検出が終了した後に、図中太い矢印で示す方向に隣接する画素列に移動して同様の操作を繰り返していくことで表示領域全域の光検出が可能となる。このような方式でイメージ認識を行うと、輝点と輝点との距離が確保できるため、他の輝点から照射される光の反射光の影響を受けずに光検出を行うことができ、認識イメージの解像度を向上させることができる。
【００５５】
（実施形態１１）
図２７は、この発明に係る表示装置の実施形態１１を示すものであり、ディスプレイ表面に密着させるイメージセンサパネルを示す平面説明図である。また、図２８はイメージセンサパネルにおける図２７のＩ−Ｉ断面図である。なお、本実施形態では、ディスプレイとして液晶表示パネルを適用したものである。図２７に示すように、表示装置４１は、液晶表示パネル４２の表示領域の表面に、透明センサ基板７５にマトリクス状に多数の光センサ７４が形成されたイメージセンサパネル７６が、配置されて構成されている。
【００５６】
液晶表示パネル４２は、上記した実施形態１〜実施形態１０のよう光センサを備えたものではなく、周知の液晶セル構造を有するものである。イメージセンサパネル７６は、図２８に示すように、透明センサ基板７５上に、遮光性を有するメタル材料でなる複数の検出電極７７が、互いに平行をなすように、表示領域全域に亙って形成されている。この検出電極７７は、図２７に示すｘ方向に沿って形成され、１本の検出電極７７の幅寸法は、液晶表示パネル４２の１画素領域の幅の例えば１／１０程度に設定され、複数本の検出電極７７が互いに接触しないように間隔を隔てて１画素領域内を通るように形成されている。また、この検出電極７７を覆うように光電変換層７８が形成され、この光電変換層７８および透明センサ基板７５上を、図２７中ｙ方向に沿って互いに平行をなすように、透明なＩＴＯでなる複数の共通電極７９が表示領域全域に亙って形成されている。この共通電極７９の幅寸法は、検出電極７７と同程度に設定されており、液晶表示パネル４２の１画素領域内に複数本が通るように形成されている。検出電極７７と共通電極７９とが光電変換層７８を介して交差する部分は、光センサ７４を構成している。このため、液晶表示パネル４２の１画素領域内には、光センサ７４が複数が配置された構造となっている。また、共通電極７９が形成された透明センサ基板７５上の全域にオーバーコート膜８０が平坦に形成されている。このような構成のイメージセンサパネル７６を、液晶表示パネル４２の表示領域に対応するように配置することにより、本実施形態の表示装置４１が構成されている。
【００５７】
本実施形態の表示装置４１を用いて通常の表示を行う場合、イメージセンサパネル７６を取り外して表示を行う。なお、イメージセンサパネル７６を載置した状態でも表示を行うことは可能である。
【００５８】
次に、本実施形態の表示装置４１を用いてイメージ認識を行う場合は、イメージセンサパネル７６を液晶表示パネル４２の表示領域Ｓ上に載置した状態で行う。図２７は、イメージ認識を行っている状態を示している。同図に示すように、液晶表示パネル４２のｙ方向に所定の列をなす画素から光照射するように液晶駆動制御を行う。すなわち、この画素列を同図に示すように輝線Ｋにする。この輝線Ｋは、当然ながら画素列と同一の幅であり、この輝線Ｋとなる領域内に細かい光センサ７４が列をなす画素数よりも多く配置されている。そして、この輝線Ｋを維持したまま、輝線Ｋの領域内の共通電極７９の１本のみにオン電位を印加して、輝線Ｋの領域内の他の共通電極７９にはオフ電位を印加する。この状態で、検出電極７７から光電流信号を取り出す。次に、この輝線Ｋの領域内の他の共通電極７９から１本を選びこれにオン電位を印加し、かつ他の共通電極７９にオフ電位を印加し、この状態で検出電極７７から光電流信号を取り出す。このような操作を繰り返して、輝線Ｋの領域内の全ての光センサ７４での検出を終了させる。続いて、輝線Ｋを図２７に示すように太い矢印の方向に逐次スキャンし、各輝線Ｋ毎に上記した操作を繰り返して、表示領域上の全ての光センサ７４での光検出を行う。このようにして、表示領域上に置いた原稿のイメージ認識を行うことができる。
【００５９】
本実施形態では、光センサ７４を液晶表示パネル４２の画素よりもファインピッチに配置することができるため、分解能の高いイメージ認識を行うことができ、認識イメージの解像度を向上させることできる。
【００６０】
（実施形態１２）
図２９は、上記した実施形態１１の変形例である実施形態１２を示す断面図である。同図に示すように、本実施形態では検出電極７７に交差するように光電変換層７８を形成し、この光電変換層７８の上に共通電極７９を形成した構成である。本実施形態の他の構成は、上記した実施形態１１と同様であるため説明を省略する。なお、光電変換層７８が光透過性の高い材料である場合は、光電変換層７８をイメージ検出領域全域に亙って形成してもよい。
【００６１】
（実施形態１３）
図３０は、上記した実施形態１１の変形例である実施形態１３を示す断面図である。同図に示すように、本実施形態では検出電極７７上に沿って光電変換層７８を形成し、前面を絶縁膜８１で覆い、光センサ７４を形成すべき位置の絶縁膜８１を開口させ、露出した光電変換層７８と接続するように、ＩＴＯでなる共通電極７９をパターン形成したものである。本実施形態の他の構成は、上記した実施形態１１と同様である。
【００６２】
（実施形態１４）
図３１および図３２は、上記した実施形態１１の変形例である実施形態１４を示す断面図である。本実施形態は、透明センサ基板７５が樹脂フィルムでなり、この透明センサ基板７の後面に共通電極７９を形成し、この共通電極７９の後面に光電変換層７８を形成し、この光電変換層７８を介して共通電極７９と交差するように検出電極７７を形成したものである。なお、本実施形態における光電変換層７８は、有機光半導体材料で形成されている。このような構成のイメージセンサパネル７６は、樹脂フィルムで透明センサ基板７５を形成したことにより、非常に薄い膜厚に形成できるという利点がある。そして、図３２に示すように、このイメージセンサパネル７６を液晶表示パネル４２の表示領域上に透明接着剤８０を介して接着し、液晶表示パネル４２の後方にバックライトシステム４３を配置することにより、本実施形態の表示装置４１が構成されている。本実施形態では、透明センサ基板７５の厚さをより薄くできるため、原稿と光センサ７４との距離を縮めることができる、認識イメージの解像度を向上して、鮮明なイメージ認識を行うことが可能となる。なお、本実施形態では、イメージセンサパネル７６と液晶表示パネル４２との接着に接着剤を用いたが、例えばＵＶ硬化樹脂やオーバーコート材などを用いることも勿論可能である。
【００６３】
上記した実施形態１１〜実施形態１４においても、ディスプレイとしてＥＬ表示素子やプラズマ表示素子などの自発光素子を適用することができる。以上、本発明の各実施形態について説明したが、構成の要旨に付随する各種の変更が可能である。
バックライトシステム１４は、直線型又は液晶表示パネル１３の周縁に沿った形状の光源からの光を液晶表示パネル１３の表示面と略同一形状の導光板で拡散しているものであるが、導光板は光源に近い箇所と遠い箇所で出射する光の量が異なるので、均一な面発光をすることが困難なため、微量な光の量の違いを検出するセンサには不適であるが、液晶表示パネル１３の表示面と略同一形状に発光領域を有する有機ＥＬ素子をバックライトとして用いれば、より微細な階調センスを行うことができる。
【００６４】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、この発明によれば、高性能な表示機能を損なうことなく、イメージセンサ機能を備えた表示装置を実現するという効果がある。また、本発明によれば、表示装置において、光検出の性能がよく、駆動操作が容易なイメージセンサ機能を実現するという効果を奏する。さらに、本発明によれば、単純な構造で低廉な価格で製造できる、イメージセンサ機能を備えた表示装置を実現する効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る表示装置の実施形態１を示す要部平面図。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図。
【図３】実施形態１に係る表示装置の後透明基板の平面説明図。
【図４】（ａ）は実施形態１におけるイメージ認識を行う場合を示す表示領域の平面説明図、（ｂ）および（ｃ）はイメージ認識状態を示す断面説明図、（ｄ）及び（ｅ）は、イメージ認識に基づいて液晶表示パネルが表示を行うことを示す説明。
【図５】実施形態１に係る表示装置の断面図。
【図６】（ａ）は実施形態１において拡散板を用いた表示形態を示す断面説明図、（ｂ）はイメージ認識状態を示す断面説明図。
【図７】（ａ）は実施形態１における表示状態を示す断面説明図、（ｂ）はイメージ認識状態を示す断面説明図。
【図８】本発明に係る表示装置の実施形態２を示す要部平面図。
【図９】図８のＢ−Ｂ断面図。
【図１０】本発明に係る表示装置の実施形態３を示す要部平面図。
【図１１】本発明に係る表示装置の実施形態４を示す要部平面図。
【図１２】図１１のＣ−Ｃ断面図。
【図１３】実施形態４における光センサのオン・オフ電位制御を説明する平面図。
【図１４】実施形態４におけるオン電位制御部の作用を示す断面図。
【図１５】図１１のＤ−Ｄ断面図。
【図１６】本発明に係る表示装置の実施形態５を示す要部平面図。
【図１７】本発明に係る表示装置の実施形態６を示す要部平面図。
【図１８】図１７のＥ−Ｅ断面図。
【図１９】本発明に係る表示装置の実施形態７を示す要部平面図。
【図２０】本発明に係る表示装置の実施形態８を示す要部平面図。
【図２１】図２０のＦ−Ｆ断面説明図。
【図２２】本発明に係る表示装置の実施形態９を示す要部平面図。
【図２３】図２２のＧ−Ｇ断面説明図。
【図２４】本発明に係る表示装置の実施形態１０を示す要部平面図。
【図２５】図２４のＨ−Ｈ断面説明図。
【図２６】本発明に係る他のイメージ認識方式を示す平面説明図。
【図２７】本発明の実施形態１１を示す平面説明図。
【図２８】図２７のＩ−Ｉ断面説明図。
【図２９】本発明の実施形態１２を示す断面説明図。
【図３０】本発明の実施形態１３を示す断面説明図。
【図３１】本発明の実施形態１４を示す断面説明図。
【図３２】実施形態１４に係る表示装置を示す断面説明図。
【符号の説明】
ｋ 輝点
ｐ 画素領域
Ｋ 輝線
Ｓ 表示領域
Ｇ 原稿
１１ 表示装置
１２ 光センサ
１３ 液晶表示パネル
１４ バックライトシステム
１７ 液晶
１８ 検出電極
１９ 光電変換層
２０ 共通電極
２２ 前液晶駆動電極
２４ 画素電極
４１ 表示装置
４２ 液晶表示パネル
４３ バックライトシステム
４６ 共通電極
４７ オン電位制御部
４８ オフ電位制御部
４９ 光電変換層
５０ オン電位電極
５１ オフ電位電極
５２ 検出電極[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a display device, and more particularly to a display device having an image recognition function.
[0002]
[Background Art and Problems to be Solved by the Invention]
As the display device, various display devices such as a liquid crystal display, a CRT display, and an electroluminescence (hereinafter referred to as EL) display are known. In these display devices, it is desired to improve the display quality of characters, figures, images and the like, the amount of display information, and ease of use. For this reason, in these display devices, the display definition has been increased. Conventional image sensors generally perform image recognition by irradiating an object to be recognized (hereinafter referred to as an original) with light and detecting the reflected light by an optical sensor such as a CCD (charge coupled device). It is used for reading and copying data.
[0003]
As described above, in order to improve the display performance of display devices, high definition has progressed, and incorporating an image sensor in such a display device has a complicated structure and is therefore considered to be expensive. It has been. In addition, when the display device and the image sensor are combined, there is a problem that it is difficult to perform high-performance display because an arrangement area of the image sensor is required. Furthermore, there is a problem that drive control between the display device and the image sensor becomes complicated.
[0004]
The first problem to be solved by the present invention lies in what measures should be taken to realize a display device having an image sensor function without impairing a high-performance display function. . The second problem lies in what means should be taken to add a high-performance and easy-to-drive image sensor function to the display device. Furthermore, the third problem is what measures should be taken to realize a display device having an image sensor function that can be manufactured at a low price with a simple structure.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
  The invention described in claim 1
  The front transparent substrate and the rear transparent substrate are arranged to face each other, the color filter layer and the front liquid crystal drive electrode are formed on the rear surface side of the front transparent substrate, and the rear liquid crystal drive electrode is formed on the front surface side of the rear transparent substrate. A liquid crystal display panel,
  A backlight system disposed behind the liquid crystal display panel;
  An optical sensor formed between the color filter layers of the pixel regions in the front transparent substrate of the liquid crystal display panel, wherein one of a pair of electrodes is connected to the front liquid crystal drive electrode;
  With,
  The liquid crystal display panel transmits light of the backlight system from pixels forming a column across a display area in a predetermined direction,
  The other of the pair of electrodes of the photosensor is a detection electrode arranged in a direction crossing the direction of the row.It is characterized by that.
  According to the first aspect of the present invention, when a document is placed on the surface of the display, the light emitted from the pixel and reflected by the document surface can be detected by the optical sensor disposed in the vicinity of the pixel. . The optical sensor can detect the state of the document surface based on the amount of light reflected from the document. By detecting the reflected light for each pixel in the display area of the display and collecting the light information at each address, an image of the document surface placed on the display can be obtained.
[0006]
  The optical sensor has a photoelectric conversion layer that generates carriers according to the amount of received light.SaidIt is characterized by being sandwiched between a pair of electrodes.
[0009]
  Claim3In the described invention, the rear liquid crystal driving electrode is a pixel electrode formed for each pixel region, and a switching element connected to the pixel electrode is formed in the vicinity of each pixel electrode. It is said.
[0010]
  Claim4In the described invention, the optical sensor is provided on a rear surface side of the front transparent substrate, and on a front side of the photoelectric conversion layer.The other of the pair of electrodesA transparent electrode is formed on the back side of the photoelectric conversion layer.The one of the pair of electrodesAn opaque electrode is formed.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, details of the display device according to the present invention will be described based on each embodiment shown in the drawings.
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a plan view of an essential part of Embodiment 1 in which the present invention is applied to a display device using a liquid crystal display panel. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. In the figure, reference numeral 11 denotes a display device. The display device 11 includes a liquid crystal display panel 13 including an optical sensor 12 and a backlight system 14 disposed behind the liquid crystal display panel 13. The liquid crystal display panel 13 is generally configured by sealing a liquid crystal 17 between a front transparent substrate 15 and a rear transparent substrate 16 which are opposed to each other and are made of, for example, glass. Although not shown, the backlight system 14 includes a light source, a light guide plate, a reflection plate, and the like, and displays light from the light source having a linear shape or a shape along the periphery of the liquid crystal display panel 13 on the liquid crystal display panel 13. It is set to diffuse with a light guide plate having substantially the same shape as the surface. The present embodiment is an example in which the present invention is applied to a liquid crystal mode using a front polarizing plate and a rear polarizing plate.
[0014]
First, the configuration of the optical sensor will be briefly described. On the rear surface of the front transparent substrate 15, a detection electrode 18 made of transparent ITO is formed between the pixel regions p along the x direction (indicated by an arrow in the drawing) of the display region as shown in FIG. Has been. Each detection electrode 18 passes between pixel columns arranged in the x direction in the display region of the liquid crystal display panel 13 and extends in the y direction (indicated by an arrow in the figure) between pixels arranged in the x direction. A pattern is formed so as to have a protruding portion 18A that protrudes in approximately one pixel width dimension in one direction. As a result, the plurality of detection electrodes 18 surround each pixel in the display area. The adjacent detection electrodes 18 are set so as not to contact each other. That is, the tip of the protrusion 18A is not in contact with the adjacent detection electrode 18. The detection electrode 18 is covered with a photoelectric conversion layer 19 made of an inorganic photo semiconductor material such as amorphous silicon or a known organic photo semiconductor material. As shown in FIG. 1, the pattern of the photoelectric conversion layer 19 is formed in a lattice shape so as to surround each pixel of the display region. That is, it is formed so as to integrally cover all the detection electrodes 18. Further, a common electrode 20 made of an opaque electrode material such as aluminum is formed on the rear surface of the photoelectric conversion layer 19 in the same pattern as the photoelectric conversion layer 19. Thus, the photosensor 12 is configured by sandwiching the photoelectric conversion layer 19 between the detection electrode 18 and the common electrode 20. As described above, the optical sensor 12 is formed on the front transparent substrate 15 side. However, the line terminal of the detection electrode 18 of the optical sensor 12 is connected to the rear as shown in FIG. It is taken out to the transparent substrate 16 side. In the plan explanatory view of the rear transparent substrate 16 in FIG. 3, reference numeral 29 denotes a gate terminal portion in which terminals of gate lines commonly connected to the gates of the TFTs 25 to 25 corresponding to the pixels lined up in the y direction are arranged. , 30 is a drain (or source) in which terminals of drain lines (or source lines) commonly connected to the respective drains (or sources) of TFTs 25 to 25 corresponding to pixels arranged in the x direction in the figure are arranged. Reference numeral 31 denotes a sensor signal line terminal portion where an extraction terminal of the detection electrode 18 of the optical sensor 12 is arranged, and reference numeral 32 denotes a front liquid crystal drive electrode terminal portion taken out from the front liquid crystal drive electrode (common electrode) 22. ing.
[0015]
Further, color filter layers 21 are formed on the rear surface of the front transparent substrate 15 in regions corresponding to the pixel regions p, respectively. Although not shown, the color filter layer 21 has R, G, and B arranged in a predetermined color arrangement. Further, a front liquid crystal drive electrode 22 made of ITO is formed over the entire display area on the rear surfaces of the color filter layer 21 and the common electrode 20. That is, the front liquid crystal drive electrode 22 is electrically connected to the common electrode 20. Further, a front alignment film 23 is formed over the entire display area on the rear surface of the front liquid crystal drive electrode 22.
[0016]
On the other hand, on the front surface of the rear transparent substrate 16, pixel electrodes 24 are formed of ITO so as to correspond to the respective pixel regions p. Further, in the vicinity of each pixel electrode 24, a thin film transistor (hereinafter referred to as TFT) 25 connected to the pixel electrode 24 is formed. Although not shown, gate lines and drain lines connected to the TFTs 26 are formed on the front surface of the rear transparent substrate 16. Further, a rear alignment film 26 is formed on the front surface of the transparent substrate 16 after the pixel electrodes 24 and the TFTs 25 are formed so as to cover the entire display region.
[0017]
The front alignment film 23 on the front transparent substrate 15 side and the rear alignment film 26 on the rear transparent substrate 16 side are opposed to each other, and a sealing material (not shown) disposed so as to surround the display areas of both transparent substrates is used. The two transparent substrates are bonded together, and the liquid crystal 17 is sealed in a gap formed by the two transparent substrates and the sealing material to constitute a liquid crystal display cell. A front polarizing plate 27 is disposed on the front surface of the front transparent substrate 15, and a rear polarizing plate 28 is disposed on the rear surface of the rear transparent substrate 16. Thus, the liquid crystal display panel 13 is configured by adding the front polarizing plate 27 and the rear polarizing plate 28 to the liquid crystal display cell. The display device 11 is configured by arranging the backlight system 14 behind the liquid crystal display panel 13.
[0018]
In order to perform display on the display device 11 configured as described above, the liquid crystal is driven by applying a drive voltage between the previous liquid crystal drive electrode 22 and the selected pixel electrode 24 as in the conventional liquid crystal display device. Light transmission may be controlled.
[0019]
Next, the case where the original G is placed on the display area S of the display device 11 and the image drawn on the original G is recognized will be described with reference to FIGS. First, as shown in FIG. 4A, display control is performed so that light is emitted from only one column of pixels P arranged in the y direction in the drawing in the display region S. This may be controlled so that only a predetermined pixel column becomes a bright line by the driver IC mounted on the gate terminal portion 29 and the drain terminal portion 30 shown in FIG. At this time, all other pixels are set to a state in which light from the backlight system 14 is not transmitted, that is, a light blocking state. This utilizes a function as an optical shutter of the liquid crystal display panel. In FIG. 4A, a hatched portion K indicates a bright line formed by the lit pixels P in a row in the y direction. In addition, the brightness | luminance in each pixel P which comprises such a bright line K is set to the same brightness | luminance. In this manner, in a state where a predetermined bright line K crossing in the y direction is formed in the display area S, detection of the reflected light from the document G is performed by the optical sensor 12 formed in the vicinity of each pixel P constituting the bright line K. I do. Since the photosensors 12 arranged in the y direction in the figure are different from each other in the detection electrodes 18, they can be detected for each pixel constituting the bright line. FIG. 5 shows a cross section of the pixel portion where the bright line K of FIG. 4A is formed in the x direction. As shown in FIG. 5, a predetermined voltage (may be 0 V) is applied between the pixel electrode 24 in the pixel region where the bright line K is to be formed and the front liquid crystal drive electrode 22, and only the liquid crystal 17 in this region is modulated. Then, the light from the backlight system 14 is transmitted to the original G side. Therefore, the original G is irradiated with light, and the light reflected from the original G enters the photoelectric conversion layer 19 of the photosensor 12 formed in the vicinity of the pixel region. In these optical sensors 12, carriers corresponding to the amount of reflected light corresponding to the state of the recognition surface of the original G are generated in the photoelectric conversion layers 19 in the respective sensor regions. Image detection is performed by measuring a potential flowing through the common electrode 20 and the detection electrode 18 according to the carrier generation amount or a potential of the detection electrode 18 supplied in accordance with the carrier generation amount based on an applied voltage of the common electrode 20. Is possible.
[0020]
For this reason, as shown in FIG. 4A, the bright line K is sequentially moved in the direction of the arrow x, and the reflected light is detected by the optical sensor 12 corresponding to the bright line K each time. The image of the original G placed on the image can be recognized. 4B is a cross-sectional explanatory view corresponding to the left bright line K shown in FIG. 4A, and FIG. 4C is a cross-sectional explanatory view of the bright line K moved to the right shown in FIG. 4A. FIG.
The optical sensor 12 inputs a data signal consisting of a voltage or a current corresponding to the image from the detection electrode 18 to the memory as shown in FIG.
As shown in FIG. 4E, the photosensors 12 arranged in a matrix read the left and right or upside down of the document. For this reason, the data input to the memory is inverted by the inversion circuit, and the inverted data is input to the voltage generation circuit. The voltage generation circuit displays the display corresponding to this data on the liquid crystal display panel 13, that is, the same image as the original. Thus, a voltage applied between the front liquid crystal drive electrode 22 and the pixel electrode 24 is appropriately generated and applied to the liquid crystal display panel 13 to perform display.
In the present embodiment, the light sensor 12 detects light while scanning the bright line K from the left edge side to the right edge side in the x direction of the display area S, thereby enabling image recognition of the entire surface of the document G. For this reason, if a recognized image is printed based on the data obtained by the optical sensor 12 using a printing device connected to the display device 11, the display device 11 can be used as an image sensor for copying. . In addition, an image recognized based on the data obtained by the optical sensor 12 as described above can be displayed in the display area of the display device 11.
[0021]
In the display device 11 according to the present embodiment, as shown in FIG. 1, the pixel electrode is formed so as to surround the common electrode 20 and the photoelectric conversion layer 19, and at least the common electrode 20 has light shielding properties. Therefore, the laminate of the common electrode 20 and the photoelectric conversion layer 19 has a function as a light shielding film. For this reason, there is a manufacturing advantage that a process for forming a separate light shielding film is not required. Further, in the present embodiment, when performing image recognition, the bright lines K are set to sequentially scan the pixel columns as shown in FIG. 4. In this case, however, the light emission due to the color difference of the color filter layer 21 is set. Of course, it may be set to correct the data obtained from the optical sensor 12 in consideration of the amount. Furthermore, it is of course possible to perform scanning for each pixel column in the y direction provided with the color filter layer 21 of the same color, and to perform image recognition by synthesizing data obtained by these.
[0022]
Next, an improvement example in the case of performing display and image recognition using the display device 11 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.
First, FIG. 6A shows a state in which the diffusion plate 33 is arranged on the front surface when displaying on the display device 11 of the present embodiment. Thus, if the diffusion plate 33 is arranged in front of the display area, the viewing angle can be widened. If the image recognition is performed with the diffusion plate 33 disposed, the reflected light is also diffused. In this case, as shown in FIG. 6B, the image recognition of the document G is performed without the diffusion plate 33 disposed. If it performs, good detection with little light diffusion can be performed.
[0023]
FIG. 7A shows a case where display is performed by the display device 11 of the present embodiment. FIG. 7B shows a state in which an optical fiber panel 34 formed by bundling optical fibers and cutting them into a plate shape in a direction perpendicular to the light transmission axis is arranged in the display area when performing image recognition. The cross section of one of the optical fibers constituting the optical fiber panel 34 is set to be substantially equivalent to the shape and area of the screen region. For this reason, as shown in FIG. 4B, the light from the backlight system 14 that has passed through the pixel is reflected by the original G and is incident only on the optical sensor 12 located in the vicinity of the pixel. The resolution can be improved.
[0024]
(Embodiment 2)
8 and 9 show Embodiment 2 of the display device according to the present invention. FIG. 8 is a plan view of the main part, and FIG. 9 is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG. Note that the display device of this embodiment has a configuration in which the front liquid crystal drive electrode 22 also serves as one of the pair of electrodes of the optical sensor 12 as in the first embodiment. Moreover, the point which is the liquid crystal mode using the front polarizing plate 27 and the rear polarizing plate 28, the point provided with the backlight system 14, etc. are the same as that of Embodiment 1 mentioned above.
[0025]
First, the configuration on the front transparent substrate 15 side of the display device 11 of the present embodiment will be described. As shown in FIG. 9, the color filter layer 21 is disposed and formed on the rear surface of the front transparent substrate 15 so as to correspond to the pixel region p so as to have a predetermined color arrangement. The side wall of the color filter layer 21 is formed to have a tapered slope. On the rear surface side of the front transparent substrate 15 on which the color filter layers 21 are formed, front liquid crystal drive electrodes 22 made of ITO are formed over the entire display area so as to cover the color filter layers 21. A photoelectric conversion layer 19 made of an organic optical semiconductor material is formed in a pattern as shown in FIG. 8 in the recess on the rear surface of the front liquid crystal drive electrode 22, that is, in a region between the color filter layers 21. In addition, a detection electrode 18 made of a light-shielding metal material is laminated on the rear surface of the photoelectric conversion layer 19. The photoelectric conversion layer 19 and the detection electrode 18 are formed in the same pattern so as to overlap each other. That is, as shown in FIG. 8, the photoelectric conversion layer 19 and the detection electrode 18 are formed along each pixel row aligned in the x direction in the figure so as to cross the display region along the x direction in the figure. ing. In addition, the photoelectric conversion layer 19 and the detection electrode 18 are formed so that protrusions 19A and 18A that protrude by approximately the pixel width dimension in the y direction are stacked in the same pattern between pixels arranged in the x direction. . Note that the protrusions 19A and 18A and the photoelectric conversion layer 19 and the detection electrode 18 adjacent thereto are formed so as not to contact each other as shown in FIG. For this reason, the adjacent detection electrodes 18 are kept electrically independent from each other. Further, the detection electrode 18 is set to have a width that is narrower than the width of the recess formed on the rear surface of the front liquid crystal drive electrode 22 so as not to contact the front liquid crystal drive electrode 22. In this way, the optical sensor 12 is formed so as to substantially surround each pixel region. A front alignment film 23 is formed over the entire display area so as to cover the front liquid crystal drive electrode 22, the photoelectric conversion layer 19, and the detection electrode 18.
[0026]
Next, the configuration on the rear transparent substrate 16 side will be described. As shown in FIG. 9, pixel electrodes 24 made of ITO are formed on the front surface of the rear transparent substrate 16 so as to correspond to the respective pixel regions p. In addition, in the vicinity of each pixel electrode 24, a TFT 25 connected to each pixel electrode 24 is formed. Although not shown, a gate line, a drain line, an auxiliary capacitance electrode, and the like connected to the TFT 25 are formed on the front surface of the rear transparent substrate 16. In particular, if the auxiliary capacitance electrode is formed so as to pass between the detection electrode 18 shown in FIG. 8 and the protrusion 18A of the detection electrode 18 adjacent thereto, the light from the backlight system 14 leaks from this portion. Can be prevented. With this configuration, the detection electrode 18 and the auxiliary capacitance electrode function as a black mask. Further, a rear alignment film 26 is formed on the front surface of the transparent substrate 16 after the pixel electrodes 24 and the TFTs 25 are formed so as to cover the entire display region.
[0027]
The above-described front alignment film 23 on the front transparent substrate 15 side and the rear alignment film 26 on the rear transparent substrate 16 side are arranged to face each other and are arranged so as to surround the display areas of both transparent substrates. Both transparent substrates are bonded to each other. And the liquid crystal 17 is enclosed in the space | gap formed with both transparent substrates and a sealing material, and the liquid crystal display cell is comprised. A front polarizing plate 27 is disposed on the front surface of the front transparent substrate 15, and a rear polarizing plate 28 is disposed on the rear surface of the rear transparent substrate 16. Thus, the liquid crystal display panel 13 is configured by adding the front polarizing plate 27 and the rear polarizing plate 28 to the liquid crystal display cell. The display device 11 is configured by disposing the backlight system 14 behind the liquid crystal display panel 16.
[0028]
In the display device 11 of the present embodiment, the photoelectric conversion layer 19 can be easily embedded in the concave portion on the rear surface of the front liquid crystal drive electrode 22 by forming the photoelectric conversion layer 19 with an organic optical semiconductor material.
[0029]
In order to perform display with the display device 11 described above, as is well known, light transmission is controlled by applying a driving voltage between the front liquid crystal driving electrode 22 and the selected pixel electrode 24 and driving. That's fine. In addition, in order to perform image recognition in the present embodiment, the same operation as in the first embodiment described above may be performed. In the present embodiment, it goes without saying that a signal corresponding to the image data is obtained from the detection electrode 18 having a light shielding property at the time of image recognition. In particular, in the present embodiment, since the front liquid crystal drive electrode 22 covers the side surface of the photoelectric conversion layer 19 in a tapered shape, the transparent front liquid crystal drive electrode 22 collects reflected light from the original. The effect can be expected. In the present embodiment, the diffusion plate 33 and the optical fiber panel 34 can be used as in the first embodiment.
[0030]
(Embodiment 3)
FIG. 10 is a plan view of an essential part showing Embodiment 3 of the display device according to the present invention. In the present embodiment, the photoelectric conversion layer 19 in the above-described second embodiment is formed in a lattice shape so as to surround a pixel. Other configurations, operations, and operations in the present embodiment are the same as those in the above-described second embodiment, and thus description thereof is omitted. In the present embodiment, the diffusion plate 33 and the optical fiber panel 34 can be used as in the first embodiment.
[0031]
(Embodiment 4)
11 to 15 show Embodiment 4 of the display device according to the present invention. 11 is a plan view of the main part, FIG. 12 is a cross-sectional view taken along the line CC in FIG. 11, FIG. 13 is a plan view, FIG. 14 is a cross-sectional view of the on-potential control unit, and FIG. is there. In the present embodiment, an operation for selecting a row of photosensors can be controlled by light emitted from a pixel. Hereinafter, the configuration of the display device according to the present embodiment will be described in detail with reference to the drawings. In the figure, reference numeral 41 denotes the display device of this embodiment. As shown in FIG. 12, the display device 41 includes a liquid crystal display panel 42 and a backlight system 43 disposed behind the liquid crystal display panel 42.
[0032]
As shown in FIG. 11, the display device 41 of the present embodiment has an on-potential disposed along a display region S and a pixel column arranged in the x direction outside one of the display regions S in the y direction in the drawing. A control unit 47 and an off-potential control unit 48 arranged along a pixel column arranged in the x direction outside the other in the y direction are provided. In the figure, p indicates a pixel region. As shown in FIG. 12, the liquid crystal display panel 42 has a front transparent substrate 44 and a rear transparent substrate 45 that face each other. On the rear surface of the front transparent substrate 44, a common electrode 46 made of ITO is formed in a strip shape from the on-potential control unit 47 to the off-potential control unit 48 along the pixel columns in the y direction in FIG. ing. The width dimension of the common electrode 46 is set to be approximately the same as the width dimension of a pixel electrode 59 described later. Further, as shown in FIG. 15, the step between the common electrodes 46 is buried with an insulating film 55. In the display device 41 of the present embodiment, the display area S is an area for image recognition.
[0033]
The configuration of the on-potential control unit 47 formed on the front transparent substrate 44 side will be described. A photoelectric conversion layer 49 made of an inorganic optical semiconductor material is formed along the x direction on the rear surface on one end side in the y direction of all the common electrodes 46 formed on the rear surface of the front transparent substrate 44. In this embodiment, the photoelectric conversion layer 49 is formed in a pattern as shown in FIG. That is, the photoelectric conversion layer 49 has a substantially U shape so as to surround three sides of each pixel, and is formed so as to be continuous in the x direction in the drawing. On the rear surface of the photoelectric conversion layer 49, an on-potential electrode 50 is stacked in the same pattern as the photoelectric conversion layer 49. The on-potential electrode 50 is formed of a light-shielding metal material, and is applied with an on-potential that turns on an optical sensor 54 described later. In this way, the on-potential control unit 47 is configured. The configuration of the on-potential control unit 47 has been described above, but the configuration of the off-potential control unit 48 is substantially the same. However, the off-potential electrode 51 in the off-potential control unit 48 is formed of a light-shielding metal material like the on-potential electrode 50, but an off-potential (ground potential) that turns off the photosensor 54 described later is applied. This is different from the on-potential electrode 50.
[0034]
Next, the configuration of the display area S on the front transparent substrate 44 side will be described. As described above, a plurality of common electrodes 46 are formed on the rear surface of the front transparent substrate 44. As shown in FIG. 11, photoelectric conversion layers 49 are continuously formed along the respective columns of pixels arranged in the x direction on the rear surfaces of the common electrodes 46 to 46 and the insulating film 55 buried between these electrodes. Is formed. And between the pixels in each pixel column, the protruding portion 49A of the photoelectric conversion layer 49 is formed to protrude in a predetermined direction (upward in the y direction in the figure). The photoelectric conversion layer 49 is formed at the same time by patterning the same material film as the photoelectric conversion layer 49 of the on-potential control unit 47 and the off-potential control unit 48 described above. A detection electrode 52 having the same pattern as that of the photoelectric conversion layer 49 is stacked on the rear surface of the photoelectric conversion layer 49 (including the protruding portion 49A). The detection electrode 52 is formed at the same time by patterning the same material film as the on-potential electrode 50 and the off-potential electrode 51 described above. A portion where the common electrode 46, the photoelectric conversion layer 49, and the detection electrode 52 overlap constitutes an optical sensor 54. Further, an insulating film 53 is laminated on the rear surfaces of the detection electrode 52, the on potential control unit 47, and the off potential control unit 48. Further, a predetermined color filter layer 56 is disposed and formed in each pixel region p. Although not shown, the color filter layer 56 is arranged in a predetermined color arrangement.
[0035]
In the structure described above, the front liquid crystal drive electrode 57 made of ITO is formed over the entire area of the on-potential controller 47, the off-potential controller 48, and the display area S. The front liquid crystal drive electrode 57 is electrically independent from the on-potential electrode 50, the off-potential electrode 51, and the detection electrode 52 because the insulating film 53 is interposed. As shown in FIG. 12, a front alignment film 58 is formed on the rear surface of the front liquid crystal drive electrode 57 over the entire surface.
[0036]
On the other hand, on the front surface of the rear transparent substrate 45, pixel electrodes 59 are formed of ITO so as to correspond to the respective pixel regions p. Further, in the vicinity of each pixel electrode 59, a thin film transistor (hereinafter referred to as TFT) 60 connected to the pixel electrode 59 is formed. Although not shown, gate lines and drain lines connected to the TFTs 60 are also formed on the front surface of the rear transparent substrate 45. Further, after the pixel electrode 59, the TFT 60, and the like are formed, the rear alignment is performed on the front surface of the transparent substrate 45 so as to cover the display region S and the region corresponding to the entire region of the on potential control unit 47 and the off potential control unit 48. A film 61 is formed.
[0037]
The front alignment film 58 on the front transparent substrate 44 side and the rear alignment film 61 on the rear transparent substrate 45 side are opposed to each other, and the display region S, the on-potential control unit 47 and the off-potential control unit 48 of both transparent substrates are surrounded. The two transparent substrates are bonded to each other through a sealing material (not shown) arranged as described above, and the liquid crystal 62 is sealed in a gap formed by the both transparent substrates and the sealing material to constitute a liquid crystal display cell. A front polarizing plate 63 is disposed on the front surface of the front transparent substrate 44, and a rear polarizing plate 64 is disposed on the rear surface of the rear transparent substrate 45. Further, in the area corresponding to the on-potential control unit 47 and the off-potential control unit 48 on the front surface of the front polarizing plate 63, as shown in FIG. . The display device 41 is configured by arranging the backlight system 43 behind the liquid crystal display panel 42 configured in this manner.
[0038]
The configuration of the display device 41 according to the fourth embodiment has been described above. When normal display is performed using the display device 41, the pixels in the display area S are controlled, and a liquid crystal driving method similar to that of a conventional liquid crystal display device may be used.
[0039]
Next, a case where image recognition is performed using the display device 41 will be described. In the present embodiment, as shown in FIG. 13, the pixels in the nth column forming a column in the y direction in the display region S are bright spots, and the pixels in the display region S in other columns are dark spots. Liquid crystal drive control is performed. At this time, the pixel of the on-potential control unit 47 provided on one end side of the n-th column is also set as a bright spot. The pixels in other columns in the on-potential control unit 47 are controlled to be dark spots. Then, liquid crystal drive control is performed so that the pixels of the off-potential control unit 48 provided on the other end side of the n-th column become dark spots, and the pixels of the other columns of the off-potential control section 48 become bright spots. In FIG. 13, the hatched pixels indicate dark spots, and the white pixels indicate bright spots. In this way, the pixel row that becomes the bright spot in the display area S constitutes the bright line K. At this time, since the pixel of the on-potential control unit 47 on the one end side of the n-th column is a bright spot, the light of the backlight system 43 passes through the liquid crystal display panel 42 to the reflecting plate 65 as shown in FIG. Finally, the light is reflected by the reflecting plate 65 and enters the photoelectric conversion layer 49 of the on-potential control unit 47 to generate carriers in the photoelectric conversion layer 49. Then, the photoelectric conversion layer 49 exhibits conductivity, the on-potential electrode 50 and the common electrode 46 are brought into conduction through the photoelectric conversion layer 49, and an on-potential is applied to the common electrode 46.
In the pixels in the other columns, the pixels of the off-potential control unit 48 are bright spots, and the pixels of the on-potential control section 50 are dark spots. Therefore, the photoelectric conversion layer 49 corresponding to the off-potential electrode 51 exhibits conductivity, and light An off voltage that is not displaced despite the sense, that is, a ground voltage is applied to the common electrode 46. For this reason, in the pixels in other columns, in addition to the dark spot of the liquid crystal, the common electrode 46 is grounded, so that leakage current can be suppressed.
When an ON potential is applied to the nth column common electrode 46, as shown in FIG. 11, the photosensors 54 arranged in the y direction in the figure are turned on, and light detection becomes possible. The optical sensor 54 capable of detecting light in this way corresponds to each pixel constituting the bright line K. For this reason, the optical sensor 54 corresponding to each bright spot receives reflected light corresponding to the surface state of the original G, for example, as shown in FIG. 15, and a photocurrent proportional to the amount of the reflected light is applied to the common electrode 46. And the detection electrode 52. By extracting this current amount or potential as data from the detection electrode 52, the surface state in the region of the document G corresponding to the pixel in each display region S can be photo-sensed for each column.
The above description is for the case of obtaining data for one bright line K. For example, this bright line K is gradually moved (scanned) in the direction of the thick arrow (x direction) shown in FIG. Thus, image recognition can be performed over the entire surface region S.
[0040]
As described above, in the present embodiment, the control related to the column selection of the optical sensor 52 is performed by controlling the alignment state of the liquid crystal 62 of the liquid crystal display panel 42 corresponding to the on potential control unit 47 and the off potential control unit 48. Control by light is possible. For this reason, the present embodiment does not require a separate control circuit related to the column selection of the optical sensor 54, and thus has an advantage of simplifying the configuration. Further, in the display device 41 of the present embodiment, the detection electrode 52 on the rear side of the optical sensor 54 and the on-potential electrode 50 and the off-potential electrode 51 on the rear side of the on potential control 47 and the off potential control 48 are shielded from light. Therefore, it is possible to prevent the inconvenience of directly detecting the light from the backlight system 43.
[0041]
In the present embodiment, only the common electrode 46 of the photosensor 54 on the bright line K operating as the image sensor is turned on, and only in this portion of the photosensor 54, the photocurrent proportional to the reflected light from the document G. Flows. Other than the photosensors 54 corresponding to the pixels constituting the predetermined bright line K are not turned on (the on potential is not applied to the common electrode 46, and the off potential is applied to the common potential 46). The light detection is not performed at all in the pixels other than the pixel row. As described above, since the common electrode 46 of the photosensor 54 that does not perform light detection has an off potential, the generated dark current is very small, and is at least several orders of magnitude higher than when the common electrode 46 is on potential. Can be reduced. This is because, if the photocurrent value (resistance value) of the photoelectric conversion layer 49 by light is, for example, a liquid crystal display panel, it can be controlled by about two digits in proportion to the contrast, so that the potential of the common electrode 46 can be similarly controlled by two digits. Depending on the semiconductor characteristics of the photoelectric conversion layer, the dark current can be reduced to almost zero (reduced by two digits or more). As a result, the dark current (noise signal) can be reduced by at least two orders of magnitude, and the noise level due to the dark current becomes at least 2 + 2 = four orders of magnitude or less than the signal level. Therefore, even if 1000 pixels are integrated in the signal line direction (y direction in the figure), the noise level resulting from dark current is at least one digit lower than the signal level, and the resolution of the two-dimensional image sensor is 100 to 1000 or more in terms of the number of pixels. Can be. Actually, some light is incident on the optical sensor 54 other than the bright line K even though the original G is placed in a dark state. However, in this embodiment, the common electrode 46 of the photosensor 54 other than the bright line K is applied with an off potential, so that no dark current flows and the SN ratio of the photosensor 54 can be increased. it can. For this reason, since noise due to dark current is not affected, there is an advantage that the resolution of image recognition is not lowered even if the number of pixels in the display area (the number of photosensors 54) is increased.
[0042]
(Embodiment 5)
FIG. 16: is a principal part top view which shows Embodiment 5 of the display apparatus based on this invention. In the present embodiment, the photoelectric conversion layer 49 of the display region S, the on-potential control unit 47, and the off-potential control unit 48 is formed in a pattern (see FIG. 16) that is integrally continuous in the above-described fourth embodiment. It is a thing. In addition, since the other structure in this embodiment is the same as that of above-mentioned Embodiment 4, the description is abbreviate | omitted. In the present embodiment, since the photoelectric conversion layer 49 has a configuration in which pixels are surrounded in a lattice pattern, there is an advantage that the function as a light shielding film is improved. In addition, since another effect | action and operation | movement in this embodiment are the same as that of above-mentioned Embodiment 4, description is abbreviate | omitted.
[0043]
(Embodiment 6)
17 and 18 show a sixth embodiment of the display device according to the present invention. 17 is a plan view of the main part of the display device, and FIG. 18 is a cross-sectional view taken along line EE of FIG. In Embodiments 4 and 5 described above, the common electrode 46 is an electrode made of transparent ITO. However, in the present embodiment, the common electrode is made of, for example, a metal material having a light shielding property. Note that the arrangement of the display region S, the on-potential control unit 47, and the off-potential control unit 48 in this embodiment is the same as that in the above-described fourth embodiment.
[0044]
On the rear surface of the front transparent substrate 44, as shown in FIGS. 17 and 18, an on-potential electrode 50 made of transparent ITO, a plurality of detection electrodes 52, and an off-potential electrode 51 are respectively connected to an on-potential control unit 47. The display area S and the off-potential control unit 48 are formed. Further, a lattice-like photoelectric conversion layer 49 that overlaps the on-potential electrode 50, the detection electrode 52, and the off-potential electrode 51 and surrounds each pixel is laminated on the rear surface side. Further, a common electrode 46 made of a light-shielding metal material is formed on the rear surface side of the photoelectric conversion layer 49 along the y direction in the drawing. The common electrode 46 is formed along each pixel column, and is set to be electrically independent from each other. Since other configurations in the present embodiment are the same as those in the above-described fourth embodiment, the description thereof is omitted. In FIG. 18, the gate line 66, the gate insulating film 67, the interlayer insulating film 68, the passivation film 69, etc. are shown on the front side of the rear transparent substrate 45.
[0045]
Since the operations and operations in the present embodiment are substantially the same as those in the fourth embodiment, the description thereof is omitted. Moreover, since the effect in this embodiment is the same as that of Embodiment 4 and Embodiment 5 mentioned above, the description is abbreviate | omitted.
[0046]
(Embodiment 7)
FIG. 19 is a plan view of a principal part showing Embodiment 7 of the display device according to the present invention. The present embodiment is an improved example of the above-described fifth embodiment. As shown in FIG. 19, the common electrode is arranged so that the closest part of the detection electrodes 52, that is, the part between the detection electrode 52 and the protruding part 52 </ b> A of the adjacent detection electrode 52 does not function as the optical sensor 54. 46 is formed with a notch 46A. By forming in this way, it can suppress that the electric current used as a noise generate | occur | produces between the optical sensors 54 adjacent to the y direction in the figure. By adopting such a structure, the current between the common electrode 46 and the detection electrode 52 at the notch is not generated. For this reason, the resolution of the photosensor 54 in the y direction can be improved. In addition, since the other structure in this embodiment, an effect | action / operation | movement, and an effect are the same as that of Embodiment 4 and Embodiment 5 mentioned above, the description is abbreviate | omitted.
[0047]
(Embodiment 8)
20 and 21 show Embodiment 8 of the display device according to the present invention. 20 is a plan view of a main part of the display device, and FIG. 21 is a cross-sectional explanatory view taken along the line FF of FIG. The configuration of the display area S in the present embodiment is the same as that of the fifth embodiment described above. Therefore, in this embodiment, the on-potential control unit 47 shown in FIG. 21 will be mainly described. The off-potential control unit 48 has the same configuration as the on-potential control unit 47, and thus the description thereof is omitted.
[0048]
On the rear surface of the front transparent substrate 44 of the present embodiment, an on-potential electrode 50 is formed along the x direction, as shown in FIGS. Further, a photoelectric conversion layer 49 is formed along the x direction so as to cover the rear surface side and the side surface of the on-potential electrode 50. Further, on the rear surface of the photoelectric conversion layer 49, a transparent connection plate 70 made of ITO, which is electrically connected to each common electrode 46 formed along the y direction, is laminated. The transparent connection plate 70 has substantially the same width as the common electrode 46 and is set so as not to contact other common electrodes 46 adjacent to the common electrode 46. Further, light that absorbs light from the backlight system 43 that passes through the liquid crystal and is emitted through the front surface of a region corresponding to the on-potential control unit 47 of the front polarizing plate 63 disposed on the front surface of the front transparent substrate 44. An absorption plate 71 is disposed. As described above, the configuration of the off-potential control unit 48 is the same as that of the on-potential control unit 47, but an off-potential that is the same potential as the detection electrode 52 is applied to the off-potential electrode 51. Other configurations are the same as those in the fourth and fifth embodiments described above.
[0049]
In the present embodiment, since the transparent connection plate 70 is laminated on the rear surface of the on-potential electrode 50 via the photoelectric conversion layer 49, light from the pixel corresponding to the on-potential control unit 47 (indicated by an arrow in the figure). This light can directly pass through the transparent connecting plate 70 and enter the photoelectric conversion layer 49 to generate carriers in the photoelectric conversion layer 49. For this reason, there exists an advantage that the photoelectric converting layer 49 switches reliably, without depending on reflected light. Even if this light passes through the front polarizing plate 63, the light absorbing plate 71 absorbs light, so that this light does not leak forward. Although the operation of the on potential control unit 47 has been described above, the same operation can be performed in the off potential control unit 48. Note that description of other configurations in the present embodiment is omitted.
[0050]
(Embodiment 9)
22 and 23 show a ninth embodiment of a display device according to the present invention. 22 is a plan view of the main part of the display device, and FIG. 23 is an explanatory view taken along the line GG of FIG. Since this embodiment is an improved example of the above-described eighth embodiment, only the configuration different from the eighth embodiment will be described. In the present embodiment, a plurality of slits 73 as shown in FIG. 22 are formed in the laminated portion of the on-potential electrode 50, the photoelectric conversion layer 49, and the transparent connection plate 70. The off-potential control unit 48 has the same configuration. With such a configuration, as shown in FIG. 23, light incident from the liquid crystal side can be directly incident on the photoelectric conversion layer 49 in which the slit 73 is formed, so that the on-potential control is performed more reliably. Is possible.
[0051]
(Embodiment 10)
24 and 25 show Embodiment 10 of the display device according to the present invention. 24 is a plan view of an essential part of the display device, and FIG. 25 is a cross-sectional view taken along the line HH of FIG. The present embodiment is an improved example of the above-described ninth embodiment. The common electrode 46 is made of a light-shielding metal material, and the detection electrode 52 is made of transparent ITO. In addition, the photoelectric conversion layer 49 is formed integrally with the photoelectric conversion layer 49 in the display region S under the on-potential control unit 47 and the off-potential control unit 48. The slits 73 formed in the on / off potential controllers 47 and 48 are the same as those in the ninth embodiment. Other configurations of the present embodiment are the same as those of the above-described ninth embodiment. Also in this embodiment, light for performing on / off control can be directly incident on the photoelectric conversion layer 49 through the slit 73, so that reliable switching can be performed. In addition, since the common electrode 46 made of a light-shielding metal material extends to the vicinity of the on / off control units 47 and 48, erroneous detection due to light from the pixels on the control unit side can be prevented.
[0052]
The first to tenth embodiments have been described above, but various modifications can be made in these embodiments. For example, in each of the embodiments described above, a liquid crystal mode liquid crystal display panel including a pair of polarizing plates is applied to the present invention. However, various known liquid crystal display mode panels can be applied. Further, although the liquid crystal driving method has been described as an active driving method, various modifications such as a simple matrix method and a method using MIM as a switching element are possible. Further, since the shape of the optical sensor can be formed in various shapes, it is not limited to the shapes of the above-described embodiments. Further, in Embodiments 1 to 10 described above, the color filter layer is used for the liquid crystal display panel. However, the present invention requires a color filter layer such as an ECB liquid crystal mode using elliptically polarized light, for example. Of course, the present invention can also be applied to a liquid crystal display panel that does not.
[0053]
In each of the above embodiments, a liquid crystal display panel is applied to the present invention as a display. However, the present invention may be applied to a self-luminous display element such as an EL display element or a plasma display. Of course it is possible.
[0054]
Furthermore, in the above-described first to tenth embodiments, when performing image recognition, pixels (bright spots) that irradiate light toward the document side continuously form rows (bright lines). As shown in FIG. 26, light detection was performed with photosensors formed along the y-axis. Pixels arranged at predetermined intervals in the pixel row arranged in the y direction were used as luminescent spots, and photosensors corresponding to these luminescent spots were used. Light detection may be performed, and the bright spot may be sequentially moved in the y direction in this row, and light detection may be performed with a light sensor corresponding to the bright spot. After the movement of the bright spot in this column is completed and the light detection is completed for all the pixels in the column, the same operation is repeated by moving to the adjacent pixel column in the direction indicated by the thick arrow in the figure. This makes it possible to detect light in the entire display area. When image recognition is performed in this way, the distance between the bright spot and the bright spot can be secured, so that light detection can be performed without being affected by the reflected light of light emitted from other bright spots. The resolution of the recognition image can be improved.
[0055]
(Embodiment 11)
FIG. 27 is a plan view showing an image sensor panel in close contact with the display surface, showing Embodiment 11 of the display device according to the present invention. FIG. 28 is a cross-sectional view taken along the line II of FIG. 27 in the image sensor panel. In this embodiment, a liquid crystal display panel is applied as a display. As shown in FIG. 27, the display device 41 is configured by disposing an image sensor panel 76 in which a large number of optical sensors 74 are formed in a matrix on a transparent sensor substrate 75 on the surface of the display area of the liquid crystal display panel 42. Has been.
[0056]
The liquid crystal display panel 42 does not include an optical sensor as in the first to tenth embodiments described above, but has a known liquid crystal cell structure. As shown in FIG. 28, the image sensor panel 76 is formed on the transparent sensor substrate 75 over the entire display region so that a plurality of detection electrodes 77 made of a light-shielding metal material are parallel to each other. Has been. This detection electrode 77 is formed along the x direction shown in FIG. 27, and the width dimension of one detection electrode 77 is set to, for example, about 1/10 of the width of one pixel region of the liquid crystal display panel 42. The two detection electrodes 77 are formed so as to pass through one pixel region at an interval so as not to contact each other. In addition, a photoelectric conversion layer 78 is formed so as to cover the detection electrode 77, and transparent ITO is formed on the photoelectric conversion layer 78 and the transparent sensor substrate 75 so as to be parallel to each other along the y direction in FIG. A plurality of common electrodes 79 are formed over the entire display region. The width dimension of the common electrode 79 is set to be approximately the same as that of the detection electrode 77, and is formed so that a plurality pass through one pixel region of the liquid crystal display panel 42. A portion where the detection electrode 77 and the common electrode 79 intersect via the photoelectric conversion layer 78 constitutes an optical sensor 74. For this reason, a plurality of photosensors 74 are arranged in one pixel region of the liquid crystal display panel 42. Further, the overcoat film 80 is formed flat on the entire area of the transparent sensor substrate 75 on which the common electrode 79 is formed. By disposing the image sensor panel 76 having such a configuration so as to correspond to the display area of the liquid crystal display panel 42, the display device 41 of the present embodiment is configured.
[0057]
When normal display is performed using the display device 41 of the present embodiment, the image sensor panel 76 is removed for display. It is possible to perform display even when the image sensor panel 76 is placed.
[0058]
Next, when performing image recognition using the display device 41 of the present embodiment, the image sensor panel 76 is placed on the display area S of the liquid crystal display panel 42. FIG. 27 shows a state where image recognition is performed. As shown in the figure, liquid crystal drive control is performed so that light is emitted from pixels in a predetermined column in the y direction of the liquid crystal display panel 42. That is, this pixel column is set to the bright line K as shown in FIG. Naturally, the bright line K has the same width as the pixel column, and the fine photosensors 74 are arranged in the region where the bright line K is larger than the number of pixels forming the column. Then, while maintaining the bright line K, an on potential is applied to only one common electrode 79 in the region of the bright line K, and an off potential is applied to the other common electrode 79 in the region of the bright line K. In this state, a photocurrent signal is taken out from the detection electrode 77. Next, one of the other common electrodes 79 in the region of the bright line K is selected, an on potential is applied thereto, and an off potential is applied to the other common electrode 79. In this state, a photocurrent is applied from the detection electrode 77. Retrieve the signal. Such an operation is repeated to end detection by all the optical sensors 74 in the region of the bright line K. Subsequently, the bright lines K are sequentially scanned in the direction of the thick arrow as shown in FIG. 27, and the above-described operation is repeated for each bright line K, and light detection is performed by all the optical sensors 74 on the display area. In this way, it is possible to perform image recognition of a document placed on the display area.
[0059]
In the present embodiment, since the optical sensors 74 can be arranged at a fine pitch than the pixels of the liquid crystal display panel 42, image recognition with high resolution can be performed, and the resolution of the recognition image can be improved.
[0060]
Embodiment 12
FIG. 29 is a cross-sectional view showing Embodiment 12, which is a modification of Embodiment 11 described above. As shown in the figure, in this embodiment, a photoelectric conversion layer 78 is formed so as to intersect the detection electrode 77, and a common electrode 79 is formed on the photoelectric conversion layer 78. Since the other configuration of the present embodiment is the same as that of the above-described eleventh embodiment, description thereof is omitted. Note that in the case where the photoelectric conversion layer 78 is a material having high light transmittance, the photoelectric conversion layer 78 may be formed over the entire image detection region.
[0061]
(Embodiment 13)
FIG. 30 is a cross-sectional view showing Embodiment 13, which is a modification of Embodiment 11 described above. As shown in the figure, in this embodiment, a photoelectric conversion layer 78 is formed along the detection electrode 77, the front surface is covered with an insulating film 81, and the insulating film 81 where the photosensor 74 is to be formed is opened. A common electrode 79 made of ITO is patterned so as to be connected to the exposed photoelectric conversion layer 78. Other configurations of the present embodiment are the same as those of the above-described eleventh embodiment.
[0062]
(Embodiment 14)
31 and 32 are cross-sectional views showing Embodiment 14, which is a modification of Embodiment 11 described above. In the present embodiment, the transparent sensor substrate 75 is made of a resin film, the common electrode 79 is formed on the rear surface of the transparent sensor substrate 7, the photoelectric conversion layer 78 is formed on the rear surface of the common electrode 79, and the photoelectric conversion layer 78. The detection electrode 77 is formed so as to intersect the common electrode 79 via the electrode. Note that the photoelectric conversion layer 78 in the present embodiment is formed of an organic optical semiconductor material. The image sensor panel 76 having such a configuration has an advantage that it can be formed in a very thin film thickness by forming the transparent sensor substrate 75 with a resin film. Then, as shown in FIG. 32, the image sensor panel 76 is adhered to the display area of the liquid crystal display panel 42 via a transparent adhesive 80, and the backlight system 43 is disposed behind the liquid crystal display panel 42. The display device 41 of this embodiment is configured. In this embodiment, since the thickness of the transparent sensor substrate 75 can be made thinner, the distance between the original and the optical sensor 74 can be shortened, and the resolution of the recognition image can be improved and clear image recognition can be performed. It becomes. In the present embodiment, an adhesive is used to bond the image sensor panel 76 and the liquid crystal display panel 42, but it is of course possible to use, for example, a UV curable resin or an overcoat material.
[0063]
Also in the above-described Embodiments 11 to 14, a self-luminous element such as an EL display element or a plasma display element can be applied as a display. As mentioned above, although each embodiment of this invention was described, the various change accompanying the summary of a structure is possible.
The backlight system 14 diffuses light from a light source having a linear shape or a shape along the periphery of the liquid crystal display panel 13 with a light guide plate having substantially the same shape as the display surface of the liquid crystal display panel 13. Since the light plate emits light at different locations near and far from the light source, it is difficult to perform uniform surface light emission. If an organic EL element having a light emitting region substantially in the same shape as the display surface of the display panel 13 is used as a backlight, finer gradation sensing can be performed.
[0064]
【The invention's effect】
As is clear from the above description, according to the present invention, there is an effect of realizing a display device having an image sensor function without impairing a high-performance display function. In addition, according to the present invention, the display device has an effect of realizing an image sensor function with good light detection performance and easy driving operation. Furthermore, according to the present invention, there is an effect of realizing a display device having an image sensor function that can be manufactured at a low cost with a simple structure.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view of an essential part showing Embodiment 1 of a display device according to the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
3 is an explanatory plan view of a rear transparent substrate of a display device according to Embodiment 1. FIG.
FIGS. 4A and 4B are explanatory plan views of a display area showing image recognition in the first embodiment, FIGS. 4B and 4C are cross-sectional explanatory views showing an image recognition state, and FIGS. Is an explanation showing that the liquid crystal display panel performs display based on image recognition.
5 is a cross-sectional view of a display device according to Embodiment 1. FIG.
6A is a cross-sectional explanatory view showing a display form using a diffusion plate in the first embodiment, and FIG. 6B is a cross-sectional explanatory view showing an image recognition state.
7A is a cross-sectional explanatory view showing a display state in the first embodiment, and FIG. 7B is a cross-sectional explanatory view showing an image recognition state.
FIG. 8 is a plan view of a main part showing Embodiment 2 of a display device according to the present invention.
9 is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG.
FIG. 10 is a plan view of a main part showing Embodiment 3 of a display device according to the present invention.
FIG. 11 is a plan view of a principal part showing Embodiment 4 of a display device according to the present invention.
12 is a cross-sectional view taken along the line CC of FIG.
13 is a plan view for explaining on / off potential control of the photosensor according to Embodiment 4. FIG.
14 is a cross-sectional view showing the operation of an on-potential control unit in Embodiment 4. FIG.
15 is a sectional view taken along the line DD of FIG.
FIG. 16 is a plan view of a principal part showing Embodiment 5 of a display device according to the present invention.
FIG. 17 is a plan view of a principal part showing Embodiment 6 of a display device according to the present invention.
18 is a cross-sectional view taken along line EE in FIG.
FIG. 19 is a plan view of a principal part showing Embodiment 7 of a display device according to the present invention.
FIG. 20 is a plan view of a principal part showing Embodiment 8 of a display device according to the present invention.
21 is a cross-sectional explanatory diagram of FF in FIG. 20;
FIG. 22 is a plan view of a principal part showing Embodiment 9 of a display device according to the present invention.
23 is a cross-sectional explanatory view taken along the line GG in FIG.
FIG. 24 is a plan view of a principal part showing Embodiment 10 of a display device according to the present invention.
25 is a cross sectional view taken along the line HH in FIG. 24. FIG.
FIG. 26 is an explanatory plan view showing another image recognition method according to the present invention.
FIG. 27 is an explanatory plan view showing Embodiment 11 of the present invention.
28 is a cross-sectional explanatory view taken along the line II of FIG. 27. FIG.
FIG. 29 is an explanatory cross-sectional view showing Embodiment 12 of the present invention.
FIG. 30 is a cross-sectional explanatory view showing Embodiment 13 of the present invention.
FIG. 31 is a cross-sectional explanatory view showing Embodiment 14 of the present invention.
32 is a cross-sectional explanatory view showing a display device according to Embodiment 14. FIG.
[Explanation of symbols]
k bright spot
p Pixel area
K bright line
S display area
G manuscript
11 Display device
12 Optical sensor
13 LCD panel
14 Backlight system
17 LCD
18 Detection electrode
19 Photoelectric conversion layer
20 Common electrode
22 Front LCD drive electrode
24 pixel electrode
41 Display device
42 LCD panel
43 Backlight system
46 Common electrode
47 On-potential controller
48 OFF potential control section
49 Photoelectric conversion layer
50 ON potential electrode
51 Off potential electrode
52 Detection electrode

Claims (4)

前透明基板および後透明基板が対向するように配置され、前記前透明基板の後面側にカラーフィルタ層及び前液晶駆動電極が形成され、前記後透明基板の前面側に後液晶駆動電極が形成された液晶表示パネルと、
前記液晶表示パネルの後方に配置されたバックライトシステムと、
前記液晶表示パネルの前記前透明基板における画素領域に設けられた前記カラーフィルタ層同士の間に形成され、一対の電極のうちの一方が前記前液晶駆動電極に接続されている光センサと、
を備え、
前記液晶表示パネルは、表示領域を所定方向に横切って列をなす画素から前記バックライトシステムの光を透過し、
前記光センサの前記一対の電極の他方は、前記列の方向と交差する方向に並ぶ検出電極であることを特徴とする表示装置。The front transparent substrate and the rear transparent substrate are arranged to face each other, the color filter layer and the front liquid crystal drive electrode are formed on the rear surface side of the front transparent substrate, and the rear liquid crystal drive electrode is formed on the front surface side of the rear transparent substrate. A liquid crystal display panel,
A backlight system disposed behind the liquid crystal display panel;
An optical sensor formed between the color filter layers provided in the pixel region of the front transparent substrate of the liquid crystal display panel, wherein one of a pair of electrodes is connected to the front liquid crystal drive electrode;
Equipped with a,
The liquid crystal display panel transmits light of the backlight system from pixels forming a column across a display area in a predetermined direction,
2. The display device according to claim 1, wherein the other of the pair of electrodes of the photosensor is a detection electrode arranged in a direction crossing the direction of the column . 前記光センサは、受光量に応じてキャリアを発生する光電変換層が、前記一対の電極で挟まれてなることを特徴とする請求項１記載の表示装置。  The display device according to claim 1, wherein the photosensor includes a photoelectric conversion layer that generates carriers according to the amount of received light, and is sandwiched between the pair of electrodes. 前記後液晶駆動電極は、各画素領域ごとに形成された画素電極であり、前記各画素電極の近傍には当該画素電極に接続されたスイッチング素子が形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の表示装置。  2. The rear liquid crystal drive electrode is a pixel electrode formed for each pixel region, and a switching element connected to the pixel electrode is formed in the vicinity of each pixel electrode. Or the display apparatus of Claim 2. 前記光センサは、前記前透明基板の後面側に設けられると共に、前記光電変換層の前側に前記一対の電極の他方の透明電極が形成され、当該光電変換層の後側に前記一対の電極の前記一方の不透明電極が形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の表示装置。  The photosensor is provided on the rear side of the front transparent substrate, the other transparent electrode of the pair of electrodes is formed on the front side of the photoelectric conversion layer, and the pair of electrodes on the rear side of the photoelectric conversion layer. The display device according to claim 1, wherein the one opaque electrode is formed.
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