JP5198474B2 - 表示装置、アクティブマトリクス基板 - Google Patents

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Description

本発明は、画素内に光センサを内蔵した表示パネルを備えた表示装置に関するものである。
従来、画素内に光センサを内蔵した表示パネルを備えた表示装置が提案されている。
上記表示装置において光センサとして、一般的にフォトダイオードが使用される。このフォトダイオードの感度は、一般に、Ｓ（信号）／Ｎ（ノイズ）で示される。つまり、Ｓ／Ｎの値が大きければ感度がよいことになる。
画素内に光センサを内蔵した表示パネルにおいて、光センサの感度を向上させる方法として、例えば特許文献１には、一つの画素内に２つのフォトダイオードを設けることで光電流を増大させてＳ（信号）／Ｎ（ノイズ）を向上させる技術が開示されている。つまり、特許文献１に開示された技術では、フォトダイオードの感度を示すＳ／ＮのうちＳ（信号）を示す光電流を増大させて感度を向上させている。
日本国公開特許公報「特開２００６−３８５７号公報（公開日：２００６年１月５日）」
ところで、上記表示装置において光センサとして使用されるフォトダイオードは、画素内の画素電極における電位変動の影響によるノイズ（電気的ノイズ）を受けやすい。この場合、フォトダイオードの感度を示すＳ／Ｎのうち、分母であるＮ（ノイズ）の値が大きくなるので、感度低下を招くという問題が生じる。
例えば、特許文献１では、フォトダイオードの感度を向上させるために、画素内に２つのフォトダイオードを設けて光電流（Ｓ）を増大させているが、フォトダイオードの数が増えた分、受けるノイズ（Ｎ）も多くなるので、結果として、光センサとしての感度が低下するという問題が生じる。
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、光センサに対して電気的ノイズの影響を小さくして、光センサの感度の低下防止を図ることのできる表示装置を実現することにある。
本発明に係る表示装置は、上記課題を解決するために、画素内に光センサを内蔵した表示パネルを備え、上記光センサを覆う透明電極が設けられ、上記透明電極は、画素内の画素電極と絶縁されていることを特徴としている。
上記の構成によれば、光センサは透明電極によって覆われ、この透明電極が画素電極と絶縁状態にあるので、光センサが画素電極に覆われることはなく、光センサに対して画素電極における電位変動による電気的ノイズが遮断され、光センサには画素電極による電気的ノイズの影響が及ばない。これにより、光センサの感度の低下防止を図ることができ、この結果、従来の光センサ内蔵の表示パネルに比べて光センサの感度向上を図ることができる。
従って、本発明に係る表示装置を光センサタッチパネル内蔵液晶表示装置に適用した場合に、光センサの感度がよいので、ユーザによるタッチ操作においてその認識精度がよくなり、タッチパネルの操作性の向上を図ることができる。
上記の各光センサを覆う透明電極同士が電気的に接続されているのが好ましい。
光センサに対しては画素電極による電気的ノイズ以外にも他の信号や外部からのノイズの影響もあり、この場合、透明電極同士が電気的に接続されることで、他の信号や外部からのノイズの影響を分散させることができ、他の信号や外部からのノイズの影響を受け難くなる。
また、上記透明電極には、所定の電位が印加されるのが好ましい。
透明電極に一定の電位を印加することで、透明電極自体が受ける他の信号や外部からのノイズによる電位変動を抑えることができ、より確実に電気的ノイズの影響を無くすことができる。つまり、この場合、透明電極が光センサを覆っていることによって、透明電極が光センサへのノイズ進入を防止するためのシールド電極として機能する。
上記透明電極同士の接続部分の幅が、接続部分以外の幅よりも狭く形成されていることが好ましい。
この場合、透明電極同士の接続部分は、通常、画素電極を駆動するための配線が設けられているので、この接続部分の透明電極の面積が大きいと、透明電極と配線とによる寄生容量が増大する。このため、接続部分の透明電極の面積はできるだけ小さい方が好ましい。よって、上記のように、透明電極同士の接続部分の幅が、接続部分以外の幅よりも狭く形成されていることで、寄生容量を小さくできる。
また、表示装置が軸対称配向の垂直液晶モードの液晶表示装置の場合、上記のように透明電極の接続部分の幅を狭くすることで、電極形状が表示部と同様の矩形になる。
これにより、該透明電極上の液晶分子の配向を表示部同様に軸対称配向させることができ、液晶分子の配向状態が安定することで表示品位が向上する。
これに対して、透明電極が、上記のように透明電極の接続部分の幅を狭くした、所謂くびれ構造を採用しない場合、液晶分子の配向を画素単位で整えることができず、画素ごとに液晶分子の配向状態が異なることから、反射表示を見るとざらついた表示になる。また、不安定な液晶分子の配向が透過領域に波及した場合、透過表示についてもざらつきが発生する懸念がある。
上記表示パネルは、上記画素電極が形成された基板の画素電極形成面に対向する面に対向電極が設けられた対向基板を備え、上記対向基板の対向電極がＡＣ駆動されるとき、上記透明電極の電位は、上記対向電極の電位の中間値に設定されていることが好ましい。
このように、対向基板の対向電極がＡＣ駆動されるとき、透明電極の電位が上記対向電極の電位の中間値に設定されていることで、例えば、表示装置が液晶表示装置の場合に、透明電極上の液晶にかかる電界が正負極性で同じ大きさとなり、フリッカが発生しないので、安定した表示品位が得られる。
上記表示パネルは、上記画素電極が形成された基板の画素電極形成面に対向する面に対向電極が設けられた対向基板を備え、上記対向基板の対向電極がＤＣ駆動されるとき、上記透明電極の電位は、上記対向電極と同じ電位に設定されていることが好ましい。
このように、対向基板の対向電極がＤＣ駆動されるとき、透明電極の電位が上記対向電極と同じ電位に設定されていることで、例えば、表示装置がノーマリーブラックの液晶表示装置の場合に、透明電極上の液晶に直流成分が掛からないため、透明電極上の液晶の配向が黒表示状態になるので、コントラストの低下を伴わない良好な表示品位が得られる。
また、透明電極上の液晶に直流成分が掛からないことで、イオン性不純物によるシミ等の問題を回避できる。
上記透明電極は、上記画素電極と同一レイヤーに形成されていることが好ましい。
この場合、透明電極と画素電極とを同じ工程で作ることができる。すなわち、透明電極層を形成して、所定のパターンにパターニングすればよい。
従って、表示装置の製造工程を簡略化することができる。
上記光センサの受光部の周縁部を遮光する遮光体が形成されていることが好ましい。
透明電極上の液晶は表示に寄与しない上、その電圧の設定によっては光漏れが生じて表示品位の低下の原因となるが、光センサの受光部の周縁部を遮光する遮光体が形成されていることにより、表示に寄与しない領域からの光漏れを極力少なくすることができるので、表示品位、すなわちコントラストの向上を図ることができる。
さらに、光漏れを少なくするには、遮光体を以下のように設けるのが好ましい。
すなわち、上記遮光体は、上記透明電極に設けられていることが好ましい。
また、上記遮光体は、上記画素電極が形成された基板に対向する対向基板に設けられていることが好ましい。
上記画素電極が形成された基板に対向する対向基板には、上記透明電極と対向する箇所を除いて対向電極が形成されるのが好ましい。
これにより、例えば表示装置が液晶表示装置の場合に、透明電極上の液晶に電圧が印加されることはなく、表示品位の低下を抑えることができる。特に、対向基板の対向電極がＡＣ駆動される場合のように液晶に印加される電圧の極性が常に反転するような場合であっても、透明電極上の液晶には電圧が印加されないので、表示に影響を与えることはなく、液晶に掛かる電解が変動することによるフリッカの発生を防ぐという効果を奏する。
本発明の表示装置は、同一画素内で透過部と反射部を有し、画素電極が形成された基板に対向する対向基板において上記透過部と反射部とにおけるセル厚制御が行われている半透過型表示装置であって、上記画素内に光センサを内蔵し、上記光センサを覆う透明電極が設けられ、上記透明電極は、画素内の画素電極と絶縁され、上記対向基板の上記透明電極に対応する位置にセル厚制御用の透明レジストが形成されていることを特徴としている。
上記の構成によれば、半透過型の表示装置において、光センサは透明電極によって覆われ、この透明電極が画素電極と絶縁状態にあるので、光センサが画素電極に覆われることはなく、光センサに対して画素電極における電位変動による電気的ノイズが遮断され、光センサには画素電極による電気的ノイズの影響が及ばない。これにより、光センサの感度の低下防止を図ることができ、この結果、従来の光センサ内蔵の表示パネルに比べて光センサの感度向上を図ることができる。
従って、本発明に係る表示装置を光センサタッチパネル内蔵液晶表示装置に適用した場合に、光センサの感度がよいので、ユーザによるタッチ操作においてその認識精度がよくなり、タッチパネルの操作性の向上を図ることができる。
対向基板の光センサに対応する位置では、光センサの感度向上のためにカラーフィルタ層を形成しない場合があるが、この場合カラーフィルタ層に段差が生じてしまう。この段差部において光漏れが起こったり、また対向電極がこの段差部において膜厚が薄くなったり、切れてしまうことがある。この段差部を反射部のセル厚を制御している透明レジストで覆うことで、上記の問題が発生しなくなる。また、上記透明電極上の液晶部の厚みが反射部と同じになり、反射部と同様の見栄えの制御が可能となる。
本発明の一実施の形態に係る液晶表示装置の平面図である。 図１に示す液晶表示装置の概略断面図である。 本発明の他の実施の形態に係る液晶表示装置の平面図である。 本発明のさらに他の実施の形態に係る液晶表示装置の概略断面図である。 本発明のさらに他の実施の形態に係る液晶表示装置の概略断面図である。 本発明のさらに他の実施の形態に係る液晶表示装置の概略断面図である。 本発明の液晶表示装置の比較例を示す平面図である。
本発明の一実施形態について説明すれば以下の通りである。なお、本実施の形態では、本発明の表示装置を、光センサタッチパネル内蔵の液晶表示装置に適用した例について説明する。
本実施の形態に係る液晶表示装置の全体構成について、図１及び図２を参照しながら以下に説明する。
図１は、本実施の形態に係る液晶表示装置の平面図である。なお、図１では、説明の便宜上、アクティブマトリクス基板（以下、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）アレイ基板と称する）側のみを記載し、液晶及び対向基板については省略している。
図２は、図１に示す液晶表示装置のＡ−Ａ線矢視断面図である。
なお、図２では、ＴＦＴアレイ基板に加えて、液晶及び対向基板についても図示している。すなわち、図２に示すように、本実施の形態に係る液晶表示装置１１は、ＴＦＴアレイ基板１００と、このＴＦＴアレイ基板１００に対向する対向基板２００との間に液晶層３００を挟持した構成である。
まず、ＴＦＴアレイ基板１００について説明する。
上記ＴＦＴアレイ基板１００は、図１に示すように、画素電極１０６及びフォトセンサ素子１０７を備えている。
上記画素電極１０６及びフォトセンサ素子１０７は、図示しない絶縁基板上に、マトリクス状に配されており、一つの画素電極１０６と一つのフォトセンサ素子１０７によって一つの画素を構成している。つまり、ＴＦＴアレイ基板１００は、一つの画素内に、一つの画素電極１０６の他に、一つのフォトセンサ素子１０７を内蔵した構成となっている。
すなわち、上記画素電極１０６は、ソースバスライン１０１と、このソースバスライン１０１に直交するゲートバスライン１０２との交差部に形成されたＴＦＴ１０４のドレイン電極１１２とコンタクトホール１１３を介して電気的に接続されている。
上記ドレイン電極１１２は、シリコン層１１０と電気的に接続されている。
上記ゲートバスライン１０２と略平行に、ＣＳバスライン１０３とフォトセンサ用配線１０９とが形成されている。
上記ＣＳバスライン１０３は、各画素毎にＣＳ電極１０５を形成し、このＣＳ電極１０と上記シリコン層１１０とで補助容量を構成している。
上記フォトセンサ用配線１０９は、上記ゲートバスライン１０２に沿って形成される画素電極１０６と画素電極１０６との間に形成された上記フォトセンサ素子１０７とフォトセンサ素子１０７と接続されたＴＦＴからなるセンシング回路を制御する信号を伝送する配線である。
上記フォトセンサ素子１０７は、光を受光して電流に変換する光電変換素子であり、例えばフォトダイオードからなり、受光した光の量に応じた量の電流を上記フォトセンサ用配線１０９に供給するようになっている。これにより、画素毎に、受光量を検出することが可能となる。
上記フォトセンサ素子１０７の上方には、透明電極からなる透明シールド電極１０８が形成されている。この透明シールド電極１０８は、フォトセンサ素子１０７に対して、画素電極１０６における電位変動等によって生じるノイズの影響を抑制する機能を果たすようになっている。
上記透明シールド電極１０８は、隣接するフォトセンサ素子１０７を覆うように、フォトセンサ用配線１０９に沿って一体的に形成された透明電極からなっている。この透明シールド電極１０８は、図示しない電源に接続されており、所定の電位が常に印加されるようになっている。
上記構成のＴＦＴアレイ基板１００は、図２に示すように、液晶層３００に接する同一面に、上述の画素電極１０６及び透明シールド電極１０８が形成されている。これにより、画素電極１０６と透明シールド電極１０８とは同一レイヤー、すなわち一つの透明電極層をパターンニングして得るようにできる。この場合、画素電極１０６と透明シールド電極１０８とを同じ工程で製造することができるので、製造工程の簡略化を図ることができる。
なお、製造工程の簡略化という観点からは、上記のように、画素電極１０６と透明シールド電極１０８とは同一レイヤーで形成するのが好ましいが、フォトセンサ素子１０７に対してノイズをシールドするという観点からは、画素電極１０６と透明シールド電極１０８とを同一レイヤーで形成する必要はなく、異なるレイヤーで形成するようにしてもよい。
上記ＴＦＴアレイ基板１００は、上記画素電極１０６及び透明シールド電極１０８の形成面に対向する最下層にある絶縁性基板（図示せず）上にパターニングされたシリコン層１１０を覆うように、第１絶縁膜１１１ａが積層され、この第１絶縁膜１１１ａ上に、各配線（ゲートバスライン１０２、フォトセンサ用配線１０９）及びＣＳ電極１０５とが形成されている。さらに、上記の各配線及びＣＳ電極１０５を覆うように、第２絶縁膜１１１ｂが積層されている。
上記第２絶縁膜１１１ｂ上にはＴＦＴ１０４を構成するドレイン電極１１２が形成されている。このドレイン電極１１２は、上記第１絶縁膜１１１ａ及び第２絶縁膜１１１ｂに形成されたコンタクトホール１１１ｄを介して、上記画素電極１０６の直下に存在するシリコン層１１０と電気的に接続されている。
さらに、上記第２絶縁膜１１１ｂ上には、ドレイン電極１１２を覆うように、第３絶縁膜１１１ｃが積層されている。
上記第３絶縁膜１１１ｃ上には、上述した画素電極１０６及び透明シールド電極１０８が形成されている。この画素電極１０６は、第３絶縁膜１１１ｃに形成されたコンタクトホール１１３を介してドレイン電極１１２に電気的に接続されている。
次に、対向基板２００について説明する。
上記対向基板２００は、図２に示すように、最表面には図示しない透明な絶縁性基板が配され、その絶縁性基板上にカラーフィルタ層２０１が形成されている。このカラーフィルタ層２０１は、ＴＦＴアレイ基板１００の各画素に対応するようにＲＧＢ設定されている。
また、上記カラーフィルタ層２０１は、上記ＴＦＴアレイ基板１００のフォトセンサ素子１０７に相当する部分に開口部２０１ａが形成されている。
さらに、上記カラーフィルタ層２０１の液晶層３００側の面には、ＴＦＴアレイ基板１００の画素電極１０６と対向する位置に対向電極２０２が形成されている。
なお、図１において図示していないが、対向基板２００には、液晶層３００側の対向電極２０２上に液晶の配向を制御するための配向膜が形成されており、同じく、ＴＦＴアレイ基板１００の画素電極１０６及び透明シールド電極１０８上にも液晶の配向を制御するための配向膜が形成されている。
ところで、液晶層３００に使用する液晶としては、視野角、コントラストの面からＣＰＡ配向等の垂直配向の液晶を使用する場合があるが、透明シールド電極１０８上の液晶分子の配向が制御できないため、画素ごとに液晶分子の配向状態が異なり、反射で表示を確認するとざらついて見える。また、このような液晶分子の配向の不均一は画素電極１０６上の液晶分子にまで波及し、透過表示不良になる虞がある。
そこで、透明シールド電極１０８におけるシールド機能を維持しつつ、当該透明シールド電極１０８上の液晶分子の配向乱れを抑制する方法として、例えば図３に示すように、透明シールド電極１０８のソースバスライン１０１と交差する領域１０８ａの幅をフォトセンサ素子１０７を覆っている領域１０８ｂの幅よりも狭くすることが考えられる。
図３に示すように、透明シールド電極１０８の幅を一部狭くしたくびれ形状にすることで、フォトセンサ素子１０７上の透明シールド電極１０８が矩形状になり、各々の矩形状の透明シールド電極１０８上において液晶分子を軸対称配向させることができ、液晶分子の配向を全画素均一に整えることができる。この結果、透明シールド電極１０８上の配向異常に起因する反射ザラツキを解消できる。かつ、透明シールド電極１０８上の液晶分子の配向乱れが画素電極１０６上の液晶分子に及ぼす配向乱れの影響を無くすことができるので、液晶表示品位の低下を抑えることが可能となる。
なお、透明シールド電極１０８とソースバスライン１０１との交差部において、寄生容量が大きくなり、ソースバスライン１０１の電位変動の影響で当該透明シールド電極１０８の電位が変動してノイズの要因となる虞がある。しかしながら、図３に示すように、透明シールド電極１０８の上記ソースバスライン１０１との交差部をくびれ形状にすることで、当該交差部における面積を小さくできるので、寄生容量を小さくできる。このため、ソースバスライン１０１の電位変動が透明シールド電極１０８に与える影響が小さくなるので、当該透明シールド電極１０８の電位が振れにくくなる。
上記のくびれ部における透明シールド電極１０８の幅は、１０μｍ以下にするのが好ましい。
垂直配向の液晶を使用する場合、上記のように透明シールド電極１０８を矩形状にすることで液晶分子の配向を安定させることができるが、より矩形状にするためにはくびれ部の幅を狭くすることになる。
図７は、本願発明の液晶表示装置１１に対する比較例を示す図である。
図７に示す液晶表示装置１１００は、画素内のフォトセンサ素子１１０７が透明電極である画素電極１１０６によって覆われている以外、図１に示す液晶表示装置１１と同じ構成である。但し、部材番号はそれぞれ１０００番台に変更しているが、機能は同じである。例えば、ソースバスライン１１０１は、ソースバスライン１０１に相当し、ゲートバスライン１１０２は、ゲートバスライン１０２に相当し、ＣＳバスライン１１０３は、ＣＳバスライン１０３に相当し、ＴＦＴ１１０４は、ＴＦＴ１０４に相当し、ＣＳ電極１１０５は、ＣＳ電極１０５に相当し、画素電極１１０６は、画素電極１０６に相当し、フォトセンサ素子１１０７は、フォトセンサ素子１０７に相当している。
図７に示すように、画素内のフォトセンサ素子１１０７が透明電極である画素電極１１０６によって覆われている場合、フォトセンサ素子１１０７は画素電極１１０６の電位変動によるノイズの影響を受けやすい。このため、フォトセンサ素子１１０７の感度を示すＳ／ＮのＮ（ノイズ）成分が大きくなるので、フォトセンサ素子１１０７の感度が低下する。
これに対して、本実施の形態に係る液晶表示装置１１は、図１に示すように、ＴＦＴアレイ基板１００においてフォトセンサ素子１０７の上部に透明シールド電極１０８が、画素電極１０６と絶縁状態で形成されているので、該画素電極１０６の電位変動が透明シールド電極１０８によってフォトセンサ素子１０７に伝わることがない。つまり、フォトセンサ素子１０７は、画素電極１０６の電位変動によるノイズの影響を受けないようになる。
しかも、透明シールド電極１０８は、隣接するフォトセンサ素子１０７を全て覆うようにして一体的に形成された透明電極からなり、該透明電極に所定の電位が印加されているので、画素電極１０６の電位変動によるノイズの影響を確実に抑えることができる。
次に、透明シールド電極１０８を設けた液晶表示装置において、コントラストを考慮した液晶表示装置について以下に説明する。
図４は、本発明の他の実施の形態に係る液晶表示装置２１の概略断面図である。なお、液晶表示装置２１は、図１に示す液晶表示装置１１と殆ど同じ構成であるが、フォトセンサ素子１０７の近傍に遮光体を設けた点で異なる。
すなわち、液晶表示装置２１では、図４に示すように、ＴＦＴアレイ基板１００の透明シールド電極１０８の上面に、対向基板２００のカラーフィルタ層２０１における開口部２０１ａの口幅よりも小さくフォトセンサ素子１０７の受光部の幅よりも大きい開口幅の開口１２１ａを有する遮光体１２１が形成されている。これにより、バックライト（図示せず）からの照射光が透明シールド電極１０８を透過する一部の光を遮断することが可能となる。
また、図４に示す液晶表示装置２１では、ＴＦＴアレイ基板１００において、フォトセンサ素子１０７を構成するシリコン層１１０の直下に下層遮光体１２２が形成されている。この下層遮光体１２２とシリコン層１１０との間には第４絶縁膜１１１ｅが設けられている。
上記の下層遮光体１２２は、フォトセンサ素子１０７を構成するシリコン層１１０の大きさよりも大きく、且つ画素電極１０６に影響を与えない程度の大きさに形成される。
この下層遮光体１２２はバックライト（図示せず）からの照射光がフォトセンサ素子１０７にあたるのを防ぐ働きがあるが、この下層遮光体１２２と上記透明シールド電極１０８上の遮光体１２１との組み合わせにより、バックライト（図示せず）からの照射光が透明シールド電極１０８を透過するのを防止することが可能となる。
以上のことから、図４に示す液晶表示装置２１によれば、表示に寄与しない透明シールド電極１０８領域からの光漏れを極力少なくできるので、コントラストの低下を防止することができる。
なお、図４に示す液晶表示装置２１の構成によっても十分にコントラストの低下を防止することが可能であるものの、ＴＦＴアレイ基板１００側から出射されるバックライトからの光が出射角度によって、透明シールド電極１０８上から出射され、コントラストの低下を招く虞がある。またバックライト（図示せず）からの光が透明シールド電極１０８端部周辺の液晶分子の配向乱れによって、透明シールド電極１０８端部周辺から出射され、コントラストの低下を招く虞がある。
そこで、対向基板２００にも、ＴＦＴアレイ基板１００と同様に、光を遮断する遮光体を形成することが考えられる。
例えば、図５は、ＴＦＴアレイ基板１００に加えて、対向基板２００側にも遮光体２１１を設けた例を示す液晶表示装置３１の概略断面図である。なお、液晶表示装置３１は、図４に示す液晶表示装置２１とほぼ同じ構成であるが、対向基板２００の構造が少し異なる。
すなわち、対向基板２００は、図５に示すように、対向電極２０２がＴＦＴアレイ基板１００の透明シールド電極１０８に一部重畳するように延設され、さらに、該対向電極２０２の延設部分を覆うように、遮光層２１１が形成された構造となっている。
上記遮光層２１１は、カラーフィルタ層２０１の開口部２０１ａの開口領域よりも狭い開口領域の開口部２１１ａを有している。この遮光層２１１の開口部２１１ａの開口領域はできるだけ小さいことが好ましいが、ＴＦＴアレイ基板１００のフォトセンサ素子１０７に外部からの光を入射させる必要があるので、当該フォトセンサ素子１０７に光が適切に入射できる大きさを確保する必要がある。
上記構成の液晶表示装置３１によれば、ＴＦＴアレイ基板１００の透明シールド電極１０８領域からの光の漏れを抑制し、且つ、対向基板２００のカラーフィルタ層２０１の開口部２０１ａ付近からの光の漏れを抑制できるので、コントラストの低下を確実に抑制することができ、この結果、表示品位を向上させることができる。
以上のように、上記構成の液晶表示装置１１，２１，３１では、対向基板２００の対向電極２０２の駆動方式については特に限定していないが、例えば対向電極２０２がＡＣ駆動する場合には、ＴＦＴアレイ基板１００上の透明シールド電極１０８の電位を、上記対向電極２０２の電位の中間値に設定されていることが好ましい。
このように、対向基板２００の対向電極２０２がＡＣ駆動されるとき、透明シールド電極１０８の電位が上記対向電極２０２の電位の中間値に設定されていることで、例えば、透明シールド電極１０８上の液晶にかかる電界が正負極性で同じ大きさとなり、フリッカが発生しないので、安定した表示品位が得られる。
また、上記対向電極２０２がＤＣ駆動する場合には、上記透明シールド電極１０８の電位を、上記対向電極２０２と同じ電位に設定されていることが好ましい。この場合、透明シールド電極１０８と対向電極２０２とを電気的に接続することで、透明シールド電極１０８と対向電極２０２とを同電位にするようにしてもよい。
このように、対向基板２００の対向電極２０２がＤＣ駆動されるとき、透明シールド電極１０８の電位が上記対向電極２０２と同じ電位に設定されていることで、例えば、ノーマリーブラックの液晶表示装置の場合に、透明シールド電極１０８上の液晶に直流成分が掛からないため、透明シールド電極１０８上の液晶の配向が黒表示状態になるので、コントラストの低下を伴わない良好な表示品位が得られる。
また、透明シールド電極１０８上の液晶に直流成分が掛からないことで、イオン性不純物によるシミ等の問題を回避できる。
以上説明した液晶表示装置１１，２１，３１は、何れも透過型の液晶表示装置であるが、本発明は、これら透過型の液晶表示装置以外にも、半透過型の液晶表示装置にも適用することができる。
例えば、図６は、本発明を半透過型の液晶表示装置４１に適用した場合の概略断面図である。
上記液晶表示装置４１は、図６に示すように、ＴＦＴアレイ基板１００の基本構成については図４または図５に示したＴＦＴアレイ基板１００と同じ構成であるものの、画素電極１０６の一部に反射電極１３１が形成されている点で異なる。また、対向基板２００においては、カラーフィルタ層２０１の構成については、図２に示す液晶表示装置１１と同じであるものの、対向電極２０２の構成が異なる。
図６に示す液晶表示装置４１では、液晶層３００の厚みが画素電極１０６上の透過領域１０６ａと反射領域１０６ｂとで異なる。通常、透過領域１０６ａに対応する液晶層３００の厚みは、反射領域１０６ｂに対応する液晶層３００の厚みよりも厚くなっている。具体的には、透過領域１０６ａに対応する液晶層３００の厚みは、反射領域１０６ｂに対応する液晶層３００の厚みの約２倍の厚みに設定されている。この液晶層３００の厚みの差は透明レジスト２２１によって形成されている。さらに、カラーフィルタ層２０１の開口部２０１ａを透明レジスト２２１にて埋めるように、透明シールド電極１０８上にも透明レジスト２２１を形成している。
このとき、カラーフィルタ層２０１に生じる段差を無くすことができ、これにより、カラーフィルタ層２０１の段差部において生じる光漏れを防止したり、また対向電極２００がこの段差部において膜厚が薄くなったり、切れてしまうことを防止できる。
さらに、透明シールド電極１０８上のセルギャップを反射領域１０６ｂと同じに保つことができ、透明シールド電極１０８上の見栄えを反射電極１３１上と同様に制御することが可能になる。
以上のように、本実施の形態に係る液晶表示装置１１，２１，３１，４１は、何れも、画素内に光センサであるフォトセンサ素子１０７を内蔵した表示パネルを備え、上記フォトセンサ素子１０７を覆う透明シールド電極１０８が設けられ、上記透明シールド電極１０８は、画素内の画素電極１０６と絶縁されている構成となっている。
上記の構成によれば、フォトセンサ素子１０７は透明シールド電極１０８によって覆われ、この透明シールド電極１０８が画素電極１０６と絶縁状態にあるので、フォトセンサ素子１０７が画素電極１０６に覆われることはなく、フォトセンサ素子１０７に対して画素電極１０６における電位変動による電気的ノイズが遮断され、フォトセンサ素子１０７には画素電極１０６による電気的ノイズの影響が及ばない。これにより、フォトセンサ素子１０７の感度の低下防止を図ることができ、この結果、従来の光センサ内蔵の表示パネルに比べて光センサであるフォトセンサ素子１０７の感度向上を図ることができる。
従って、上記構成の液晶表示装置１１，２１，３１，４１を光センサタッチパネル内蔵液晶表示装置に適用した場合に、光センサの感度がよいので、ユーザによるタッチ操作においてその認識精度がよくなり、タッチパネルの操作性の向上を図ることができる。
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
 産業上の利用の可能性
画素内に光センサを備えた表示装置一般に適用でき、特に、光センサタッチパネル内蔵液晶表示パネル、光センサスキャナ機能内蔵液晶表示パネルのような光センサの感度向上が求められている表示装置に適用できる。

Claims (22)

  1. 画素内に光センサを内蔵した表示パネルを備え、
    上記光センサを覆う透明電極が設けられ、
    上記透明電極は、画素内の画素電極と絶縁されており、
    上記画素電極は、上記光センサを覆わないように形成されていることを特徴とする表示装置。
  2. 上記の各光センサを覆う透明電極の隣接するもの同士が電気的に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
  3. 上記透明電極同士の接続部分の幅が、接続部分以外の幅よりも狭く形成し、該接続部分の幅が１０μｍ以下であることを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
  4. 上記透明電極には、所定の電位が印加されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の表示装置。
  5. 上記表示パネルは、上記画素電極が形成された基板の画素電極形成面に対向する面に対向電極が設けられた対向基板を備え、
    上記対向基板の対向電極がＡＣ駆動されるとき、
    上記透明電極の電位は、上記対向電極の電位の中間値に設定されていることを特徴とする請求項４に記載の表示装置。
  6. 上記表示パネルは、上記画素電極が形成された基板の画素電極形成面に対向する面に対向電極が設けられた対向基板を備え、
    上記対向基板の対向電極がＤＣ駆動されるとき、
    上記透明電極の電位は、上記対向電極と同じ電位に設定されていることを特徴とする請求項４に記載の表示装置。
  7. 上記透明電極は、上記画素電極と同一レイヤーに形成されていることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の表示装置。
  8. 上記光センサの受光部の周縁部を遮光する遮光体が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
  9. 上記遮光体は、上記透明電極に設けられていることを特徴とする請求項８に記載の表示装置。
  10. 上記遮光体は、上記画素電極が形成された基板に対向する対向基板に設けられていることを特徴とする請求項８または９に記載の表示装置。
  11. 上記画素電極が形成された基板に対向する対向基板には、上記透明電極と対向する箇所を除いて対向電極が形成されていることを特徴とする請求項１〜１０の何れか１項に記載の表示装置。
  12. 同一画素内で透過部と反射部を有し、画素電極が形成された基板に対向する対向基板において透明レジストにて上記透過部と反射部とのセル厚制御が行われている半透過型表示装置において、
    上記画素内に光センサを内蔵し、
    上記光センサを覆う透明電極が設けられ、
    上記透明電極は、画素内の画素電極と絶縁され、
    上記対向基板の上記透明電極に対応する位置にセル厚制御用の透明レジストが形成されていることを特徴とする表示装置。
  13. マトリクス状に配された画素を、それぞれ独立して駆動するためのスイッチング素子を有するアクティブマトリクス基板において、
    上記画素内に光センサを内蔵し、
    上記光センサを覆う透明電極が設けられ、
    上記透明電極は、画素内の画素電極と絶縁されており、
    上記画素電極は、上記光センサを覆わないように形成されていることを特徴とするアクティブマトリクス基板。
  14. 画素内に光センサを内蔵した表示パネルを備え、
    上記光センサを覆う透明電極が設けられ、
    上記透明電極は、画素内の画素電極と絶縁されており、
    上記の各光センサを覆う透明電極の隣接するもの同士が電気的に接続され、
    上記透明電極同士の接続部分の幅が、接続部分以外の幅よりも狭く形成し、該接続部分の幅が１０μｍ以下であることを特徴とする表示装置。
  15. 上記透明電極には、所定の電位が印加されていることを特徴とする請求項１４に記載の表示装置。
  16. 画素内に光センサを内蔵した表示パネルを備え、
    上記光センサを覆う透明電極が設けられ、
    上記透明電極は、画素内の画素電極と絶縁されており、
    上記表示パネルは、上記画素電極が形成された基板の画素電極形成面に対向する面に対向電極が設けられた対向基板を備え、
    上記対向基板の対向電極がＡＣ駆動されるとき、
    上記透明電極の電位は、上記対向電極の電位の中間値に設定されていることを特徴とする表示装置。
  17. 画素内に光センサを内蔵した表示パネルを備え、
    上記光センサを覆う透明電極が設けられ、
    上記透明電極は、画素内の画素電極と絶縁されており、
    上記表示パネルは、上記画素電極が形成された基板の画素電極形成面に対向する面に対向電極が設けられた対向基板を備え、
    上記対向基板の対向電極がＤＣ駆動されるとき、
    上記透明電極の電位は、上記対向電極と同じ電位に設定されていることを特徴とする表示装置。
  18. 画素内に光センサを内蔵した表示パネルを備え、
    上記光センサを覆う透明電極が設けられ、
    上記透明電極は、画素内の画素電極と絶縁されており、
    上記光センサの受光部の周縁部を遮光する遮光体が形成されていることを特徴とする表示装置。
  19. 上記遮光体は、上記透明電極に設けられていることを特徴とする請求項１８に記載の表示装置。
  20. 上記遮光体は、上記画素電極が形成された基板に対向する対向基板に設けられていることを特徴とする請求項１８または１９に記載の表示装置。
  21. 上記画素電極が形成された基板に対向する対向基板には、上記透明電極と対向する箇所を除いて対向電極が形成されていることを特徴とする請求項１〜１０、１４〜２０の何れか１項に記載の表示装置。
  22. 画素内に光センサを内蔵した表示パネルを備え、
    上記光センサを覆う透明電極が設けられ、
    上記透明電極は、画素内の画素電極と絶縁されており、
    上記画素電極が形成された基板に対向する対向基板には、上記透明電極と対向する箇所を除いて対向電極が形成されていることを特徴とする表示装置。
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