JP4780094B2 - 表示装置及び表示装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、画面から入射する光を検出可能な表示装置及び当該表示装置の製造方法に関する。

画面から入射する光のうち特定の波長の光を選択的に検出する表示装置が知られている。例えば、特許文献１の液晶表示装置は、いわゆるタッチセンサ式の表示装置であり、バックライトから出射され、画面に近接したユーザの指等の被検出物に反射された赤外光を画素毎に設けられた複数の光電センサにより検出することにより、被検出物の画面への近接及び接触を検出する。画面から入射する光には、種々の波長の光が含まれるが、液晶パネルにおける赤外光の透過率は可視光よりも高いことから、液晶パネルの背後に設けられた光電センサにより、赤外光のみを選択的に検出することができる。また、特許文献１の技術では、光電センサと画面との間に赤外光のみを透過させるＩＲフィルタを設けることにより、画面から入射する光から赤外光を選択的に検出する精度を向上させている。
特開２００５−２７５６４４号公報

特許文献１では、ＩＲフィルタの材料や形成方法について言及されていない。特許文献１の技術は、ＩＲフィルタが設けられることから、材料の種類の増加や製造工程の増加を招き、ひいては製造コストの増加を招く。

本発明の目的は、簡素な構成で、画面から入射する光から所定の波長の光を精度よく検出できる表示装置及びその製造方法を提供することにある。

本発明の表示装置は、画面から入射する光を検出可能な表示装置であって、前記画面に画像を表示させるための光を透過させる複数色のカラーフィルタと、前記複数色のカラーフィルタの配置領域とは異なる領域に設けられ、前記画面から入射する光を透過させる検出用フィルタとを有するカラーフィルタ基板と、前記検出用フィルタの背後側に設けられ、前記画面から入射して前記検出用フィルタを透過した光を検出する光電センサと、を有し、前記複数色のカラーフィルタは、第１の波長域内の、当該複数色のカラーフィルタ間で互いに異なる特定の波長域において透過率が高くなる分光特性を有し、前記複数色のカラーフィルタのうち少なくとも２色以上のカラーフィルタは、前記第１の波長域とは異なる第２の波長域においても透過率が高くなる分光特性を有し、前記検出用フィルタは、前記少なくとも２色以上のカラーフィルタをそれぞれ構成するフィルタ材料と同じフィルタ材料を積層して有している。

好適には、前記第１の波長域は可視光の波長域であり、前記第２の波長域は非可視光の波長域である。

好適には、前記複数色のカラーフィルタは、３色以上設けられ、前記検出用フィルタは、２色の前記カラーフィルタを構成するフィルタ材料と同じフィルタ材料のみを積層して有している。

好適には、前記検出用フィルタは、前記複数色のカラーフィルタを構成するフィルタ材料と同じフィルタ材料の全てを積層して有している。

好適には、前記検出用フィルタは、平面視において、当該検出用フィルタが有するフィルタ材料と同じフィルタ材料により構成された２色以上の前記カラーフィルタに対して辺同士が隣接している。

好適には、平面視において、所定方向に長く形成された一の色の前記フィルタ材料の層が、前記所定方向に直交する方向に複数配列され、平面視において、前記所定方向に直交する方向に長く形成された他の色の前記フィルタ材料の層が、前記所定方向に複数配列され、前記一の色のフィルタ材料の層と前記他の色のフィルタ材料の層との、互いに重ならない部分により前記カラーフィルタが形成され、互いに重なる部分により前記検出用フィルタが形成されている。

好適には、前記カラーフィルタ基板は遮光部を有し、前記遮光部の背後に、光を検出可能なノイズ除去用センサが設けられ、前記光電センサの検出値から前記ノイズ除去用センサの検出値に基づく補正値を減算する演算部が設けられている。

本発明の表示装置の製造方法は、画面から入射する光を検出可能な表示装置の製造方法であって、第１の波長域内の第３の波長域、及び、第１の波長域とは異なる第２の波長域において光の透過率が高くなる第１の色のフィルタ材料の層を形成する第１工程と、前記第１の波長域内の前記第３の波長域とは異なる第４の波長域、及び、前記第２の波長域において光の透過率が高くなる第２の色のフィルタ材料の層を、前記第１の色のフィルタ材料の層に対して、一部において重なり、他の部分において重ならないように形成する第２工程と、光を検出可能なセンサを前記第１の色のフィルタ材料の層と前記第２の色のフィルタ材料の層とが重なる部分の背後に配置する第３工程と、を有する。

好適には、前記第１及び第２工程では、フォトリソグラフィーにより前記第１及び第２の色のフィルタ材料の層を形成する。

本発明によれば、簡素な構成で、画面から入射する光から所定の波長の光を精度よく検出できる。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置１の概略構成を模式的に示す断面図である。

液晶表示装置１では、複数の画素４１が平面視において（図１の紙面上方側から見て）縦横に配列されている。なお、図１は、複数の画素４１のうち、一の画素４１の断面を示している。複数の画素４１には、画面５５ａ（図４参照）に画像を表示するための表示領域４１ａと、画面５５ａから入射した光を検出するための検出領域４１ｂとが設けられている。表示領域４１ａには、複数色（複数種の光の波長域）に対応して複数のサブ画素４３Ｒ、４３Ｇ、４３Ｂが設けられている。サブ画素４３Ｒ、４３Ｇ、４３Ｂは、例えば、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）に対応している。

なお、以下では、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）に対応する構成要素の符号にはＲ、Ｇ、Ｂを付し、また、適宜にＲ、Ｇ、Ｂを省略することがある（例えば、単に「サブ画素４３」ということがある。）。

まず、液晶表示装置１における画像の表示に係る構成について説明する。

液晶表示装置１は、例えば、透過型又は半透過型の液晶表示装置により構成されており、バックライト３と、バックライト３からの光を透過させて画像を表示する表示パネル５とを有している。なお、表示パネル５は、通常、表示パネル５を荷重や埃等から保護するための保護カバー５５（図４参照）により覆われる。

バックライト３は、全体として面光源として機能し、種々の波長の光を含む光（例えば白色光）を表示パネル５に対して照射する。なお、バックライト３は、いわゆる直下型のものであってもよいし、サイドライト型のものであってもよい。

表示パネル５は、互いに対向して配置されたアレイ基板７及びカラーフィルタ基板（ＣＦ基板）９と、これらの隙間に封入された液晶１１とを有している。表示パネル５は、アレイ基板７がバックライト３側に、ＣＦ基板９がバックライト３とは反対側になるように、バックライト３に対して対向して配置されている。

アレイ基板７は、基体として入射側ガラス基板１３を有している。入射側ガラス基板１３には、各種の部材が積層的に設けられている。具体的には、入射側ガラス基板１３のバックライト３側の面には、光を偏光に変換する入射側偏光板１５が貼り合わされている。また、入射側ガラス基板１３の液晶１１側の面には、紙面下方側から紙面上方側へ順に、液晶１１に電圧を印加するためにサブ画素４３毎に設けられた画素電極１７Ｒ、１７Ｇ、１７Ｂと、画素電極１７等による凹凸を平坦化するための入射側平坦化膜２３と、液晶１１を配向させるための入射側配向膜２５とが積層されている。

なお、アレイ基板７には、この他、データ電極（一般に、Ｘ電極、データ信号線、ソース信号線と呼ばれることもある。）、液晶駆動用のスイッチング素子として機能するＴＦＴ素子、アクティブマトリックス動作のための信号保持容量としてのキャパシタ等が設けられるが、図示は省略する。また、アレイ基板７には、適宜な位置に保護膜や絶縁膜等が設けられてよい。

ＣＦ基板９は、基体として出射側ガラス基板２７を有している。出射側ガラス基板２７には、各種の部材が積層的に設けられている。具体的には、出射側ガラス基板２７の液晶１１とは反対側の面には、光を偏光に変換する出射側偏光板２９が貼り合わされている。また、出射側ガラス基板２７の液晶１１側の面には、紙面上方側から紙面下方側へ順に、サブ画素４３毎に設けられたカラーフィルタ３１Ｒ、３１Ｇ、３１Ｂと、カラーフィルタ３１等による凹凸を平坦化するための出射側平坦化膜３７と、液晶１１に電圧を印加するために複数のサブ画素４３に共通に設けられた共通電極３９と、液晶１１を配向させるための出射側配向膜４０とが積層されている。

カラーフィルタ３１は、所定の波長域の可視光（所定の色の光）を透過させ、その波長域以外の可視光を吸収するものである。具体的には、例えば、国際照明委員会（ＣＩＥ：Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ｄｅ １’Ｅｃｌａｉｒｒａｇｅ）では、赤色の単色光は波長が７００ｎｍ、緑色の単色光は波長が５４６．１ｎｍ、青色の単色光は波長が４３５．８ｎｍと定義されており、カラーフィルタ３１Ｒ、３１Ｇ、３１Ｂはそれぞれ、上記の波長を含む又は上記の波長に近い波長域（例えば、５０〜１２０ｎｍ程度の大きさの範囲）において、透過率が高くなる（基本的には、各波長における透過率の相対的な高低により把握されるが、絶対的な高さとしては、例えば、６０％以上）ように形成されている。カラーフィルタ３１は、顔料が用いられるものであってもよいし、染料が用いられるものであってもよい。

以上の構成を有する液晶表示装置１における、表示に係る作用は以下のとおりである。サブ画素４３では、画素電極１７及び共通電極３９に電圧が印加されることにより、液晶１１は、入射側配向膜２５及び出射側配向膜４０により規定される向きとは異なる向きへ、印加された電圧に応じた角度で配向する。これにより、入射側偏光板１５から出射側偏光板２９へ進む偏光の旋光する角度が制御され、ひいては、サブ画素４３において出射される光の光量が調整される。そして、各カラーフィルタ３１では、可視光のうち所定の波長域（色）の光のみが透過され、各色の光の光量のバランスが調整されることにより、カラー表示がなされる。

次に、液晶表示装置１における画面から入射する光の検出に係る構成について説明する。

検出領域４１ｂでは、表示領域４１ａと比較して、画素電極１７に代えて、画面から入射した光を検出するための主センサ１９、及び、主センサ１９からの信号に含まれるノイズを推定するためのノイズ除去用センサ２１がアレイ基板７に設けられている。

主センサ１９は、受光した光量に応じた電気信号を出力するものであり、例えば、ａ−Ｓｉやｕ−Ｓｉを用いたＰＩＮフォトダイオードやＰＤＮフォトダイオードを含んで構成されている。ノイズ除去用センサ２１は、主センサ１９と配置位置が異なるだけであり、同様の構成を有している。

また、検出領域４１ｂでは、表示領域４１ａと比較して、カラーフィルタ３１に代えて、画面から入射する光から主センサ１９の検出対象の光を透過させるＩＲフィルタ３３と、画面から入射する光がノイズ除去用センサ２１に到達しないように遮光する遮光部３５とがＣＦ基板９に設けられている。

主センサ１９の検出対象の光は、例えば、赤外光であり、ＩＲフィルタ３３は、赤外光を透過させ、他の光（可視光など）を吸収するように構成されている。ＩＲフィルタ３３は、２種のカラーフィルタ３１を構成する材料（色材）と同一の材料を積層して構成されている。例えば、ＩＲフィルタ３３は、カラーフィルタ３１Ｒと同一の材料により形成されたフィルタ構成層３４Ｒと、カラーフィルタ３１Ｂと同一の材料により形成されたフィルタ構成層３４Ｂとを積層して有している。各フィルタ構成層３４の厚さは、例えば、カラーフィルタ３１と同一であり、２つのフィルタ構成層３４を有するＩＲフィルタ３３は、カラーフィルタ３１の厚さの２倍の厚さとなっている。

遮光部３５は、例えば、ブラックマトリックス層の一部により構成されている。なお、遮光部３５は、一般的なブラックマトリックス層の平面形状に対して遮光部３５のための領域が新たに付加されて形成されてもよいし、一般的なブラックマトリックス層の平面形状の一部が遮光部３５として利用されてもよい。

図２は、ＩＲフィルタ３３の作用を説明する図である。具体的には、図２は、カラーフィルタ３１Ｒ、３１Ｂ、及び、ＩＲフィルタ３３の分光特性を示す図であり、横軸は光の波長、縦軸は透過率である。実線Ｌ＿Ｂ、Ｌ＿Ｒ、Ｌ＿ＩＲは、それぞれ、カラーフィルタ３１Ｂ、３１Ｒ、ＩＲフィルタ３３の分光特性を示している。なお、カラーフィルタ３１Ｂ、３１Ｒの分光特性は概略が示されている。

実線Ｌ＿Ｂ及びＬ＿Ｒで示すように、カラーフィルタ３１は、可視光の波長域において、各色の光に対応する波長域の透過率が高くなっている。換言すれば、カラーフィルタ３１は、可視光の波長域において、自己が対応していない色の光の波長域の透過率が低くなっている。

また、カラーフィルタ３１は、赤外光の波長域においても、透過率が高くなっている。このことは、例えば、日本液晶学会討論会講演予稿集Ｎｏ．１９９９ ｐｐ２５６−２５７において報告されている。なお、国際照明委員会では、紫外光と可視光との波長の境界は３６０ｎｍ〜４００ｎｍ、可視光と赤外光との波長の境界は７６０ｎｍ〜８３０ｎｍとしている。

一方、実線Ｌ＿ＩＲで示すように、ＩＲフィルタ３３は、カラーフィルタ３１Ｒ、３１Ｂが積層されたものであるから、その透過率は、概ねカラーフィルタ３１Ｒ、３１Ｂの透過率の積に等しい。従って、ＩＲフィルタ３３は、可視光の波長域においては透過率が低く、赤外光の波長域においては透過率が高い分光特性を示す。

以上の構成の液晶表示装置１における、画面から検出する光の検出に係る作用は以下の通りである。画面側（図１の紙面上方側）から可視光や非可視光（赤外光含む）を含む光が検出領域４１ｂに入射すると、ＩＲフィルタ３３により可視光の大部分は吸収され、その一方で、赤外光の大部分はＩＲフィルタ３３を透過する。そして、ＩＲフィルタ３３を透過した赤外光は主センサ１９に受光され、電気信号に変換される。

検出領域４１ｂに入射した光のうち遮光部３５に入射する光は、遮光部３５により遮光される。従って、ノイズ除去用センサ２１は、周囲の領域（表示領域４１ａ等）において画面側から入射した光や表示パネル５内で反射したバックライト３からの光を受光し、その受光した光量に応じた電気信号を出力する。また、当該電気信号には、熱などにより生じた電気信号も含まれる。そして、ＩＣ等により構成された制御部４５においては、ノイズ除去用センサ２１の電気信号、又は、当該電気信号に所定の係数を乗算及び／又は加算したものを補正量とし、その補正量を主センサ１９の電気信号（電圧値など）から減算することにより、主センサ１９の電気信号からノイズを除去する。

画面から入射する赤外光は、被検出物から発せられたものでもよいし、被検出物により反射したものでもよく、また、主センサ１９による赤外光の検出は、適宜な用途に利用されてよい。例えば、バックライト３を、可視光と同時又は可視光と交互に赤外光を放射可能に構成し、その赤外光が画面に近接及び／又は接触したユーザの指やタッチペンに反射し、主センサ１９により検出されれば、液晶表示装置１により、タッチパネル式の表示装置が構成されることになる。

液晶表示装置１の製造方法は、アレイ基板７やＣＦ基板９をフォトリソグラフィー等により形成するアレイ工程と、アレイ基板７とＣＦ基板９とを対向させて組み立て、液晶１１を封入するセル工程と、駆動系の電子回路などを取り付けるモジュール工程とを有している。なお、セル工程では、アレイ基板７に設けられた主センサ１９が、ＣＦ基板９に設けられたＩＲフィルタ３３の背後に位置するように、アレイ基板７とＣＦ基板９とが固定される。

図３（ａ）〜図３（ｌ）は、ＣＦ基板９の形成方法を説明する模式図である。

ＣＦ基板９は、例えば、フォトリソグラフィーにより形成される。なお、フォトリソグラフィーは、ポジ型でもネガ型でもよいが、以下では、ネガ型を例にとって説明する。

まず、図３（ａ）に示すように、出射側ガラス基板２７に遮光部３５（ブラックマトリックス層）となるレジスト４７が出射側ガラス基板２７に塗布される。そして、フォトマスク４９を介してレジスト４７が露光され（図３（ｂ））、その後、現像されることにより、遮光部３５が形成される（図３（ｃ））。

図３（ｄ）では、カラーフィルタ３１Ｇとなるレジスト５１Ｇが出射側ガラス基板２７に塗布される。そして、フォトマスク５３Ｇを介してレジスト５１Ｇが露光され（図３（ｅ））、その後、現像されることにより、カラーフィルタ３１Ｇが形成される（図３（ｆ））。

図３（ｇ）では、カラーフィルタ３１Ｒ及びフィルタ構成層３４Ｒとなるレジスト５１Ｒが出射側ガラス基板２７に塗布される。そして、フォトマスク５３Ｒを介してレジスト５１Ｒが露光され（図３（ｈ））、その後、現像されることにより、カラーフィルタ３１Ｒ及びフィルタ構成層３４Ｒが形成される（図３（ｉ））。

図３（ｊ）では、カラーフィルタ３１Ｂ及びフィルタ構成層３４Ｂとなるレジスト５１Ｂが出射側ガラス基板２７に塗布される。そして、フォトマスク５３Ｂを介してレジスト５１Ｂが露光され（図３（ｋ））、その後、現像されることにより、カラーフィルタ３１Ｂ及びフィルタ構成層３４Ｂが形成される（図３（ｌ））。

図３（ｅ）、図３（ｈ）、図３（ｋ）に示すように、フォトマスク５３Ｇ、５３Ｒ、５３Ｂは、カラーフィルタ３１の配置位置（表示領域４１ａ）においては、カラーフィルタ３１が互いに重ならないように、互いに異なるパターンに形成されている。

一方、ＩＲフィルタ３３の配置位置（検出領域４１ｂ）においては、フォトマスク５３Ｇには開口が形成されていないことから、レジスト５１Ｇは残らず、また、フォトマスク５３Ｒ、５３Ｂには、互いに同一の開口（パターン）が形成されているから、フィルタ構成層３４Ｂがフィルタ構成層３４Ｒに積層される。すなわち、フィルタ構成層３４Ｂ及びフィルタ構成層３４ＲからなるＩＲフィルタ３３が形成される。

以上の第１の実施形態によれば、画面から入射する光を検出可能な液晶表示装置１は、画面に画像を表示させるための光を透過させる複数色のカラーフィルタ３１、及び、カラーフィルタ３１の配置領域とは異なる領域に設けられた、画面から入射する光を透過させるＩＲフィルタ３３を有するカラーフィルタ基板９と、ＩＲフィルタ３３の背後側に設けられ、画面から入射してＩＲフィルタ３３を透過した光を検出する主センサ１９とを有し、複数色のカラーフィルタ３１は、可視光の波長域内の、複数色のカラーフィルタ３１間で互いに異なる特定の波長域において透過率が高くなる分光特性を有し、且つ、非可視光の波長域においても透過率が高くなる分光特性を有し、ＩＲフィルタ３３は、カラーフィルタ３１をそれぞれ構成するフィルタ材料と同じフィルタ材料を積層して有していることから、カラーフィルタ３１と同一の材料でＩＲフィルタ３３が構成されることになり、構成が簡素化される。その結果、材料費の削減や製造工程の簡素化も可能となる。

図４（ａ）及び図４（ｂ）は、液晶表示装置１の効果を説明する図である。図中、点線の矢印は可視光を示し、実線の矢印は赤外光を示している。

図４（ａ）に示すように、ＩＲフィルタ３３は、バックライト３から画面５５ａへ向かう可視光を遮光できる。従って、主センサ１９近傍からの光抜けによる表示品位の劣化を抑制することができる。また、ＩＲフィルタ３３は、主センサ１９により反射された環境光（液晶表示装置１外部から画面５５ａへ入射する光）の可視光を遮光するから、主センサ１９の環境光の反射による表示品位の劣化を抑制できる。

図４（ｂ）に示すように、従来は、主センサ１９近傍の光漏れを抑制するために、遮光部３５により主センサ１９前方の開口を小さく形成しており、狭い角度でしか赤外光を受光できなかった。しかし、上述のように、ＩＲフィルタ３３により光漏れを抑制できることから、図４（ａ）に示すように、広い角度で赤外光を受光することができる。

また、図４（ｂ）に示すように、主センサ１９の前方の開口が小さい場合には、アレイ基板とＣＦ基板との平面方向における位置合わせの精度が低下すると、主センサ１９に入射する光量も製品毎にバラツクことになり、品質にバラツキが生じることになるが、そのようなおそれも低減される。

図４（ａ）に示すように、バックライト３から出射された可視光が表示パネル５の表面や保護カバー５５の表面で反射して主センサ１９にノイズとして入射するおそれが、ＩＲフィルタ３３により低減される。

複数色のカラーフィルタ３１は、３種以上設けられ、ＩＲフィルタ３３は、２種のカラーフィルタ３１Ｒ、３１Ｂのフィルタ材料と同じフィルタ材料のみを有することから、多数のフィルタ材料が積層されてＩＲフィルタ３３が厚くなることが抑制される。その結果、例えば、表示パネル５の薄型化が可能となり、また、出射側配向膜４０の平坦化による画質向上が図られる。

カラーフィルタ基板９は遮光部３５を有し、遮光部３５の背後に、光を検出可能なノイズ除去用センサ２１が設けられ、主センサ１９の検出値からノイズ除去用センサ２１の検出値に基づく補正値を減算する制御部４５が設けられていることから、検出精度が向上する。

液晶表示装置１の製造方法は、可視光の波長域内の赤色に対応する波長域、及び、赤外光の波長域において光の透過率が高くなるレジスト５１Ｒの層を形成する工程（図３（ｇ）〜図３（ｉ））と、可視光の波長域内の青色に対応する波長域、及び、赤外光の波長域において光の透過率が高くなるレジスト５１Ｂの層を、レジスト５１Ｒの層に対して、一部において重なり、他の部分において重ならないように形成する工程（図３（ｊ）〜図３（ｌ））と、光を検出可能な主センサ１９をレジスト５１Ｒの層とレジスト５１Ｂの層とが重なる部分の背後に配置する工程（アレイ工程）とを有することから、カラーフィルタ３１の形成と同時にＩＲフィルタ３３を形成することができる。すなわち、ＩＲフィルタ３３を設けることによる製造工程の増加は生じず、製造コストが抑制される。

以上の実施形態において、液晶表示装置１は本発明の表示装置の一例であり、ＩＲフィルタ３３は本発明の検出用フィルタの一例であり、主センサ１９は本発明の光電センサの一例であり、可視光の波長域は本発明の第１の波長域の一例であり、赤外光又は非可視光の波長域は本発明の第２の波長域の一例であり、赤色及び青色に対応する波長域は、特定の波長域、第３の波長域、又は、第４の波長域の一例であり、レジスト５１は本発明のフィルタ材料の一例であり、制御部４５は本発明の演算部の一例であり、図３（ｇ）〜図３（ｉ）の工程は本発明の第１工程の一例であり、図３（ｊ）〜図３（ｌ）の工程は本発明の第２工程の一例であり、アレイ工程は本発明の第３工程の一例である。

（第２の実施形態）
図５は、第２の実施形態の液晶表示装置１０１の概略構成を模式的に示す断面図である。

第２の実施形態の液晶表示装置１０１は、第１の実施形態の液晶表示装置１と比較して、ＩＲフィルタ１３３の構成が異なる。具体的には、第１の実施形態のＩＲフィルタ３３が２種のフィルタ構成層３４Ｒ、３４Ｂにより構成されていたのに対し、第２の実施形態のＩＲフィルタ１３３は、カラーフィルタ３１の全種類（３色）に対応するフィルタ構成層３４Ｒ、３４Ｇ、３４Ｂにより構成されている。

なお、フィルタ構成層３４の厚さは、カラーフィルタ３１の厚さと同等であるから、第２の実施形態のＩＲフィルタ１３３の厚さは、第１の実施形態のＩＲフィルタ３３の厚さの３／２倍であり、ＩＲフィルタ１３３のＩＲフィルタ３３に対する厚さの増加分だけ、第２の実施形態のＣＦ基板１０９や表示パネル１０５は、第１の実施形態のＣＦ基板９や表示パネル５よりも厚くなっている。

図６は、ＩＲフィルタ１３３の作用を説明する図である。具体的には、図６は、カラーフィルタ３１Ｒ、３１Ｇ、３１Ｂ、及び、ＩＲフィルタ１３３の分光特性を示す図であり、横軸は光の波長、縦軸は透過率である。実線Ｌ＿Ｂ、Ｌ＿Ｇ、Ｌ＿Ｒ、Ｌ＿ＩＲは、それぞれ、カラーフィルタ３１Ｂ、３１Ｇ、３１Ｒ、ＩＲフィルタ１３３の分光特性を示している。なお、カラーフィルタ３１Ｂ、３１Ｇ、３１Ｒの分光特性は概略が示されている。

カラーフィルタ３１Ｇも、図２を参照して説明したカラーフィルタ３１Ｂ、３１Ｒと同様に、可視光の波長域内の、自己に対応する色（緑色）の波長域において透過率が高くなるとともに、赤外光の波長域において透過率が高くなっている。そして、ＩＲフィルタ１３３の透過率は、カラーフィルタ３１Ｒ、３１Ｇ、３１Ｂの透過率の積となっている。従って、第２の実施形態のＩＲフィルタ１３３は、第１の実施形態のＩＲフィルタ３３に比較して、カラーフィルタ３１Ｇの透過率が乗じられている分だけ、可視光の波長域における透過率が低くなっており、ＩＲフィルタとしてより好適な分光特性を示している。

図７（ａ）〜図７（ｌ）は、ＣＦ基板１０９の形成方法を説明する模式図である。

図７（ａ）〜図７（ｌ）は、第１の実施形態の図３（ａ）〜図３（ｌ）に対応している。そして、ＣＦ基板１０９の形成方法は、図３に示したＣＦ基板９の形成方法に比較して、図３（ｅ）におけるフォトマスク５３Ｇが、図３（ｅ）に対応する図７（ｅ）におけるフォトマスク１５３Ｇに置き換えられた点が相違する。

フォトマスク１５３Ｇは、フォトマスク５３Ｒ、５３Ｂと同様に、ＩＲフィルタ１３３が形成される位置に開口が形成されている。その結果、以降の工程を示す図７（ｆ）〜図７（ｌ）においては、第１の実施形態では形成されていなかったフィルタ構成層３４Ｇが構成され、フィルタ構成層３４Ｇ上に、フィルタ構成層３４Ｒ、３４Ｂが積層されることになる。

以上の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果が得られる。また、上述のように、ＩＲフィルタ１３３は、全種類のカラーフィルタ３１を構成するフィルタ材料を積層して有することから、第１の実施形態のＩＲフィルタ３３よりも可視光における透過率が低く、ＩＲフィルタとして好適な分光特性を示す。

（サブ画素等の配列）
以上の実施形態において、カラーフィルタ３１及びＩＲフィルタ３３（１３３）は、ストライプ配列、モザイク配列、デルタ配列等の適宜な配列で配列されてよい。以下では、カラーフィルタ３１及びＩＲフィルタ３３の配列の例を説明する。なお、以下の図面では、ＩＲフィルタの配置位置にＳの符号を示すことがある。また、遮光部３５は、カラーフィルタ３１やＩＲフィルタ３３に比較して面積が非常に小さく、及び／又は、遮光部３５は、カラーフィルタ３１及び／又はＩＲフィルタ３３の一部に対して積層的に配置されているものとして、図示は省略する。

図８は、ストライプ配列の例を示しており、図８（ａ）は平面図、図８（ｂ）は図８（ａ）のＶＩＩＩｂ−ＶＩＩＩｂ線における断面図である。

カラーフィルタ３１及びＩＲフィルタ３３は、一方向（図８（ａ）の紙面左右方向）において一定の順番で繰り返し配列されるとともに、上記一方向に直交する方向（図８（ａ）の紙面上下方向）において、同一のカラーフィルタ３１又はＩＲフィルタ３３が連続して配列されている。

ＩＲフィルタ３３は、当該ＩＲフィルタ３３を構成する材料と同一の材料からなるカラーフィルタ３１（図８の例ではカラーフィルタ３１Ｒ、３１Ｂ）に挟まれるとともに、これらのカラーフィルタ３１Ｒ、３１Ｂに対して辺同士が隣接している。従って、フィルタ構成層３４Ｒ及びカラーフィルタ３１Ｒ、フィルタ構成層３４Ｂ及びカラーフィルタ３１Ｂは、平面視において連続（若しくは隣接）することになる。その結果、例えば、画素が微細化されてもパターンの精度が低下することを抑制することができる。また、例えば、フォトマスク５３Ｒ（図３（ｈ））に形成された一の開口によりフィルタ構成層３４Ｒ及びカラーフィルタ３１Ｒとなる部分に露光を行うことなどができ、フォトマスク５３Ｒのパターンを簡素化することができる。

図９は、デルタ配列の例を示しており、図９（ａ）は平面図、図９（ｂ）は図９（ａ）のＩＸｂ−ＩＸｂ線における断面図である。

カラーフィルタ３１及びＩＲフィルタ３３は、一方向（図９（ａ）の紙面左右方向）において一定の順番で繰り返し配列されている。また、その一方向への複数の配列（行）は、当該一方向に直交する方向（図９（ａ）の紙面上下方向）へ１行ずれる毎に、２列ずつ当該一方向にずれている。

この例においても、ＩＲフィルタ３３は、当該ＩＲフィルタ３３を構成する材料と同一の材料からなるカラーフィルタ３１（図９の例ではカラーフィルタ３１Ｒ、３１Ｂ）に挟まれるとともにこれらのカラーフィルタ３１Ｒ、３１Ｂに対して辺同士が隣接している。従って、図８の例と同様に、パターンの精度の低下抑制の効果等を奏する。

図１０は、デルタ配列の他の例を示しており、図１０（ａ）は平面図、図１０（ｂ）は図１０（ａ）のＸｂ−Ｘｂ線における断面図、図１０（ｃ）は図１０（ａ）のＸｃ−Ｘｃ線における断面図、図１０（ｄ）は図１０（ａ）のＸｄ−Ｘｄ線における断面図である。

カラーフィルタ３１及びＩＲフィルタ３３は、一方向（図９（ａ）の紙面左右方向）において一定の順番で繰り返し配列されている。また、その一方向への複数の配列（行）は、当該一方向に直交する方向（図９（ａ）の紙面上下方向）へ１行ずれる毎に、１列ずつ当該一方向に交互に（一方向及び逆方向に）ずれている。

この例においても、ＩＲフィルタ３３は、当該ＩＲフィルタ３３を構成する材料と同一の材料からなるカラーフィルタ３１（図１０の例ではカラーフィルタ３１Ｒ、３１Ｂ）に挟まれるとともに、これらのカラーフィルタ３１Ｒ、３１Ｂに対して辺同士が隣接している。従って、図８及び図９の例と同様に、パターンの精度の低下抑制の効果等を奏する。さらに、一方向（図９（ａ）の紙面左右方向）に交互にずれる構成としたことから、図１０（ｃ）及び図１０（ｄ）に示すように、２色のカラーフィルタ３１（図１０の例では３１Ｂ、３１Ｒ）を構成するフィルタ材料は、図１０（ｃ）及び図１０（ｄ）の紙面上下方向に連続しており、パターンの精度の低下抑制等が一層図られる。

図１１は、他の配列の例を示しており、図１１（ａ）は平面図、図１１（ｂ）は図１１（ａ）のＸＩｂ−ＸＩｂ線における断面図である。

カラーフィルタ３１及びＩＲフィルタ３３は、矩形状に配列されて一画素を構成している。そして、その画素が縦横に配列されている。ＩＲフィルタ３３は、当該ＩＲフィルタ３３を構成する材料と同一の材料からなるカラーフィルタ３１（図１１の例ではカラーフィルタ３１Ｂ）に対して辺同士が隣接している。従って、図８〜図１０の例と同様に、パターンの精度の低下抑制の効果等を奏する。さらに、図１１（ｂ）に示すように、一のカラーフィルタ３１（図１０の例では３１Ｂ）を構成するフィルタ材料は、図１１（ｂ）の紙面左右方向に連続しており、パターンの精度の低下抑制等が一層図られる。

図１２は、他の配列の例を示しており、図１２（ａ）は平面図、図１２（ｂ）は図１２（ａ）のＸＩＩｂ−ＸＩＩｂ線における断面図、図１２（ｃ）は図１２（ａ）のＸＩＩｃ−ＸＩＩｃ線における断面図である。

図１２の例は、図１１の例と同様に、カラーフィルタ３１及びＩＲフィルタ３３が、矩形状に配列されて一画素を構成している。ただし、図１２の例では、ＩＲフィルタ３３は、ＩＲフィルタ３３を構成するフィルタ材料により構成された２種のカラーフィルタ３１（図１２の例では３１Ｒ、３１Ｂ）に対して辺同士が隣接しており、図１１の例よりも、辺同士が隣接する、同一材料により構成されたカラーフィルタ３１が１種類多い。従って、図１１の例よりも更にパターンの精度の低下抑制等が一層図られる。

さらに、図１２の例では、平面視において、一の種類のフィルタ材料（カラーフィルタ３１Ｂのフィルタ材料）の層が、所定方向（図１２（ａ）の紙面左右方向）に長く形成されるとともに、所定方向に直交する方向（図１２（ａ）の紙面上下方向）に複数配列され、他の種類のフィルタ材料（カラーフィルタ３１Ｒのフィルタ材料）の層が、所定方向に直交する方向に長く形成されるとともに、所定方向に複数配列され、互いに重ならない部分によりカラーフィルタ３１Ｒ、３１Ｂが形成され、互いに重なる部分によりＩＲフィルタ３３が形成されており、２種のフィルタ材料の層が画面に亘って長く連続しており、一層のパターンの精度の低下抑制等が図られる。

なお、上述の実施形態や配列例では、カラーフィルタ３１が３種類であるものとして説明したが、カラーフィルタ３１は、２種でも、４種類以上であってもよい。また、カラーフィルタ３１、ＩＲフィルタ、遮光部３５等が設けられない、白色に対応するサブ画素４３Ｗが設けられてもよい。

図１３は、サブ画素４３Ｒ、４３Ｇ、４３Ｂに加えて、白色に対応するサブ画素４３Ｗが設けられた場合の配置例を示しており、図１３（ａ）は平面図、図１３（ｂ）は図１３（ａ）のＸＩＩＩｂ−ＸＩＩＩｂ線における断面図、図１３（ｃ）は図１３（ａ）のＸＩＩＩｃ−ＸＩＩＩｃ線における断面図である。

この配置例では、サブ画素４３Ｒ、４３Ｇ、４３Ｂ、４３Ｗが矩形状に配置されるともに、ＩＲフィルタ３３が２つのサブ画素４３に対して辺同士が隣接するように配置されて一画素が構成され、その画素が縦横に配列されている。ＩＲフィルタ３３が隣接するのは、例えば、ＩＲフィルタ３３を構成するフィルタ材料により構成されたカラーフィルタ３１（図１３の例では３１Ｒ、３１Ｂ）である。

この例でも２種のカラーフィルタ３１と、そのカラーフィルタ３１と同一の材料のフィルタ構成層３４とが連続しており、上述した３種のサブ画素４３が設けられる場合における好適な配置例と同様の効果が得られる。

本発明は、以上の実施形態に限定されず、種々の態様で実施されてよい。

本発明の表示装置は、あらゆる電子機器に適用されてよい。例えば、本発明の表示装置は、携帯電話機、デジタルカメラ、ＰＤＡ、ノートパソコン、ゲーム機、テレビ、カーナビゲーション、ＡＴＭに適用されてよい。

また、本発明の表示装置は、液晶表示装置に限定されず、例えば、有機ＥＬ表示装置であってもよい。また、本発明の表示装置が液晶表示装置である場合には、半透過型又は透過型のものに限定されず、反射型のものであってもよい。

センサは、複数設けられなくてもよく、一つのみ設けられてもよい。複数のセンサが分布して配置される場合には、実施形態のように２次元的に配置されてもよいし、１次元的に配置されてもよい。また、複数のセンサの配列や密度は適宜に設定されてよく、さらには、局部的に配列や密度が変化してもよい。複数のセンサは、画素毎に設けられていなくてもよく、例えば、２〜５個等の複数且つ少数の画素に共通に１つのセンサが設けられるように分布して配置されてもよい。

検出に利用される光は非可視光に限定されず、可視光であってもよい。換言すれば、第１の波長域を可視光の波長域内の一部の波長域とし、第２の波長域を可視光の波長域内の他の波長域としてもよい。また、非可視光は、赤外光に限定されず、例えば、紫外光であってもよい。複数色のカラーフィルタの、第１の波長域内において透過率が高くなる波長域（特定の波長域、第３の波長域、第４の波長域。実施形態では、赤色、緑色、青色に対応する波長域）は、一部が重複していてもよい。

カラーフィルタ及びＩＲフィルタは、適宜な位置に配置されてよく、対向する２枚のガラス基板のうち画面側に配置されるガラス基板に設けられるものに限定されないし、ガラス基板の背面側に配置されるものに限定されない。例えば、ガラス基板の画面側の面にセンサが配置され、その上にＩＲフィルタ等が積層されてもよい。

カラーフィルタやＩＲフィルタの形成方法は、フォトリソグラフィー法に限定されない。形成方法は、印刷法や電着法であってもよい。いずれにせよ、カラーフィルタを構成するフィルタ材料によりＩＲフィルタを形成することにより、材料の種類の削減や製造工程の簡素化等が図られる。

本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置の概略構成を模式的に示す断面図。 図１の液晶表示装置のＩＲフィルタの作用を説明する図。 図１の液晶表示装置のＣＦ基板の形成方法を説明する模式図。 図１の液晶表示装置の効果を説明する図。 本発明の第２の実施形態に係る液晶表示装置の概略構成を模式的に示す断面図。 図５の液晶表示装置のＩＲフィルタの作用を説明する図。 図５の液晶表示装置のＣＦ基板の形成方法を説明する模式図。 図１の液晶表示装置の画素配列の例を示す図。 図１の液晶表示装置の画素配列の他の例を示す図。 図１の液晶表示装置の画素配列の他の例を示す図。 図１の液晶表示装置の画素配列の他の例を示す図。 図１の液晶表示装置の画素配列の他の例を示す図。 本発明の変形例に係る液晶表示装置の画素配列の例を示す図。

符号の説明

１…液晶表示装置（表示装置）、９…ＣＦ基板（カラーフィルタ基板）、１９…主センサ（光電センサ）、３１…カラーフィルタ、３３…ＩＲフィルタ（検出用フィルタ）、５５ａ…画面。

Claims (14)

1. 画面に画像を表示するための光を透過させる複数色のカラーフィルタと、
   前記画面から入射する光を透過させる検出用フィルタと、
   前記検出用フィルタを通して前記画面から入射する光を検出する光センサと、
   を有し、
   前記複数色のカラーフィルタのうち２色以上のカラーフィルタは、第１の波長域内の、当該複数色のカラーフィルタ間で互いに異なる波長域において透過率が高くなり、かつ、前記第１の波長域とは異なる第２の波長域においても透過率が高くなる分光特性を有し、
   前記検出用フィルタは、前記画面内において当該検出用フィルタの所定方向の２辺それぞれにおいて前記カラーフィルタと隣接し、前記２色以上のカラーフィルタをそれぞれ構成するフィルタ材料と同じフィルタ材料を積層して形成されている
   表示装置。
2. 前記検出用フィルタは、前記複数色のカラーフィルタが設けられたカラーフィルタ基板上の前記画面内において、前記複数色のカラーフィルタの配置領域とは異なる領域に複数の前記光センサの配置に対応して設けられている
   請求項１に記載の表示装置。
3. 前記第１の波長域は可視光の波長域であり、
   前記第２の波長域は非可視光の波長域である
   請求項１または２に記載の表示装置。
4. 前記複数色のカラーフィルタは、３色以上設けられ、
   前記検出用フィルタは、２色の前記カラーフィルタを構成するフィルタ材料と同じフィルタ材料のみを積層して有している
   請求項１から３いずれか１項に記載の表示装置。
5. 前記検出用フィルタは、前記複数色のカラーフィルタを構成するフィルタ材料と同じフィルタ材料の全てを積層して有している
   請求項１から３いずれか１項に記載の表示装置。
6. 前記複数色のカラーフィルタは、赤色、緑色、および青色の３色のカラーフィルタからなり、前記検出用フィルタは、その１辺が赤色のカラーフィルタと、他の１辺が青色のカラーフィルタと辺同士が隣接している
   請求項１から５いずれか１項に記載の表示装置。
7. 平面視において、第１の方向に長く形成された一の色の前記フィルタ材料の層が、前記第１の方向と直交する第２の方向に複数配列され、
   平面視において、前記第２の方向に長く形成された他の色の前記フィルタ材料の層が、前記第１の方向に複数配列され、
   前記一の色のフィルタ材料の層と前記他の色のフィルタ材料の層との、互いに重ならない部分により前記カラーフィルタが形成され、互いに重なる部分により前記検出用フィルタが形成されている
   請求項１から６いずれか１項に記載の表示装置。
8. 前記画面から入射する光を遮光する遮光部と、
   前記遮光部の背後に配置され、光を検出可能なノイズ除去用センサと、
   前記光センサの検出値から前記ノイズ除去用センサの検出値に基づく補正値を減算する演算部と、
   を更に有する請求項１から７いずれか１項に記載の表示装置。
9. 第１の色のカラーフィルタ材料により形成された第１の層の上の一部に前記第１の色と異なる第２の色のカラーフィルタ材料により形成された第２の層を積層して前記検出用フィルタが形成されている
   請求項１から８いずれか１項に記載の表示装置。
10. 前記第２の色のカラーフィルタ材料により形成された前記第２の層と連続する層の下の一部に前記第１の色のカラーフィルタ材料により形成された前記第１の層と連続する層を積層して前記検出用フィルタが形成されている
    請求項９に記載の表示装置。
11. 第１の色のカラーフィルタ材料により形成された第１の層の下の一部に前記第１の色と異なる第２の色のカラーフィルタ材料により形成された第２の層を前記第１の層が覆うように積層して前記検出用フィルタが形成されている
    請求項１から５いずれか１項に記載の表示装置。
12. 画面から入射する光を検出可能な表示装置の製造方法であって、
    第１の波長域内の第３の波長域、及び、第１の波長域とは異なる第２の波長域において光の透過率が高くなる第１の色のフィルタ材料の層を形成する第１工程と、
    前記第１の波長域内の前記第３の波長域とは異なる第４の波長域、及び、前記第２の波長域において光の透過率が高くなる第２の色のフィルタ材料の層を、前記第１の色のフィルタ材料の層に対して、一部の領域において重なり、当該一部の領域の所定方向の２辺それぞれに隣接する他の領域において重ならないように形成する第２工程と、
    前記画面から出射する画像を表示するための光を透過させる前記他の領域の間の前記第１の色のフィルタ材料の層と前記第２の色のフィルタ材料の層とが重なる部分の背後に光を検出可能なセンサを配置する第３工程と、
    を有する表示装置の製造方法。
13. 前記第１及び第２工程では、フォトリソグラフィーにより前記第１及び第２の色のフィルタ材料の層を形成する
    請求項１２に記載の表示装置の製造方法。
14. 画面内に配置され、当該画面から出射する画像を表示するための光を透過させる複数色のカラーフィルタの間に前記画面から入射する光を検出可能な光センサが画面内の所定領域に設けられた表示装置の製造方法であって、
    第１の波長域内の第３の波長域、及び、第１の波長域とは異なる第２の波長域において光の透過率が高くなる第１の色のフィルタ材料の層を形成する第１工程と、
    前記第１の波長域内の前記第３の波長域とは異なる第４の波長域、及び、前記第２の波長域において光の透過率が高くなる第２の色のフィルタ材料の層を、前記第１の色のフィルタ材料の層に対して、前記所定領域において重なり、他の領域において重ならないように形成する第２工程と、
    を有する表示装置の製造方法。

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