JP5290427B2 - エリアセンサ、およびエリアセンサ付液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、光センサ素子を備え、外部からの入力位置を検出するエリアセンサ、および、このようなエリアセンサを内蔵した液晶表示装置に関するものである。

液晶表示装置などの表示装置の中には、可視光を出射する入力用のペンでパネル表面を触れると、その触れた位置および色情報を検出することのできるタッチパネル（エリアセンサ）機能を備えたタッチパネル一体型の表示装置が開発されている。

例えば特許文献１には、光センサ素子としてＣＭＯＳ構造を有するイメージセンサを用いて、異なる波長の光を発する光源や物体を識別する撮像装置が開示されている。特許文献１に開示された撮像装置では、各画素に所定の配列でカラーフィルタを配置した画素アレイ部からの画素信号の読み出し時に、特定の光透過性を持つカラーフィルタの画素を選択的に読み出し、その信号強度を判定することで、光源や物体から発する光の色を判定している。

日本国公開特許公報「特開２００５−２７８０３８号（２００５年１０月６日公開）」

しかしながら、ＣＭＯＳ構造を有する光センサ素子の製造は、極めて微細な加工が要求される。それゆえ、特許文献１に記載のイメージセンサは、液晶表示装置の液晶パネル内に内蔵し、タッチパネル機能を有する表示装置として利用するのには不向きである。

そこで、入力ペンの位置および色情報を検出することのできるタッチパネル（エリアセンサ）機能を備えたタッチパネル一体型表示装置では、色情報の検出（カラー認識）を行うために、以下の構成が提案されている。

（１）液晶パネルの各画素領域に、単に、赤色光、青色光、および緑色光それぞれを検知する３つのエリアセンサを設けた構成。

（２）エリアセンサが受光する可視光を、赤色光、青色光、および緑色光に分解し、個別にセンシング処理した後、センシング処理したデータを合成する機構を有する構成。

タッチパネル一体型表示装置では、液晶パネルによる表示性能（開口率）との兼ね合いから、エリアセンサの配置の制限がある。また、タッチパネル一体型表示装置のエリアセンサでは、アモルファスシリコン結晶を材料とした光センサ素子が用いられており、この光センサ素子の性能によって、装置の小型化の制限がある。

このようなタッチパネル一体型表示装置の設計上の制限を考えると、上記（１）の構成では、エリアセンサの密度が大きくなり、液晶パネル内でエリアセンサを形成することが困難であるという問題がある。また、上記（２）の構成では、機構が液晶パネルに納まらないという問題がある。

また、液晶パネルプロセスのデザインルールは、数μｍであり、ＩＣなどの半導体素子プロセスのデザインルール（５０〜１００ｎｍ）と比較して大きい。

このようなタッチパネル一体型表示装置におけるデザインルールの制約を考えると、上記（１）の構成では、液晶パネルと同一プロセスで形成できるアモルファスシリコンやポリシリコンにより、エリアセンサの受光素子を形成した場合、液晶デバイスの占有面積が大きくなる。また、結晶性能の差により、受光素子のサイズが大きくなる傾向になる。

このため、特許文献１に記載のイメージセンサを液晶表示装置の液晶パネル内に内蔵した場合、液晶パネルの透過率を大きく下げるか、あるいは、エリアセンサの解像度を下げる必要がある。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、センサ密度を小さくして、検出対象面に入射する可視光の色情報の検出（カラー認識）および入力位置の検出を一括して行うことができるエリアセンサおよびそれを備えた液晶表示装置を実現することにある。

本発明のエリアセンサは、上記の課題を解決するために、検出対象面上の可視光の入力画像を検知することで、上記可視光の色情報および入力位置を検出するエリアセンサであって、赤色、青色、および緑色のうち２原色で構成される第１の組み合わせにおける原色光の強度を検知する光センサ素子を含む第１のセンサと、赤色、青色、および緑色のうち、上記第１の組み合わせと異なる２原色で構成される第２の組み合わせにおける原色光の強度を検知する光センサ素子を含む第２のセンサとを有し、上記第１および第２のセンサそれぞれが、検出対象面上の可視光の入力画像を検知することで、色情報および入力位置を検出する位置検出部を備えていることを特徴としている。

ここで、上記色情報とは、検出対象面から入射する光の色に関する情報のことである。つまり、検出対象面から入射する光が、どのような波長帯に含まれる光であるかという情報である。

本発明のエリアセンサは、赤色、青色、および緑色のうちの２原色で構成される第１の組み合わせにおける原色光の強度を検知する光センサ素子を含む第１のセンサと、赤色、青色、および緑色のうち、上記第１の組み合わせと異なる２原色で構成される第２の組み合わせにおける原色光の強度を検知する光センサ素子を含む第２のセンサという、検知する可視光の波長領域が互いに異なる２種類のセンサを含んで構成されている。

つまり、上記第１のセンサは、上記第１の組み合わせを構成する２原色の分光透過特性に対応する光の強度を検知することができ、上記第２のセンサは、上記第２の組み合わせを構成する２原色の分光透過特性に対応する光の強度を検知することができる。このように、上記第１のセンサと上記第２のセンサとは、互いに異なる色（すなわち、互いに異なる波長領域の光）の強度を検知することができる。

上記の構成によれば、このように検知する可視光の波長領域が互いに異なる第１および第２のセンサによって、検出対象面上の可視光の入力画像をそれぞれ検知することができる。そして、第１のセンサから得られる可視光の入力画像と、第２のセンサから得られる可視光の入力画像とから、可視光の色情報および入力位置を検出している。

このように、上記の構成によれば、検知する可視光の波長領域が互いに異なる第１および第２のセンサという２種類のセンサをそれぞれ用いて、検出対象面に入力された可視光の色情報および入力位置の一括検出を行うことができるので、単に１画素毎に３原色の各原色光を検知する３つのセンサが配されたエリアセンサ（上記（１）の構成）と比較して、センサ密度を小さくすることができる。

本発明の液晶表示装置は、上記の課題を解決するために、アクティブマトリクス基板と対向基板との間に液晶層が配置されている液晶パネルを備え、該液晶パネルが、検出対象面上の可視光の入力画像を検知することで、上記可視光の色情報および入力位置を検出するエリアセンサ機能を有している液晶表示装置において、赤色、青色、および緑色のうち２原色で構成される第１の組み合わせにおける原色光の強度を検知する光センサ素子を含む第１のセンサと、赤色、青色、および緑色のうち、上記第１の組み合わせと異なる２原色で構成される第２の組み合わせにおける原色光の強度を検知する光センサ素子を含む第２のセンサとを有し、上記第１および第２のセンサそれぞれが、パネル表面上の可視光の入力画像を検知することで、色情報および入力位置を検出する位置検出部を備えていることを特徴としている。

本発明の液晶表示装置の位置検出部は、赤色、青色、および緑色のうち２原色で構成される第１の組み合わせにおける原色光の強度を検知する光センサ素子を含む第１のセンサと、赤色、青色、および緑色のうち、上記第１の組み合わせと異なる２原色で構成される第２の組み合わせにおける原色光の強度を検知する光センサ素子を含む第２のセンサという、検知する可視光の波長領域が互いに異なる２種類のセンサを含んで構成されている。

上記の構成によれば、このように検知する可視光の波長領域が互いに異なる第１および第２のセンサによって、検出対象面上の可視光の入力画像をそれぞれ検知することができる。そして、第１のセンサから得られる可視光の入力画像と、第２のセンサから得られる可視光の入力画像とから、可視光の色情報および入力位置を検出している。

このように、上記の構成によれば、検知する可視光の波長領域が互いに異なる第１および第２のセンサという２種類のセンサをそれぞれ用いて、検出対象面に入力された可視光の色情報および入力位置の一括検出を行うことができるので、単に１画素毎に３原色の各原色光を検知する３つのセンサが配されたエリアセンサ（上記（１）の構成）と比較して、センサ密度を小さくすることができる。

本発明のエリアセンサによれば、検知する可視光の波長領域が互いに異なる第１および第２のセンサという２種類のセンサをそれぞれ用いて、検出対象面に入力された可視光の色情報および入力位置の一括検出を行うことができるので、単に１画素毎に３原色の各原色光を検知する３つのセンサが配されたエリアセンサ（上記（１）の構成）と比較して、センサ密度を小さくすることができる。

また、本発明の液晶表示装置によれば、検知する可視光の波長領域が互いに異なる第１および第２のセンサという２種類のセンサをそれぞれ用いて、検出対象面に入力された可視光の色情報および入力位置の一括検出を行うことができるので、単に１画素毎に３原色の各原色光を検知する３つのセンサが配されたエリアセンサ（上記（１）の構成）と比較して、センサ密度を小さくすることができる。

本発明のさらに他の目的、特徴、および優れた点は、以下に示す記載によって充分判るであろう。また、本発明の利点は、添付図面を参照した次の説明で明白になるであろう。

本発明の第１の実施の形態にかかる液晶表示装置の構成を示す模式図である。 図１に示す液晶表示装置に備えられた液晶パネルにおける各センサの構成を示す平面図である。 イエローセンサのより詳細な構成を示す模式図である。 シアンセンサのより詳細な構成を示す模式図である。 （ａ）は、図３に示すイエローセンサにおけるＸ−Ｘ’部分の断面構成を示す断面図であり、（ｂ）は、図４に示すシアンセンサにおけるＹ−Ｙ’部分の断面構成を示す断面図であり、（ｃ）は、イエローセンサおよびシアンセンサにおけるＺ−Ｚ’部分の断面構成を示す断面図であり、（ｄ）は、（ｂ）とは異なる構造を有するシアンセンサを示すものであり、図４に示すシアンセンサにおけるＹ−Ｙ’部分の構成を示す断面図である。 図１に示す液晶パネルの構成について説明するための模式図である。 図６に示される液晶パネルのシアンセンサの分光感度を示すグラフである。 図６に示される液晶パネルのイエローセンサの分光感度を示すグラフである。 座標抽出回路にて得られる位置情報画像、および該位置情報画像の分離を模式的に示した模式図である。 画像データの補完処理を模式的に示す模式図である。 画像データの補完処理を模式的に示す模式図である。 図１に示す液晶表示装置による色情報および入力位置の一括検出で使用される入力ペンの発光スペクトルを示すグラフであり、（ａ）は、青色光の発光スペクトルであり、（ｂ）は、緑色光の発光スペクトルを示し、（ｃ）は、赤色光の発光スペクトルを示す。 入力ペンから液晶パネルに対し原色光を照射したときの、シアンセンサおよびイエローセンサのセンサ出力を示すグラフである。 （ａ）は、イエローセンサとシアンセンサとが互い違いに市松状に配置されている液晶パネルの構成例を示す模式図であり、（ｂ）は、イエローセンサとシアンセンサとが１列ごとに交互に配置されている液晶パネルの構成例を示す模式図である。 本発明の第２の実施の形態にかかる液晶表示装置の構成を示す模式図である。 本発明の第３の実施の形態にかかる液晶表示装置に設けられたイエローセンサのより詳細な構成を示す模式図である。 本発明の第３の実施の形態にかかる液晶表示装置に設けられたシアンセンサのより詳細な構成を示す模式図である。 本発明の第３の実施の形態にかかる液晶表示装置に備えられた液晶パネルの構成について説明するための模式図である。 図１８に示される液晶パネルのシアンセンサの分光感度を示すグラフである。 図１８に示される液晶パネルのイエローセンサの分光感度を示すグラフである。 入力ペンから液晶パネルに対し原色光を照射したときの、シアンセンサおよびイエローセンサのセンサ出力を示すグラフである。

〔実施の形態１〕
本発明の一実施形態について、図１〜図１４に基づいて説明すると以下の通りである。なお、本発明は、これに限定されるものではない。

本実施の形態では、エリアセンサ機能（具体的には、タッチパネル機能）を備えたタッチパネル一体型の液晶表示装置について説明する。

まず、本実施の形態のタッチパネル一体型液晶表示装置の構成を、図１を参照しながら説明する。図１に示されるタッチパネル一体型液晶表示装置１００（以下、単に液晶表示装置１００とする）は、画素毎に設けられた光センサ素子が表示パネルの表面に入射する可視光を検知することで入力位置を検出するタッチパネル機能を有している。具体的には、赤色、青色、および緑色の何れかの原色光を出射する入力ペンの入力位置および色情報を検出するタッチパネル機能を有している。

図１に示されるように、液晶表示装置１００は、液晶パネル２０（位置検出部）、および、液晶パネル２０の背面側に設けられ、液晶パネル２０に対し光を照射するバックライト１０（発光部）を備えている。

液晶パネル２０は、多数の画素がマトリクス状に配列されたアクティブマトリクス基板２１と、これに対向するように配置された対向基板２２とを備えており、さらにこれら２つの基板の間に表示媒体である液晶層２３が挟持された構造を有している。なお、本実施の形態において、液晶パネル２０の表示モードは特に限定されず、ＴＮモード、ＩＰＳモード、ＶＡモードなどのあらゆる表示モードを適用することができる。

また、液晶表示装置１００では、液晶パネル２０の外側に、液晶パネル２０を挟み込むようにして表側偏光板４０ａおよび裏側偏光板４０ｂがそれぞれ設けられている。

各偏光板４０ａおよび４０ｂは、偏光子としての役割を果たす。例えば、液晶層に封入されている液晶材料が垂直配向型である場合、表側偏光板４０ａの偏光方向と裏側偏光板４０ｂの偏光方向とを、互いにクロスニコルの関係になるように配置することで、ノーマリーブラックモードの液晶表示装置を実現することができる。

アクティブマトリクス基板２１には、各画素を駆動するためのスイッチング素子であるＴＦＴ（図示せず）、配向膜（図示せず）、イエローセンサ３１Ｙおよびシアンセンサ３１Ｃなどが設けられている。イエローセンサ３１Ｙおよびシアンセンサ３１Ｃは、各画素領域に設けられた光センサ素子３０を含んで構成されている。

また、対向基板２２には、図示はしていないがカラーフィルタ層、対向電極及び配向膜などが形成されている。カラーフィルタ層は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のそれぞれの色を有する着色部と、ブラックマトリクスとから構成されている。

上記のように、液晶表示装置１００においては、各画素領域に光センサ素子３０が設けられており、これによりイエローセンサ３１Ｙ（第１のセンサ）およびシアンセンサ３１Ｃ（第２のセンサ）が形成されている。このイエローセンサ３１Ｙおよびシアンセンサ３１Ｃがパネル表面上の画像をそれぞれ検知することで外部からの入力位置を検出するエリアセンサが実現される。そして、液晶パネル２０の表面（検出対象面１００ａ）の特定の位置に指や入力ペンが接触した場合に、その位置を光センサ素子３０が読み取り、装置に対して情報を入力したり、目的とする動作を実行させたりすることができる。このように、本実施の形態の液晶表示装置１００では、光センサ素子３０によってタッチパネル機能を実現することができる。

光センサ素子３０は、フォトダイオードまたはフォトトランジスタで形成されており、受光した光の強度に応じた電流を流すことによって、受光量を検知する。ＴＦＴおよび光センサ素子３０は、アクティブマトリクス基板２１上に、ほぼ同一のプロセスによってモノリシックに形成されたものであってもよい。つまり、光センサ素子３０の一部の構成部材は、ＴＦＴの一部の構成部材と同時に形成されてもよい。このような光センサ素子の形成方法は、従来公知の光センサ素子内蔵型の液晶表示装置の製造方法に準じて行うことができる。また、光センサ素子３０を構成する材料は、従来公知の光センサ素子材料であれば特に限定されない。光センサ素子３０を構成する材料として、例えばアモルファスシリコンが挙げられる。

バックライト１０は、液晶パネル２０に対して光を照射するものであるが、本実施の形態においては、バックライト１０は、白色光を液晶パネル２０に対して照射している。このような白色光を照射するバックライトは公知の方法で実現することができる。

また、図１では示されていないが、本液晶表示装置においては、アクティブマトリクス基板２１および対向基板２２の外側に、光学補償素子として、表側位相差板および裏側位相差板がそれぞれ設けられていてもよい。

また、図１には、液晶パネル２０に対して表示駆動を行う液晶駆動回路６０、および、エリアセンサを駆動するためのエリアセンサ制御部７０が示されている。エリアセンサ制御部７０については、その内部の構成についても示されている。なお、本実施の形態の液晶駆動回路の構成については、従来公知の構成を適用することができる。

図１に示されるように、エリアセンサ制御部７０は、タイミング発生回路７１、エリアセンサ駆動回路７２、エリアセンサ読出回路７３、座標抽出回路７４、およびインターフェース回路７５を備えている。

タイミング発生回路７１は、タイミング信号をエリアセンサ駆動回路７２、エリアセンサ読出回路７３、座標抽出回路７４に供給し、これらの各回路の動作を同期させて制御するための手段である。

エリアセンサ駆動回路７２は、各光センサ素子３０を駆動するための電力を供給する。

エリアセンサ読出回路７３は、受光量に応じて異なる値の電流を流す光センサ素子３０から受光信号を受け取り、受光量を算出する。

座標抽出回路７４は、エリアセンサ読出回路７３で算出された各光センサ素子３０の受光量に基づいて、液晶パネルの表面（検出対象面１００ａ）に対して入射した可視光の入力位置の座標を算出する。また、座標抽出回路７４は、液晶パネルの表面に対して入射した可視光の色情報を識別する。なお、図１に示される構成の場合、座標抽出回路７４は、後述する、センサＹによって得られる位置情報画像とセンサＣによって得られる位置情報画像との両方の画像を処理するため、倍速以上で動作する。

インターフェース回路７５は、座標抽出回路７４において算出された可視光入射位置の座標および可視光の色情報（位置情報）を、液晶表示装置１００の外部へ出力するものである。液晶表示装置１００は、このインターフェース回路７５を介して、ＰＣなどと接続される。

液晶表示装置１００は、上記のような構成を有していることによって、装置の表面（検出対象面１００ａ）に入力ペンがタッチした場合に、液晶パネル２０内に形成された光センサ素子３０が、入力ペンを画像として捉えることによって、入力位置を検出することができる。

続いて、液晶パネル２０に設けられた各センサ（イエローセンサ３１Ｙおよびシアンセンサ３１Ｃ）の構成について説明する。以下の説明では、イエローセンサ３１ＹをセンサＹとし、シアンセンサ３１ＣをセンサＣとする。

図２は、液晶パネル２０の表示領域（アクティブエリア）２０ａ内における各センサの構成を示す模式図である。図２には、液晶パネル２０内の具体的な構成は示していないが、液晶パネル２０内には、複数のデータ信号線と複数のゲート信号線とが互いに交差するように配置されており、各交差部の近傍にＴＦＴを介して画素電極が配置されている。また、液晶パネル２０内の対向基板２２に設けられたカラーフィルタ層には、各画素電極と対向する位置に、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、または青（Ｂ）の着色部が形成され、赤色の画素電極、緑色の画素電極、青色の画素電極がそれぞれ得られる。一画素は、Ｒの画素電極、Ｇの画素電極、およびＢの画素電極からなる３つの画素電極で構成される。これにより、液晶パネル２０内では、複数の画素が縦横にマトリクス状に配置される。

図２に示されるように、本液晶表示装置の液晶パネル２０では、表示領域２０ａ内の各画素に光センサ素子３０が設けられており、これらの各光センサ素子は、センサＹまたはセンサＣの何れかを構成している。図２に示されるように、センサＹおよびセンサＣは、各画素の配置に沿って縦横にマトリクス状に配置されている。さらに本実施の形態においては、センサＹとセンサＣとは、互い違いに市松状に配置されている。ここで、「市松状」に配置されているとは、センサＹとセンサＣとが互い違いで、かつセンサＹおよびセンサＣの何れか一方のセンサの四辺に他方のセンサが隣接して配置されていることをいう。

図３は、センサＹのより詳細な構成を示す模式図である。また、図４は、センサＣのより詳細な構成を示す模式図である。これらの図に示されるように、１単位のセンサＹ内および１単位のセンサＣ内には、４画素×４画素からなる合計１６個の画素がそれぞれ含まれている。なお、１画素は、上述したように、Ｒ・Ｇ・Ｂの３つの画素電極で構成されている。

図３に示されるように、センサＹ内には、複数の光センサ素子３０が含まれている。これらの光センサ素子３０は、受光した可視光のうち緑色光及び赤色光（第１の組み合わせの原色光）の強度を検知する光センサ素子３０ａと、該光センサ素子３０ａの温度補償を行うための暗電流補償用の光センサ素子３０ｃとの２種類に分けられる。

図４に示されるように、センサＣ内には、複数の光センサ素子３０が含まれている。これらの光センサ素子３０は、受光した可視光のうち青色光及び緑色光（第２の組み合わせの原色光）の強度を検知する光センサ素子３０ｂと、該光センサ素子３０ｂの温度補償を行うための暗電流補償用の光センサ素子３０ｃとの２種類に分けられる。

ここで、暗電流補償用の光センサ素子３０ｃとは、より精度の高いセンサを実現するために、温度などの外的要因によって変化する光センサの検出特性を補償するために設けられた補正用のセンサである。暗電流補償用の光センサ素子３０ｃは、従来公知の手法を用いて形成することができる。センサＹに含まれる光センサ素子３０ｃとセンサＣに含まれる光センサ素子３０ｃとは、同一の構造を有している。

図５は、光センサ素子３０ａ、光センサ素子３０ｂ、および光センサ素子３０ｃの概略構成を示す断面図であり、図５の（ａ）は、図３に示すセンサＹにおけるＸ−Ｘ’部分の断面構成を示し、図５の（ｂ）は、図４に示すセンサＣにおけるＹ−Ｙ’部分の断面構成を示し、図５の（ｃ）は、センサＹおよびセンサＣにおけるＺ−Ｚ’部分の断面構成を示している。

図５の（ａ）に示される光センサ素子３０ａは、アクティブマトリクス基板２１上に形成された光センサ素子３０を有している。そして、光センサ素子３０ａは、可視光を遮断する光学フィルタ２５（２５Ａ）を備えている。この光学フィルタ２５（２５Ａ）は、対向基板２２側に設けられており、カラーフィルタ層における赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、および青（Ｂ）の着色部のうち、青色光（第１の原色光）を透過する青（Ｂ）の着色部と対応する位置に配されている（図３参照）。また、光学フィルタ２５Ａは、カラーフィルタ層の着色部を形成している赤色のカラーフィルタ２５Ｒと青色のカラーフィルタ２５Ｂとの積層構造を有している。これにより、光センサ素子３０に入射する可視光成分のうちの青色光の成分を遮断することができる。その結果、光センサ素子３０ａは、受光した可視光のうち緑色光及び赤色光の強度を検知するようになる。

また、図５の（ｂ）に示される光センサ素子３０ｂは、光センサ素子３０ａと同様に、アクティブマトリクス基板２１上に形成された光センサ素子３０を有している。そして、光センサ素子３０ｂは、可視光を遮断する光学フィルタ２５（２５Ａ）を備えている。この光学フィルタ２５（２５Ａ）は、対向基板２２側に設けられており、カラーフィルタ層における赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、および青（Ｂ）の着色部のうち、赤色光（第２の原色光）を透過する赤（Ｒ）の着色部と対応する位置に配されている（図４参照）。また、光学フィルタ２５Ａは、カラーフィルタ層の着色部を形成している赤色のカラーフィルタ２５Ｒと青色のカラーフィルタ２５Ｂとの積層構造を有している。これにより、光センサ素子３０に入射する可視光成分のうちの赤色光の成分を遮断することができる。その結果、光センサ素子３０ｂは、受光した可視光のうち青色光及び緑色光の強度を検知するようになる。

図５の（ｃ）に示される光センサ素子３０ｃは、光センサ素子３０ａと同様に、アクティブマトリクス基板２１上に形成された光センサ素子３０を有している。但し、光センサ素子３０ｃには、光センサ素子３０ａとは異なる構成として、対向基板２２側の光センサ素子３０が配置されている領域と対応する位置に、光を遮断するブラックマトリクス２７が設けられている。これにより、光センサ素子３０ｃから得られる起電流からは、光の強度による起電流が排除され、光の強度以外の要因（例えば、温度など）での起電流を検知することができる。そして、光センサ素子３０ａおよび光センサ素子３０ｂの検出値から光センサ素子３０ｃの検出値をそれぞれ差し引くことで、光センサ素子３０ａおよび光センサ素子３０ｂの補正を行うことができる。

ここで、光センサ素子３０ａおよび光センサ素子３０ｂに備えられた光学フィルタ２５は、可視光を遮断する機能を有するフィルタであればよく、積層構造を有する光学フィルタ２５Ａに限定されない。光学フィルタ２５の別の一例としては、赤色の顔料、緑色の顔料、および青色の顔料を混合して形成された光学フィルタ２５Ｄが挙げられる。図５の（ｄ）は、光学フィルタ２５Ｄを備えた光センサ素子３０ｂの概略構成を示す断面図である。図５の（ｄ）においても、図５の（ｂ）に示す光センサ素子３０ｂと同様に、図４のセンサＣにおけるＹ−Ｙ’部分の断面構成を示している。

また、図５の（ｄ）に示される光センサ素子３０ｂは、光センサ素子３０ａと同様に、アクティブマトリクス基板２１上に形成された光センサ素子３０を有している。光センサ素子３０ｂに設けられた光学フィルタ２５Ｄは、上記光学フィルタ２５Ａと同様に可視光を遮断する機能を有している。また、光学フィルタ２５Ｄは、対向基板２２側に設けられており、カラーフィルタ層における赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、および青（Ｂ）の着色部のうち、赤色光を透過する赤（Ｒ）の着色部と対応する位置に配されている。これにより、光センサ素子３０に入射する可視光成分のうちの赤色光の成分を遮断することができる。

上記したように、本実施の形態の液晶パネル２０では、従来と同様の構成の光センサ素子３０上に光学フィルタ２５Ａ（または光学フィルタ２５Ｄ）を、カラーフィルタ層のどの着色部に設けるかによって、２種類のセンサＹおよびセンサＣをそれぞれ実現しているということもできる。この点について、図６〜図８を参照しながら説明する。

図６に、可視光センサＡが設けられた液晶パネル２０ｂと光学フィルタ構造２６とを組み合わせて本液晶表示装置を実現する例を示す。図６の右上段に示すグラフは、可視光センサＡの分光感度（各可視光波長別のセンサ出力）を示すグラフであり、右中段に示すグラフはそれぞれ、光学フィルタ構造２６に設けられた、青色光遮断部２６Ｙ、および赤色光遮断部２６Ｃの分光透過率（波長別の光の透過率）を示すグラフである。

図６に示される液晶パネル２０ｃは、可視光センサＡが設けられている。そして、この可視光センサＡは、右上段に示すグラフに示されるように、可視光波長範囲（４００ｎｍ〜７００ｎｍ）において、ある程度の感度を有している。

また、図６に示される光学フィルタ構造２６は、青色光遮断部２６Ｙと赤色光遮断部２６Ｃとが互い違いに市松状に配置された構成を有している。各青色光遮断部２６Ｙおよび各赤色光遮断部２６Ｃの平面形状および大きさは、可視光センサＡの平面形状および大きさと同じになっている。

図６の右中段の２つのグラフはそれぞれ、光学フィルタ構造２６の青色光遮断部２６Ｙおよび赤色光遮断部２６Ｃにおける分光透過率を示す。これらのグラフから、青色光遮断部２６Ｙは、青色光（すなわち、５００ｎｍ未満の波長）を遮断することがわかる。また、赤色光遮断部２６Ｃは、赤色光（すなわち、６００ｎｍよりも大きい波長）を遮断することがわかる。青色光遮断部２６Ｙの素材は、青色光（すなわち、５００ｎｍ未満の波長）を遮断し、赤色光および緑色光を透過させるという特性を有するものであれば、特に限定されない。また、赤色光遮断部２６Ｃの素材は、赤色光（すなわち、６００ｎｍよりも大きい波長）を遮断し、青色光および緑色光を透過させるという特性を有するものであれば、特に限定されない。

青色光遮断部２６Ｙの構成の具体例としては、上述したように、カラーフィルタ層における赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、および青（Ｂ）の着色部のうち、青色光を透過する青（Ｂ）の着色部と対応する位置に可視光を遮断する光学フィルタ２５が配された構成が挙げられる。また、赤色光遮断部２６Ｃの構成の具体例としては、上述したように、カラーフィルタ層における赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、および青（Ｂ）の着色部のうち、赤色光を透過する青（Ｒ）の着色部と対応する位置に可視光を遮断する光学フィルタ２５が配された構成が挙げられる。また、光学フィルタ２５としては、上記した光学フィルタ２５Ａのように、赤色のカラーフィルタ２５Ｒと青色のカラーフィルタ２５Ｂとを積層したもの、あるいは、上記した光学フィルタ２５Ｄのように、赤色の顔料、緑色の顔料、および青色の顔料を混合して形成したものなどが挙げられる。

光学フィルタ２５Ａによれば、赤色と青色のカラーフィルタを組み合わせることによって、可視光を確実に遮断することができる。また、これに加え、液晶パネル２０の対向基板２２に設けられているカラーフィルタ層に光学フィルタ構造２６を組み込むことができるという利点も有している。

また、光学フィルタ２５Ｄによれば、カラーフィルタを積層して得られる光学フィルタ２５Ａと比較して、可視光遮断性能をより高くすることができる。

上記の液晶パネル２０ｃに、上記の光学フィルタ構造２６を挿入することによって、図６に示されるように、センサＹとセンサＣとが互い違いに市松状に配置された液晶パネル２０が得られる。図７は、図６に示される液晶パネル２０のセンサＣの分光感度を示すグラフであり、図８は、図６に示される液晶パネル２０のセンサＹの分光感度を示すグラフである。

図７に示されるように、センサＣは、可視光領域における、青色光の波長および緑色光の波長に対して反応しており、青色光および緑色光の両方を含む光の強度を検知できることがわかる。また、図８に示されるように、センサＹは、可視光領域における、緑色光の波長および赤色光の波長に対して反応しており、緑色光および赤色光の両方を含む光の強度を検知できることがわかる。

上記の構成により、液晶パネル２０は、センサＹおよびセンサＣという２種類の光センサがそれぞれパネル表面上の画像を検知することができる。つまり、液晶パネル２０では、センサＹによるタッチパネル機能を用いた色情報および入力位置の検出と、センサＣによるタッチパネル機能を用いた色情報および入力位置の検出という、２種類の方法から、入力ペンの色情報および入力位置の一括検出を行うことができる。

続いて、液晶表示装置１００において、色情報および入力位置の検出を行う方法について、説明する。

液晶表示装置１００では、イエローセンサ３１Ｙ（センサＹ）から得られる位置情報画像（第１の位置情報画像）と、シアンセンサ３１Ｃ（センサＣ）から得られる位置情報画像（第２の位置情報画像）との比較が行われる。そして、この比較結果に基づき、液晶パネル２０の表面（検出対象面１００ａ）に入力された可視光の色情報および入力位置を検出する。

具体的には、まず、エリアセンサ駆動回路７２が、センサＹおよびセンサＣを順番に分割駆動する。そして、エリアセンサ読出回路７３では、この分割駆動により得られた、センサＹおよびセンサＣそれぞれの受光信号を受け取り、それぞれの受光量を算出する。そして、エリアセンサ読出回路７３によって得られたセンサＹおよびセンサＣそれぞれの受光量の情報は、座標抽出回路７４（色識別部）に送られる。なお、ＩＣの処理が非常に高速の場合（エリアセンサの読み込み時間の半分以下で座標抽出ができる場合）、座標抽出回路７４を２回動かすことも可能である。

座標抽出回路７４は、エリアセンサ読出回路７３で算出された上記受光量の情報に基づいて、センサＹに得られる位置情報およびセンサＣによって得られる位置情報から構成される位置情報画像を作成する。そして、この位置情報画像において、センサＹによって得られる位置情報画像と、センサＣによって得られる位置情報画像とを比較する。

以下、センサＹによって得られる位置情報画像の色調と、センサＣによって得られる位置情報画像の色調との比較方法について、図９〜図１１に基づいて説明する。

図９は、座標抽出回路７４にて得られる位置情報画像、および該位置情報画像の分離を模式的に示した模式図である。図９に示されるように、座標抽出回路７４では、位置情報画像として、市松画像５０が得られる。この市松画像５０は、センサＹによって得られる位置情報画像（画素領域）とセンサＣによって得られる位置情報画像（画素領域）とが互い違いに市松状に配置された構成になっている。座標抽出回路７４は、市松画像５０を、センサＹによって得られる位置情報画像のみからなる画像データ５０Ｙ（第１の画像データ）と、センサＣによって得られる位置情報画像のみからなる画像データ５０Ｃ（第２の画像データ）とに分離する処理を行う。

分離処理された画像データ５０Ｙは、センサＹによって得られる位置情報画像（画素領域）が、互い違いに千鳥状に配置された構成になっている。言い換えると、位置情報が出力されていない画素領域と、センサＹによって得られる位置情報画像（画素領域）とが互い違いに配置された構成になっている。

また、分離処理された画像データ５０Ｃは、画像データ５０Ｙと同様に、センサＣによって得られる位置情報画像（画素領域）が、互い違いに千鳥状に配置された構成になっている。言い換えると、位置情報が出力されていない画素領域と、センサＣによって得られる位置情報画像（画素領域）とが互い違いに配置された構成になっている。

続いて、座標抽出回路７４は、画像データ５０Ｙおよび画像データ５０Ｃについて、位置情報が出力されていない画素領域を補完する処理を行う。そして、画像データ５０Ｙおよび画像データ５０Ｃを補完した２つの補完画像データについて、検出座標（出力値）を比較する。画像データ５０Ｙおよび画像データ５０Ｃは、同様の補完処理が行われる。図１０および図１１は、画像データ５０Ｙの補完処理を模式的に示す模式図である。

図１０に示されるように、座標抽出回路７４は、位置情報が出力されていない画素領域である注目画素領域Ｐ（ｉ，ｊ）の周囲の画素情報を用いて、注目画素領域Ｐ（ｉ，ｊ）の画素情報（あるいはセンサ出力）を補完する。具体的には、以下の式（１）に基づいて、Ｐ（ｉ，ｊ）の補完処理を行う。

座標抽出回路７４は、位置情報が出力されていない画素領域について、注目画素領域Ｐ（ｉ，ｊ）の座標を順次変更し、上記式（１）に基づいて、注目画素領域Ｐ（ｉ，ｊ）の画素情報を補完する。その結果、図１１に示されるように、画像データ５１Ｙは、位置情報が出力されていない全画素領域について、画素情報が補完された補完画像データ５０Ｙ’に変換される。

また、座標抽出回路７４は、画像データ５０Ｃについて、上述した画像データ５０Ｙの補完処理と同様の処理を行う。そして、画像データ５０Ｃを補完した補完画像データ（便宜上、補完画像データ５０Ｃ’とする）を得る。

座標抽出回路７４は、得られた補完画像データ５０Ｙ’および５０Ｃ’について、検出座標を比較する。そして、この比較結果に基づいて、液晶パネル２０の表面（検出対象面１００ａ）に入力された可視光の色および入力位置を検出する。

以上のようにして座標抽出回路７４において得られた位置情報は、インターフェース回路７５を介して、外部へ出力される。

上記のように、液晶表示装置１００では、エリアセンサ駆動回路７２が、センサＹおよびセンサＣを順番に分割駆動し、座標抽出回路７４が、センサＹおよびセンサＣから得られた受光量から位置情報の検出処理を行っている。そのため、センサＹ用の座標抽出回路およびセンサＣ用の座標抽出回路をそれぞれ設けることなく、１つの座標抽出回路によって２種類のセンサからの位置検出を行うことができる。これにより、回路規模を小さくすることができるとともに、情報の処理量も減らすことができる。

液晶表示装置１００では、緑色光および赤色光を検知するセンサＹと青色光および緑色光を検知するセンサＣという２種類のセンサをそれぞれ使用して、液晶パネル２０の表面に入力された可視光の色情報（３原色全て）および入力位置の一括検出を行うことができる。これにより、単に１画素毎に３原色の各原色光を検知する３つのセンサが配されたエリアセンサと比較して、センサ密度を小さくすることができる。特に液晶パネルにエリアセンサを組み込んだ場合、要求されるエリアセンサ密度は、√２／３である。液晶表示装置１００によれば、エリアセンサ密度√２／３の条件であっても、液晶パネル２０の表面に入力された可視光の色情報および入力位置の一括検出を行うことができる。

以下、液晶表示装置１００による色情報および入力位置の一括検出について、図１２および図１３を参照して、さらに詳述する。

図１２は、液晶表示装置１００による色情報および入力位置の一括検出で使用される入力ペンの発光スペクトルを示すグラフであり、図１２の（ａ）は、青色光の発光スペクトルであり、図１２の（ｂ）は、緑色光の発光スペクトルを示し、図１２の（ｃ）は、赤色光の発光スペクトルを示す。図１２の（ａ）〜（ｃ）に示されるように、入力ペンから出射した原色光は、その原色光の色を示す特定の範囲の波長（ピーク波長）の光強度が強く、その他の波長範囲における光強度がほとんどないという特性を有していることがわかる。そして、この特性から、入力ペンから出射した原色光は、ピーク波長近傍の光を遮断する光学フィルタが存在すると、ほとんど遮断されることがわかる。

図１３は、入力ペンから液晶パネル２０に対し原色光を照射したときの、センサＣおよびセンサＹのセンサ出力を示すグラフである。図１３に示されるように、センサＣは、入力ペンから出射される青色光および緑色光に対し反応することがわかる。また、センサＹは、入力ペンから出射される緑色光および赤色光に対し反応することがわかる。

液晶表示装置１００では、図１３に示されるセンサＹおよびセンサＣの特性を利用して、入力ペンから出射される可視光の色情報を判定することができる。入力ペンから出射される可視光の色情報の判定方法について、表１を参照して説明する。表１は、センサＣおよびセンサＹの出力と、入力ペンから出射される可視光の色情報との関係を示す表である。

まず、液晶パネル上の座標（Ｘ１，Ｙ１）の位置で、センサＣの出力が検出される一方、センサＹの出力が検出されない場合について、説明する。この場合、まず、青色光および緑色光に対し反応するセンサＣから出力が検出されたことから、入力ペンから出射される可視光は、青色光または緑色光であることが判定される。一方、緑色光および赤色光に対し反応するセンサＹから出力が検出されないことから、入力ペンから出射される可視光は、緑色光および赤色光ではないことが判定される。これらの判定を統合すると、液晶表示装置１００では、座標（Ｘ１，Ｙ１）に入射した可視光は、青色光である（すなわち、座標（Ｘ１，Ｙ１）は青色ＬＥＤペンの入力）と判定される。

次に、液晶パネル上の座標（Ｘ２，Ｙ２）の位置で、センサＣおよびセンサＹ両方の出力が検出された場合について、説明する。この場合、まず、青色光および緑色光に対し反応するセンサＣから出力が検出されたことから、入力ペンから出射される可視光は、青色光または緑色光であることが判定される。また、緑色光および赤色光に対し反応するセンサＹから出力が検出されたことから、入力ペンから出射される可視光は、緑色光または赤色光であることが判定される。これらの判定を統合すると、液晶表示装置１００では、座標（Ｘ２，Ｙ２）に入射した可視光は、緑色光である（すなわち、座標（Ｘ２，Ｙ２）は緑色ＬＥＤペンの入力）と判定される。

さらに、液晶パネル上の座標（Ｘ３，Ｙ３）の位置で、センサＣの出力が検出されない一方、センサＹの出力が検出される場合について、説明する。この場合、まず、青色光および緑色光に対し反応するセンサＣから出力が検出されないことから、入力ペンから出射される可視光は、青色光および緑色光でないことが判定される。一方、緑色光および赤色光に対し反応するセンサＹから出力が検出されたことから、入力ペンから出射される可視光は、緑色光または赤色光であることが判定される。これらの判定を統合すると、液晶表示装置１００では、座標（Ｘ３，Ｙ３）に入射した可視光は、赤色光である（すなわち、座標（Ｘ１，Ｙ１）は赤色ＬＥＤペンの入力）と判定される。

以上のように、液晶表示装置１００では、緑色光および赤色光を検知するセンサＹと青色光および緑色光を検知するセンサＣという２種類のセンサをそれぞれ使用して、液晶パネル２０の表面に入力された可視光の色情報（３原色全て）および入力位置の一括検出を行うことができる。

なお、上述した実施の形態では、センサＹおよびセンサＣが互い違いに市松状に配置されている構成を例に挙げて説明したが、本発明は必ずしもこのような構成に限定されない。センサＹとセンサＣとがランダムに配置されていてもよいし、センサＹとセンサＣとが１列ごとに交互に配置されていてもよい。

但し、２種類の光センサを備えていることによる解像度の低下を最小限に抑えることができるという点で、本実施の形態のように、センサＹとセンサＣとが互い違いに市松状に配置されていることが好ましい。

この点について、図１４の（ａ）および（ｂ）を参照しながら説明する。図１４の（ａ）は、センサＹとセンサＣとが互い違いに市松状に配置されている例であり、図１４の（ｂ）は、センサＹとセンサＣとが１列ごとに交互に配置されている例である。

例えば、センサＹのみを縦横にマトリクス状に配置した場合のセンサＹの解像度を６０ｄｐｉ（ドット／インチ）とすると、図１４の（ａ）に示されるように、２種類のセンサ（センサＹおよびセンサＣ）を市松状に配置した場合には、横方向（ｘ方向）および縦方向（ｙ方向）の解像度は、ともに（１／√２）×６０≒４２ｄｐｉとなる。

これに対して、図１４の（ｂ）に示されるように、２種類のセンサ（センサＹおよびセンサＣ）を１列ごとに交互に配置した場合には、横方向（ｘ方向）の解像度は、６０ｄｐｉのままである一方で、縦方向（ｙ方向）の解像度は、１／２×６０＝３０ｄｐｉとなる。この場合、全体としての解像度は、解像度の小さい縦方向の解像度となってしまう。また、縦方向と横方向とで、解像度の格差が生じてしまう。

このように、センサＹとセンサＣとを市松状に配置することで、光センサの総数が同じ場合に、１種類のみの光センサで構成されているエリアセンサの解像度と比較して、２種類の光センサを備えていることによる解像度の低下を最小限に抑えることができる。

また、上述した実施の形態では、一画素ごとに光センサ素子が設けられている構成を例に挙げているが、本発明では、必ずしも光センサ素子は一画素ごとに設けられていなくてもよい。また、本発明では、一画素を構成しているＲ，Ｇ，Ｂの画素電極のうちの何れか１つの画素電極ごとに光センサ素子が備えられている構成であってもよい。

なお、本実施の形態においては、緑色光および赤色光を検知するセンサＹと青色光および緑色光を検知するセンサＣという２種類のセンサを用いた例について説明した。しかし、本発明は、２種類のセンサが検知する原色光の組み合わせについて、必ずしもこのような組み合わせに限定されない。２種類のセンサが検知する原色光の組み合わせが互いに異なっていればよい。

〔実施の形態２〕
本発明の他の実施形態について説明すると以下の通りである。本実施形態の液晶表示装置では、センサＹ用の座標抽出回路およびセンサＣ用の座標抽出回路がそれぞれ設けられている。本実施形態の液晶表示装置の構成について、図１５を参照して、さらに詳述する。図１５は、本実施形態の液晶表示装置２００の概略構成を示す模式図である。

図１５に示されるように、液晶表示装置２００は、画素毎に設けられた光センサ素子が表示パネルの表面の画像を検知することで入力位置を検出するタッチパネル機能を有している。図１５に示されるように、本実施の形態のタッチパネル一体型液晶表示装置２００は、液晶パネル１２０（位置検出部）、および、液晶パネル１２０の背面側に設けられ該液晶パネルに光を照射するバックライト１０（発光部）を備えている。

液晶パネル１２０の構成については、実施の形態１で説明した液晶表示装置１００内の液晶パネル２０の構成とほぼ同じである。そのため、ここでは、液晶パネル２０とは異なる点のみを説明する。また、バックライト１０の構成については、実施の形態１で説明した液晶表示装置１００内のバックライト１０の構成と同じであるため、その説明を省略する。

また、液晶表示装置２００には、液晶パネル１２０に対して表示駆動を行う液晶駆動回路６０、および、エリアセンサを駆動するためのエリアセンサ制御部７０ａが設けられている。エリアセンサ制御部７０ａについては、図１５に、その内部の構成についても示す。なお、本実施の形態の液晶駆動回路の構成については、従来公知の構成を適用することができる。

図１５に示されるように、エリアセンサ制御部７０ａ内には、タイミング発生回路７１、エリアセンサ駆動回路７２、エリアセンサ読出回路７３、座標抽出回路（Ａ）７４ａ、座標抽出回路（Ｂ）７４ｂ、およびインターフェース回路７５が設けられている。

タイミング発生回路７１は、各回路の動作を同期させて制御するためのタイミング信号を発生させる。

エリアセンサ駆動回路７２は、各光センサ素子３０を駆動するための電源を供給する。

エリアセンサ読出回路７３は、受光量に応じて異なる値の電流を流す光センサ素子３０から受光信号を受け取り、受光量を算出する。

座標抽出回路（Ａ）７４ａおよび座標抽出回路（Ｂ）７４ｂは、エリアセンサ読出回路７３で算出された各光センサ素子３０の受光量に基づいて、液晶パネルの表面（検出対象面２００ａ）にタッチした入力ペンの座標を算出する。なお、座標抽出回路（Ａ）７４ａは、センサＹ内の光センサ素子３０ａからの情報に基づいてタッチした入力ペンの座標を算出し、座標抽出回路（Ｂ）７４ｂは、センサＣ内の光センサ素子３０ｂからの情報に基づいてタッチした入力ペンの座標を算出する。

インターフェース回路７５は、座標抽出回路（Ａ）７４ａおよび座標抽出回路（Ｂ）７４ｂにおいて算出された入力ペンの座標の情報（位置情報）および色情報を、液晶表示装置２００の外部へ出力するものである。液晶表示装置２００は、このインターフェース回路７５を介して、ＰＣなどと接続される。

次に、図１５に示されるエリアセンサ制御部７０ａにおいて、位置情報の検出を行う処理の流れについて説明する。

まず、エリアセンサ駆動回路７２が、センサＹおよびセンサＣを同時に駆動する。

エリアセンサ読出回路７３では、センサＹおよびセンサＣによって検知された受光量の情報をそれぞれ算出する。その後、エリアセンサ読出回路７３は、センサＹからの情報を座標抽出回路（Ａ）７４ａへ送り、センサＣからの情報を座標抽出回路（Ｂ）７４ｂへ送る。

液晶表示装置２００では、座標抽出回路（Ａ）７４ａおよび座標抽出回路（Ｂ）７４ｂの並行処理により、センサＹおよびセンサＣの受光量に基づく座標抽出処理を行っている。そして、この座標抽出処理を行った後、センサＹによって得られる位置情報およびセンサＣによって得られる位置情報から構成される位置情報画像を作成する。そして、この位置情報画像において、センサＹによって得られる位置情報画像と、センサＣによって得られる位置情報画像の色調とを比較し、入力ペンの入射位置および色情報を検出する。なお、センサＹによって得られる位置情報画像と、センサＣによって得られる位置情報画像の色調との比較方法については、上記実施の形態１と同様であるので、説明を省略する。

インターフェース回路７５では、上記の２つの回路の両方から得られる情報をもとに、入力位置を検出する。

液晶表示装置２００によれば、センサＹおよびセンサＣを同時に駆動して、座標抽出回路（Ａ）７４ａおよび座標抽出回路（Ｂ）７４ｂの並行処理により、センサＹおよびセンサＣの受光量に基づく座標抽出処理を行っている。それゆえ、センサＹおよびセンサＣを順番に分割駆動する実施の形態１の液晶表示装置１００と比較して、座標抽出処理の時間を短縮することができる。

以上のように、本実施の形態の液晶表示装置２００では、液晶表示装置１００では、緑色光および赤色光を検知するセンサＹと青色光および緑色光を検知するセンサＣという２種類のセンサをそれぞれ使用して、液晶パネル２０の表面に入力された可視光の色情報（３原色全て）および入力位置の一括検出を行うことができる。

〔実施の形態３〕
本発明の他の実施形態について説明すると以下の通りである。本実施形態の液晶表示装置では、センサＹ及びセンサＣの光学フィルタとして、それぞれイエローカラーフィルタ（第１の組み合わせを構成する２色の透過特徴を持つカラーフィルタ）２５Ｙ及びシアンカラーフィルタ（第２の組み合わせを構成する２色の透過特徴を持つカラーフィルタ）２５Ｃがそれぞれ設けられている。図１６は、本実施形態の液晶表示装置に設けられたセンサＹのより詳細な構成を示す模式図である。また、図１７は、本実施形態の液晶表示装置に設けられたセンサＣのより詳細な構成を示す模式図である。これらの図に示されるように、１単位のセンサＹ内および１単位のセンサＣ内には、４画素×４画素からなる合計１６個の画素がそれぞれ含まれている。なお、１画素は、実施の形態１におけるセンサＹ及びセンサＣと同様に、Ｒ・Ｇ・Ｂの３つの画素電極で構成されている。

図１６に示されるように、センサＹ内には、複数の光センサ素子３０が含まれている。これらの光センサ素子３０は、受光した可視光のうち緑色光及び赤色光（第１の組み合わせの原色光）の強度を検知する光センサ素子３０ａと、該光センサ素子３０ａの温度補償を行うための暗電流補償用の光センサ素子３０ｃとの２種類に分けられる。

また、光センサ素子３０ａは、光学フィルタとしてイエローカラーフィルタ２５Ｙを備えている。このイエローカラーフィルタ２５Ｙは、対向基板２２側に設けられており、カラーフィルタ層における赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、および青（Ｂ）の着色部全てに重ならないように配置されている。すなわち、イエローカラーフィルタ２５Ｙは、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、および青（Ｂ）の着色部と同様に、単独で存在するように配置されている。これにより、光センサ素子３０に入射する可視光成分のうちの青色光の成分を遮断することができる。その結果、光センサ素子３０ａは、受光した可視光のうち緑色光及び赤色光の強度を検知するようになる。

なお、イエローカラーフィルタ２５Ｙが、カラーフィルタ層における赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、および青（Ｂ）の着色部全てに重なるように配置された場合であっても、受光した可視光のうち緑色光及び赤色光の強度を検知する（青色光に反応しない）効果を期待できる。しかしながら、この場合、イエローカラーフィルタ２５Ｙによる光の減衰によって、光センサ素子３０の出力が低下してしまうおそれがある。それゆえ、本実施形態の液晶表示装置においては、イエローカラーフィルタ２５Ｙは、カラーフィルタ層における赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、および青（Ｂ）の着色部全てに重ならないように配置されていることが望ましい。

図１７に示されるように、センサＣ内には、複数の光センサ素子３０が含まれている。これらの光センサ素子３０は、受光した可視光のうち青色光及び緑色光（第２の組み合わせの原色光）の強度を検知する光センサ素子３０ｂと、該光センサ素子３０ｂの温度補償を行うための暗電流補償用の光センサ素子３０ｃとの２種類に分けられる。

また、光センサ素子３０ｂは、光学フィルタとしてシアンカラーフィルタ２５Ｃを備えている。このシアンカラーフィルタ２５Ｃは、対向基板２２側に設けられており、カラーフィルタ層における赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、および青（Ｂ）の着色部全てに重ならないように配置されている。すなわち、シアンカラーフィルタ２５Ｃは、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、および青（Ｂ）の着色部と同様に、単独で存在するように配置されている。これにより、光センサ素子３０に入射する可視光成分のうちの赤色光の成分を遮断することができる。その結果、光センサ素子３０ｂは、受光した可視光のうち青色光及び緑色光の強度を検知するようになる。

なお、シアンカラーフィルタ２５Ｃが、カラーフィルタ層における赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、および青（Ｂ）の着色部全てに重なるように配置された場合であっても、受光した可視光のうち青色光及び緑色光の強度を検知する（赤色光に反応しない）効果を期待できる。しかしながら、この場合、シアンカラーフィルタ２５Ｃによる光の減衰によって、光センサ素子３０の出力が低下してしまうおそれがある。それゆえ、本実施形態の液晶表示装置においては、シアンカラーフィルタ２５Ｃは、カラーフィルタ層における赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、および青（Ｂ）の着色部全てに重ならないように配置されていることが望ましい。

なお、図１６及び図１７に示された光センサ素子３０ｃについては、上記実施の形態１と同様であるので、説明を省略する。

上記したように、本実施の形態の液晶パネル２０では、従来と同様の構成の光センサ素子３０上にイエローフィルター２５Ｙ（またはシアンフィルター２５Ｃ）を設けるか否かによって、２種類のセンサＹおよびセンサＣをそれぞれ実現しているということもできる。この点について、図１８〜図２０を参照しながら説明する。

図１８に、可視光センサＡが設けられた液晶パネル２０ｂと光学フィルタ構造２６’とを組み合わせて本液晶表示装置を実現する例を示す。図６の右上段に示すグラフは、可視光センサＡの分光感度（各可視光波長別のセンサ出力）を示すグラフであり、右中段に示すグラフはそれぞれ、光学フィルタ構造２６’に設けられた、青色光遮断部２６Ｙ’、および赤色光遮断部２６Ｃ’の分光透過率（波長別の光の透過率）を示すグラフである。

図１８に示される液晶パネル２０ｃは、可視光センサＡが設けられている。そして、この可視光センサＡは、右上段に示すグラフに示されるように、可視光波長範囲（４００ｎｍ〜７００ｎｍ）において、ある程度の感度を有している。また、光学フィルタ構造２６’は、青色光遮断部２６Ｙ’と赤色光遮断部２６Ｃ’とが互い違いに市松状に配置された構成を有している。各青色光遮断部２６Ｙ’および各赤色光遮断部２６Ｃ’の平面形状および大きさは、可視光センサＡの平面形状および大きさと同じになっている。

図１８の右中段の２つのグラフはそれぞれ、光学フィルタ構造２６’の青色光遮断部２６Ｙ’および赤色光遮断部２６Ｃ’における分光透過率を示す。これらのグラフから、青色光遮断部２６Ｙ’は、青色光（すなわち、５００ｎｍ未満の波長）を遮断することがわかる。また、赤色光遮断部２６Ｃ’は、赤色光（すなわち、６００ｎｍよりも大きい波長）を遮断することがわかる。青色光遮断部２６Ｙ’の素材は、青色光（すなわち、５００ｎｍ未満の波長）を遮断し、赤色光および緑色光を透過させるという特性を有するものであれば、特に限定されない。また、赤色光遮断部２６Ｃ’の素材は、赤色光（すなわち、６００ｎｍよりも大きい波長）を遮断し、青色光および緑色光を透過させるという特性を有するものであれば、特に限定されない。

青色光遮断部２６Ｙ’の構成の具体例としては、上述したイエローカラーフィルタ２５Ｙが配された構成が挙げられる。また、赤色光遮断部２６Ｃ’の構成の具体例としては、上述したシアンカラーフィルタ２５Ｃが配された構成が挙げられる。

イエローカラーフィルタ２５Ｙを設けることにより、青色光を確実に遮断することができる。また、シアンカラーフィルタ２５Ｃを設けることにより、赤色光を確実に遮断することができる。また、これらに加え、液晶パネル２０の対向基板２２に設けられているカラーフィルタ層に光学フィルタ構造２６を組み込むことができるという利点も有している。

上記の液晶パネル２０ｃに、上記の光学フィルタ構造２６’を挿入することによって、図１８に示されるように、センサＹとセンサＣとが互い違いに市松状に配置された液晶パネル２０が得られる。図１９は、図１８に示される液晶パネル２０のセンサＣの分光感度を示すグラフであり、図２０は、図１８に示される液晶パネル２０のセンサＹの分光感度を示すグラフである。

図１９に示されるように、センサＣは、可視光領域における、青色光の波長および緑色光の波長に対して反応しており、青色光および緑色光の両方を含む光の強度を検知できることがわかる。また、図２０に示されるように、センサＹは、可視光領域における、緑色光の波長および赤色光の波長に対して反応しており、緑色光および赤色光の両方を含む光の強度を検知できることがわかる。

上記の構成により、液晶パネル２０は、センサＹおよびセンサＣという２種類の光センサがそれぞれパネル表面上の画像を検知することができる。つまり、液晶パネル２０では、センサＹによるタッチパネル機能を用いた色情報および入力位置の検出と、センサＣによるタッチパネル機能を用いた色情報および入力位置の検出という、２種類の方法から、入力ペンの色情報および入力位置の一括検出を行うことができる。

本実施形態の液晶表示装置における、色情報および入力位置の検出を行う方法は、上記実施の形態１と同様であるので、説明を省略する。

以下、本実施形態の液晶表示装置による入力ペンの色情報および入力位置の一括検出について、図２１を参照して詳述する。なお、入力ペンは、図１２の（ａ）〜（ｃ）に示される原色光を出射するようになっている。

図２１は、入力ペンから液晶パネル２０に対し原色光を照射したときの、センサＣおよびセンサＹのセンサ出力を示すグラフである。図２１に示されるように、センサＣは、入力ペンから出射される青色光および緑色光に対し反応することがわかる。また、センサＹは、入力ペンから出射される緑色光および赤色光に対し反応することがわかる。

本実施形態の液晶表示装置では、図２１に示されるセンサＹおよびセンサＣの特性を利用して、入力ペンから出射される可視光の色情報を判定することができる。入力ペンから出射される可視光の色情報は、上記実施の形態１の表１に示す関係に基づき、判定することができる。

このように、本実施形態の液晶表示装置では、緑色光および赤色光を検知するセンサＹと青色光および緑色光を検知するセンサＣという２種類のセンサをそれぞれ使用して、液晶パネル２０の表面に入力された可視光の色情報（３原色全て）および入力位置の一括検出を行うことができる。

本発明のエリアセンサは、以上のように、赤色、青色、および緑色のうち２原色で構成される第１の組み合わせにおける原色光の強度を検知する光センサ素子を含む第１のセンサと、赤色、青色、および緑色のうち、上記第１の組み合わせと異なる２原色で構成される第２の組み合わせにおける原色光の強度を検知する光センサ素子を含む第２のセンサとを有し、上記第１および第２のセンサそれぞれが、検出対象面上の可視光の入力画像を検知することで、色情報および入力位置を検出する位置検出部を備えている構成である。

また、本発明の液晶表示装置は、以上のように、赤色、青色、および緑色のうち２原色で構成される第１の組み合わせにおける原色光の強度を検知する光センサ素子を含む第１のセンサと、赤色、青色、および緑色のうち、上記第１の組み合わせと異なる２原色で構成される第２の組み合わせにおける原色光の強度を検知する光センサ素子を含む第２のセンサとを有し、上記第１および第２のセンサそれぞれが、パネル表面上の可視光の入力画像を検知することで、色情報および入力位置を検出する位置検出部を備えている構成である。

本発明のエリアセンサは、赤色、青色、および緑色の３種類のカラーフィルタを備え、上記第１のセンサに含まれる光センサ素子には、上記３種類のカラーフィルタのうち、上記第１の組み合わせを構成する２色の原色光以外の、第１の原色光を透過するカラーフィルタに、可視光を遮断する光学フィルタが設けられており、上記第２のセンサに含まれる光センサ素子には、上記３種類のカラーフィルタのうち、上記第２の組み合わせを構成する２色の原色光以外の、第２の原色光を透過するカラーフィルタに、可視光を遮断する光学フィルタが設けられていることが好ましい。

上記の構成によれば、第１のセンサに含まれる光センサ素子は、光学フィルタによって、上記第１の組み合わせを構成する２色の原色光以外の、第１の原色光がカットされた光を受光することができる。また、上記第２のセンサに含まれる光センサ素子は、上記第２の組み合わせを構成する２色の原色光以外の、第２の原色光がカットされた光を受光することになる。このため、受光した第１および第２の組み合わせの原色光それぞれについて、当該組み合わせにより得られる色の波長帯域の、光の強度を確実に検知することができる第１および第２のセンサを得ることができる。

なお、上記のエリアセンサは、以下のような構成であってもよい。

すなわち、上記第１のセンサおよび上記第２のセンサは、赤色、青色、および緑色からなる３種類のカラーフィルタのうちの少なくとも１つを有し、上記第１のセンサに含まれる光センサ素子には、上記３種類のカラーフィルタのうち、上記第１の組み合わせを構成する２色のカラーフィルタと、可視光を遮断する光学フィルタとが設けられており、上記第２のセンサに含まれる光センサ素子には、上記３種類のカラーフィルタのうち、上記第２の組み合わせを構成する２色のカラーフィルタと、可視光を遮断する光学フィルタとが設けられている構成であってもよい。

上記の構成によれば、第１のセンサに含まれる光センサ素子は、上記第１の組み合わせを構成する２色の原色光を受光し、それ以外の色の光を光学フィルタによってカットすることができる。また、第２のセンサに含まれる光センサ素子は、上記第２の組み合わせを構成する２色の原色光を受光し、それ以外の色の光を光学フィルタによってカットすることができる。このため、受光した第１および第２の組み合わせの原色光それぞれについて、当該組み合わせにより得られる色の波長帯域の、光の強度を確実に検知することができる第１および第２のセンサを得ることができる。

上記のエリアセンサにおいて、上記光学フィルタは、赤色のカラーフィルタと青色のカラーフィルタとの積層構造を有していることが好ましい。

上記の構成によれば、可視光を確実に遮断することができる光学フィルタが得られる。

上記のエリアセンサにおいて、上記光学フィルタは、赤色の顔料、緑色の顔料、および、青色の顔料を混合して形成されていることが好ましい。

上記の構成によれば、可視光を確実に遮断することができる光学フィルタが得られる。また、カラーフィルタを積層した構造よりも、フィルタの厚さを薄くすることができる。

本発明のエリアセンサにおいて、上記第１のセンサに含まれる光センサ素子には、上記第１の組み合わせを構成する２色の平均的な透過特徴を持つカラーフィルタが設けられており、上記第２のセンサに含まれる光センサ素子には、上記第２の組み合わせを構成する２色の平均的な透過特徴を持つカラーフィルタが設けられていてもよい。ここで「２色の平均的な透過特徴を持つカラーフィルタ」とは、当該２色それぞれについて、平均的な透過特徴（特性）と有する一方、残りの１色については２色の透過特徴（特性）の平均よりも低い透過特徴（特性）を有するカラーフィルタのことをいう。

これにより、第１のセンサに含まれる光センサ素子は、光学フィルタによって、上記第１の組み合わせを構成する２色の原色光以外の、第１の原色光がカットされた光を受光することができる。また、上記第２のセンサに含まれる光センサ素子は、上記第２の組み合わせを構成する２色の原色光以外の、第２の原色光がカットされた光を受光することになる。このため、受光した第１および第２の組み合わせの原色光それぞれについて、当該組み合わせにより得られる色の波長帯域の、光の強度を確実に検知することができる第１および第２のセンサを得ることができる。

本発明のエリアセンサは、上記第１のセンサから得られる第１の位置情報画像と、上記第２のセンサから得られる第２の位置情報画像とを比較し、該比較結果に基づき、検出対象面に入射する可視光の色情報を識別する色識別部を備えていることが好ましい。なお、ここでいう「位置情報画像」とは、検出対象面での、第１および第２のセンサそれぞれによって検知された原色光の強度の、強弱の分布を意味する。

上記の構成によれば、色識別部により、上記第１のセンサから得られる第１の位置情報画像と、上記第２のセンサから得られる第２の位置情報画像とを比較し、該比較結果に基づき、検出対象面に入射する可視光の色情報を識別しているので、例えば、検出対象面に入力する光ペンの色調を正確に区別することができる。

上記のエリアセンサにおいて、上記色識別部は、上記位置検出部から得られる位置情報画像を、上記第１の位置情報画像のみからなる第１の画像データと、上記第２の位置情報画像のみからなる第２の画像データとに分離し、上記第１及び第２の画像データそれぞれにおいて、位置情報が出力されていない注目画素領域を、該注目画素領域の周囲に隣接する隣接画素領域の画素情報に基づいて補完し、補完された第１および第２の補完画像データについて、検出座標を比較することが好ましい。

上記の構成によれば、上記第１の位置情報画像のみからなる第１の画像データ、および上記第２の位置情報画像のみからなる第２の画像データについて、位置情報が出力されていない注目画素領域を、該注目画素領域の周囲に隣接する隣接画素領域の画素情報に基づいて補完し、補完された第１および第２の補完画像データについて、検出座標を比較するので、より正確に、上記第１のセンサから得られる第１の位置情報画像と、上記第２のセンサから得られる第２の位置情報画像とを比較することができる。それゆえ、例えば、検出対象面に入力する光ペンの色調をより正確に区別することができる。

なお、注目画素領域を、該注目画素領域の周囲に隣接する隣接画素領域の画素情報に基づいて補完する方法の一例として、複数の隣接画素領域における画素情報の平均値を、画素情報として注目画素領域を補間するという方法が挙げられる。

本発明のエリアセンサでは、上記第１及び第２のセンサは、縦横にマトリクス状に配置されているとともに、上記第１のセンサと上記第２のセンサとは、互い違いに市松状に配置されていることが好ましい。

上記の構成によれば、光センサの総数が同じ場合に、１種類のみの光センサで構成されているエリアセンサの解像度と比較して、２種類の光センサを備えていることによる解像度の低下を最小限に抑えることができる。

本発明の液晶表示装置は、上記の何れかのエリアセンサを備えた液晶パネルを有しているものである。

上記の構成によれば、上記の何れかのエリアセンサを備えていることにより、センサ密度を小さくして、検出対象面に入射する可視光の色情報の検出（カラー認識）および入力位置の検出を一括して行うことが可能なエリアセンサ付き液晶表示装置を実現できる。

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。

本発明のエリアセンサおよびエリアセンサ付き液晶表示装置によれば、２種類のセンサをそれぞれ使用して、検出対象面に入力された可視光の色情報および入力位置の一括検出が可能となる。本発明は、表示画面がタッチパネル機能を有している携帯電話、ＰＣなどの表示装置に適用できる。

１０ バックライト
２０ 液晶パネル（位置検出部）
２１ アクティブマトリクス基板
２２ 対向基板
２３ 液晶層
２５ 光学フィルタ
２５Ｂ 青色のカラーフィルタ
２５Ｒ 赤色のカラーフィルタ
２５Ｙ イエローカラーフィルタ
２５Ｃ シアンカラーフィルタ
２６ 光学フィルタ構造
３０ 光センサ素子
３０ａ （イエローセンサの）光センサ素子
３０ｂ （シアンセンサの）光センサ素子
３１Ｙ イエローセンサ（第１のセンサ）
３１Ｃ シアンセンサ（第２のセンサ）
４０ａ 表側偏光板
４０ｂ 裏側偏光板
５０ 市松画像
５０Ｙ （イエローセンサに基づく）画像データ
５０Ｃ （シアンセンサに基づく）画像データ
７０ エリアセンサ制御部
７０ａ エリアセンサ制御部
７４ 座標抽出回路（色識別部）
７４ａ 座標抽出回路（Ａ）
７４ｂ 座標抽出回路（Ｂ）
１００ タッチパネル一体型液晶表示装置（液晶表示装置）
１００ａ パネル表面（検出対象面）
１２０ 液晶パネル
２００ タッチパネル一体型液晶表示装置（液晶表示装置）
２００ａ パネル表面（検出対象面）

Claims (10)

1. 検出対象面上の可視光の入力画像を検知することで、上記可視光の色情報および入力位置を検出するエリアセンサであって、
   赤色、青色、および緑色のうち２原色で構成される第１の組み合わせにおける原色光の強度を検知する光センサ素子を含む第１のセンサと、
   赤色、青色、および緑色のうち、上記第１の組み合わせと異なる２原色で構成される第２の組み合わせにおける原色光の強度を検知する光センサ素子を含む第２のセンサとを有し、
   上記第１および第２のセンサそれぞれが、検出対象面上の可視光の入力画像を検知することで、色情報および入力位置を検出する位置検出部を備えていることを特徴とするエリアセンサ。
2. 赤色、青色、および緑色の３種類のカラーフィルタを備え、
   上記第１のセンサに含まれる光センサ素子には、上記３種類のカラーフィルタのうち、上記第１の組み合わせを構成する２色の原色光以外の第１の原色光を透過するカラーフィルタに、可視光を遮断する光学フィルタが設けられており、
   上記第２のセンサに含まれる光センサ素子には、上記３種類のカラーフィルタのうち、上記第２の組み合わせを構成する２色の原色光以外の第２の原色光を透過するカラーフィルタに、可視光を遮断する光学フィルタが設けられていることを特徴とする請求項１に記載のエリアセンサ。
3. 上記光学フィルタは、赤色のカラーフィルタと青色のカラーフィルタとの積層構造を有していることを特徴とする請求項２に記載のエリアセンサ。
4. 上記光学フィルタは、赤色の顔料、緑色の顔料、および、青色の顔料を混合して形成されていることを特徴とする請求項２に記載のエリアセンサ。
5. 上記第１のセンサに含まれる光センサ素子には、上記第１の組み合わせを構成する２色の平均的な透過特徴を持つカラーフィルタが設けられており、
   上記第２のセンサに含まれる光センサ素子には、上記第２の組み合わせを構成する２色の平均的な透過特徴を持つカラーフィルタが設けられていることを特徴とする請求項１に記載のエリアセンサ。
6. 上記第１のセンサから得られる第１の位置情報画像と、上記第２のセンサから得られる第２の位置情報画像とを比較し、該比較結果に基づき、検出対象面に入射する可視光の色情報を識別する色識別部を備えていることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載のエリアセンサ。
7. 上記色識別部は、
   上記位置検出部から得られる位置情報画像を、上記第１の位置情報画像のみからなる第１の画像データと、上記第２の位置情報画像のみからなる第２の画像データとに分離し、
   上記第１及び第２の画像データそれぞれにおいて、位置情報が出力されていない注目画素領域を、該注目画素領域の周囲に隣接する隣接画素領域の画素情報に基づいて補完し、
   補完された第１および第２の補完画像データについて、検出座標を比較することを特徴とする請求項６に記載のエリアセンサ。
8. 上記第１及び第２のセンサは、縦横にマトリクス状に配置されているとともに、
   上記第１のセンサと上記第２のセンサとは、互い違いに市松状に配置されていることを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載のエリアセンサ。
9. 請求項１〜８の何れか１項に記載のエリアセンサを備えた液晶パネルを有していることを特徴とする液晶表示装置。
10. アクティブマトリクス基板と対向基板との間に液晶層が配置されている液晶パネルを備え、該液晶パネルが、検出対象面上の可視光の入力画像を検知することで、上記可視光の色情報および入力位置を検出するエリアセンサ機能を有している液晶表示装置において、
    赤色、青色、および緑色のうち２色で構成される第１の組み合わせにおける原色光の強度を検知する光センサ素子を含む第１のセンサと、
    赤色、青色、および緑色のうち、上記第１の組み合わせと異なる２色で構成される第２の組み合わせにおける原色光の強度を検知する光センサ素子を含む第２のセンサとを有し、
    上記第１および第２のセンサそれぞれが、パネル表面上の可視光の入力画像を検知することで、色情報および入力位置を検出する位置検出部を備えていることを特徴とする液晶表示装置。

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