JP5305740B2 - Liquid crystal display - Google Patents

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Description

本発明は、液晶表示装置に関し、特に、入力機能が搭載された液晶表示装置に関する。   The present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly to a liquid crystal display device equipped with an input function.

液晶表示画面に、指またはタッチペン等で触れると、その触れた位置に対応する所定の信号を入力することができるタッチパネル(入力装置)を組み合わせたタッチパネル搭載液晶表示装置が知られている。このようなタッチパネル搭載液晶表示装置を備えた機器では、その機器に備わる機能の操作や機能の選択などを画面(タッチパネル)に触れることによって行うことができるため、機器の操作が容易となる。このため、カーナビゲーションシステムや携帯情報端末などの情報機器等に上記タッチパネル搭載液晶表示装置が広く採用されている。   2. Description of the Related Art A touch panel-mounted liquid crystal display device is known that combines a touch panel (input device) that can input a predetermined signal corresponding to a touched position when the liquid crystal display screen is touched with a finger or a touch pen. In a device provided with such a liquid crystal display device with a touch panel, the operation of the device, the selection of the function, and the like can be performed by touching the screen (touch panel), and thus the operation of the device is facilitated. For this reason, the above-mentioned liquid crystal display device with a touch panel is widely used in information devices such as a car navigation system and a portable information terminal.

タッチパネルの座標検出方式としては、従来、抵抗膜方式などが一般的に知られている。この抵抗膜方式のタッチパネルは、比較的低コストであり、液晶表示画面の表面に装着するだけで外部入力が可能となるため、携帯情報機器を中心に広く普及している。なお、このような抵抗膜方式のタッチパネル液晶表示装置は、たとえば、特許文献1に記載されている。   Conventionally, a resistance film method or the like is generally known as a coordinate detection method of a touch panel. This resistive film type touch panel is relatively low cost and can be externally input only by being mounted on the surface of a liquid crystal display screen. Such a resistive film type touch panel liquid crystal display device is described in Patent Document 1, for example.

しかしながら、上記抵抗膜方式などのタッチパネル搭載液晶表示装置では、タッチパネルを貼り合わせることによって、外光反射が生じたり、表示光の透過率が低下したりするため、表示品質が低下するという不都合があった。また、タッチパネルを液晶表示画面上に別途取り付ける必要があるため、液晶表示装置の薄型化を図ることが困難であるという不都合もあった。   However, a liquid crystal display device equipped with a touch panel such as the above-described resistive film method has a disadvantage in that display quality is deteriorated because the reflection of external light occurs or the transmittance of display light decreases when the touch panel is bonded. It was. Moreover, since it is necessary to attach a touch panel separately on a liquid crystal display screen, there also existed a problem that it was difficult to achieve thickness reduction of a liquid crystal display device.

そこで、従来、液晶表示パネルの各画素に光センサ素子を内蔵することによって、液晶表示パネルにタッチパネル機能(入力機能)を内蔵した液晶表示装置が知られている。この液晶表示装置では、太陽光などの外光や液晶表示パネルから出る映像信号の光によって指やタッチペンなどの被検知体から反射された光を画素に内蔵された光センサ素子で検出する。そして、光センサ素子からの検出信号によって、座標検出(位置検出)が行われる。上記のように、光センサ素子が内蔵された従来の液晶表示装置では、別体で形成されたタッチパネルを液晶表示画面上に取り付ける必要がないため、タッチパネルを取り付けることに起因する上記不都合を解消することができる。
特開2003−162375号公報
Therefore, conventionally, a liquid crystal display device in which a liquid crystal display panel incorporates a touch panel function (input function) by incorporating an optical sensor element in each pixel of the liquid crystal display panel is known. In this liquid crystal display device, light reflected from an object to be detected such as a finger or a touch pen by external light such as sunlight or light of a video signal emitted from the liquid crystal display panel is detected by a photosensor element built in the pixel. Then, coordinate detection (position detection) is performed by a detection signal from the optical sensor element. As described above, in the conventional liquid crystal display device with the built-in photosensor element, it is not necessary to attach a separate touch panel on the liquid crystal display screen. be able to.
JP 2003-162375 A

しかしながら、上記した従来の光センサ素子が内蔵された液晶表示装置では、太陽光などの外光によって被検知体から反射された光を光センサ素子で検出する場合には、暗い環境ではタッチパネル機能を利用することが困難になるという問題点がある。一方、液晶表示パネルから発する映像信号の光によって被検知体から反射された光を光センサ素子で検出する場合には、暗い環境でもタッチパネル機能を利用することが可能であるものの、液晶表示パネルから発せられる光をかなり強いものにする必要があるという不都合がある。そして、そのことによって、表示画像のデザインに暗めのデザインを用いることが困難になる等、デザイン上の制約が生じるという問題点がある。   However, in the above-described conventional liquid crystal display device incorporating a photosensor element, when the light sensor element detects light reflected from a detection object by external light such as sunlight, the touch panel function is provided in a dark environment. There is a problem that it becomes difficult to use. On the other hand, when the light reflected from the object to be detected by the light of the video signal emitted from the liquid crystal display panel is detected by the optical sensor element, the touch panel function can be used even in a dark environment. There is an inconvenience that the emitted light needs to be made quite strong. As a result, it is difficult to use a dark design for the design of the display image.

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の1つの目的は、表示品質の低下を抑制しながら、薄型化を図ることが可能であるとともに、暗い環境でも入力機能を利用することが可能であり、かつ、表示画像のデザイン上の制約を受けない液晶表示装置を提供することである。   The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and one object of the present invention is to reduce the display quality while suppressing a decrease in display quality, and to provide a dark environment. However, an object is to provide a liquid crystal display device that can use the input function and is not restricted by the design of the display image.

上記目的を達成するために、この発明の一の局面による液晶表示装置は、複数の画素が二次元的に配列された画素領域を含む液晶表示パネルと、液晶表示パネルの一方の主面と対向し、液晶表示パネルの画素領域を照射する照明部とを備えている。そして、液晶表示パネルの画素領域には、照明部からの可視光を不可視光に変換し、変換された不可視光を一方の主面と反対側の他方の主面側に出射する複数の波長変換素子と、波長変換素子によって波長変換された不可視光を検出する複数の光センサ素子とが形成されている。   In order to achieve the above object, a liquid crystal display device according to an aspect of the present invention includes a liquid crystal display panel including a pixel region in which a plurality of pixels are two-dimensionally arranged, and facing one main surface of the liquid crystal display panel. And an illumination unit that irradiates the pixel region of the liquid crystal display panel. In the pixel region of the liquid crystal display panel, a plurality of wavelength conversions that convert visible light from the illumination unit into invisible light and emit the converted invisible light to the other main surface side opposite to the main surface. An element and a plurality of optical sensor elements that detect invisible light wavelength-converted by the wavelength conversion element are formed.

この一の局面による液晶表示装置では、上記のように、液晶表示パネルの画素領域に、照明部からの可視光を不可視光に変換し、変換された不可視光を一方の主面と反対側の他方の主面側に出射する複数の波長変換素子を形成することによって、液晶表示パネルの画素領域における複数の波長変換素子から不可視光を出射させることができる。また、液晶表示パネルの画素領域に、不可視光を検出する複数の光センサ素子を形成することによって、画素領域から出射される不可視光によって指などの被検知体から反射された光(不可視光)を光センサ素子で検出することができる。したがって、光センサ素子によって検出された検出信号により、座標検出(位置検出)を行うことができるので、太陽などの外光等を利用することなく、座標検出(位置検出)を行うことができる。その結果、暗い環境であっても、入力機能を利用することができる。   In the liquid crystal display device according to this one aspect, as described above, in the pixel region of the liquid crystal display panel, visible light from the illumination unit is converted into invisible light, and the converted invisible light is on the side opposite to one main surface. By forming a plurality of wavelength conversion elements that emit to the other main surface side, invisible light can be emitted from the plurality of wavelength conversion elements in the pixel region of the liquid crystal display panel. In addition, by forming a plurality of photosensor elements that detect invisible light in the pixel area of the liquid crystal display panel, light reflected from a detection object such as a finger by invisible light emitted from the pixel area (invisible light) Can be detected by the optical sensor element. Therefore, since coordinate detection (position detection) can be performed based on the detection signal detected by the optical sensor element, coordinate detection (position detection) can be performed without using outside light such as the sun. As a result, the input function can be used even in a dark environment.

また、一の局面による液晶表示装置では、座標検出(位置検出)に利用する光は、波長変換素子から出射される不可視光であるため、ユーザがその発光の有無を知覚することはない。このため、不可視光をどのように発光(出射)させた場合でも、表示画面に表示される表示画像(表示映像)に影響がおよぶことがない。これにより、液晶表示パネルから出る映像信号の光を利用して座標検出(位置検出)を行う場合と異なり、座標検出(位置検出)を行うために、表示画像(表示映像)の絵作りを工夫する必要がないので、表示画像(表示映像)のデザイン上の制約を受けることなく、座標検出(位置検出)を行うことができる。   In the liquid crystal display device according to one aspect, the light used for coordinate detection (position detection) is invisible light emitted from the wavelength conversion element, so that the user does not perceive the presence or absence of the light emission. For this reason, no matter how invisible light is emitted (emitted), the display image (display image) displayed on the display screen is not affected. Thus, unlike coordinate detection (position detection) using the light of the video signal emitted from the liquid crystal display panel, the display image (display video) picture creation is devised to perform coordinate detection (position detection). Therefore, coordinate detection (position detection) can be performed without being restricted by the design of the display image (display video).

なお、上記した構成では、画素領域に波長変換素子と光センサ素子とを形成することによって、液晶表示パネルに入力機能(タッチパネル機能)を持たせることができる。このため、表示画面上にタッチパネルなどの入力装置を取り付ける必要がないので、その分、液晶表示装置の薄型化を図ることができる。また、入力装置を取り付けることに起因する表示品質の低下を抑制することができる。   In the configuration described above, the liquid crystal display panel can have an input function (touch panel function) by forming the wavelength conversion element and the optical sensor element in the pixel region. For this reason, there is no need to attach an input device such as a touch panel on the display screen, and accordingly, the liquid crystal display device can be made thinner. In addition, it is possible to suppress a decrease in display quality caused by attaching the input device.

上記一の局面による液晶表示装置において、好ましくは、波長変換素子によって変換された不可視光は、赤外光であり、光センサ素子は、赤外光を検出する赤外受光素子である。このように構成すれば、赤外光は多くの物質の表面で反射するため、表示画面に接近した指などの被検知体で効率よく反射させることができる。このため、被検知体からの反射光を赤外受光素子で受光することによって、精度良く座標検出(位置検出)を行うことができる。また、赤外光は、物質にダメージを与えることがないことから、不可視光として好適に用いることができる。   In the liquid crystal display device according to the above aspect, the invisible light converted by the wavelength conversion element is preferably infrared light, and the photosensor element is an infrared light receiving element that detects infrared light. If comprised in this way, since infrared light reflects on the surface of many substances, it can reflect efficiently with to-be-detected bodies, such as a finger | toe which approached the display screen. For this reason, coordinate detection (position detection) can be performed with high accuracy by receiving the reflected light from the detection object by the infrared light receiving element. Moreover, since infrared light does not damage a substance, it can be suitably used as invisible light.

上記一の局面による液晶表示装置において、好ましくは、波長変化素子は、照明部側から赤色フィルタ層と近赤外蛍光体層とが形成された多層構造を有しており、赤色フィルタ層は、照明部からの可視光における赤色光の波長成分を透過させる機能を有しており、近赤外蛍光体層は、赤色フィルタ層を透過した赤色光を近赤外光に変換する機能を有している。このように構成すれば、容易に、照明部から照射された可視光を不可視光である近赤外光に変換することができるとともに、容易に、変換された近赤外光を液晶表示パネルの画素領域から他方の主面側に出射させることができる。   In the liquid crystal display device according to the one aspect described above, preferably, the wavelength changing element has a multilayer structure in which a red filter layer and a near-infrared phosphor layer are formed from the illumination unit side. It has the function of transmitting the red light wavelength component in the visible light from the illumination unit, and the near-infrared phosphor layer has the function of converting the red light transmitted through the red filter layer into near-infrared light. ing. If comprised in this way, while being able to convert easily the visible light irradiated from the illumination part into the near-infrared light which is invisible light, it is easy to convert the converted near-infrared light of a liquid crystal display panel. The light can be emitted from the pixel region to the other main surface.

上記一の局面による液晶表示装置において、好ましくは、複数の波長変換素子は、画素領域内において、互いに所定の間隔を隔てて二次元配列されており、複数の光センサ素子は、二次元配列された波長変換素子と対応するように、画素領域内において、互いに所定の間隔を隔てて二次元配列されている。このように構成すれば、暗い環境でも入力機能を利用することが可能であり、かつ、表示画像のデザイン上の制約を受けないことに加えて、座標検出(位置検出)の検出精度を向上させることができる。   In the liquid crystal display device according to the above aspect, preferably, the plurality of wavelength conversion elements are two-dimensionally arranged at a predetermined interval in the pixel region, and the plurality of photosensor elements are two-dimensionally arranged. The pixel regions are two-dimensionally arranged at a predetermined interval so as to correspond to the wavelength conversion elements. With this configuration, it is possible to use the input function even in a dark environment, and the detection accuracy of coordinate detection (position detection) is improved in addition to not being restricted by the design of the display image. be able to.

上記一の局面による液晶表示装置において、好ましくは、複数の波長変換素子は、それぞれ、対応する光センサ素子の近傍に配置されている。このように構成すれば、座標検出(位置検出)の検出精度をより向上させることができる。   In the liquid crystal display device according to the above aspect, the plurality of wavelength conversion elements are preferably arranged in the vicinity of the corresponding optical sensor elements. If comprised in this way, the detection accuracy of coordinate detection (position detection) can be improved more.

上記一の局面による液晶表示装置において、複数の画素の少なくとも一部に、波長変換素子および光センサ素子を含むように構成してもよい。   The liquid crystal display device according to the above aspect may be configured such that at least some of the plurality of pixels include a wavelength conversion element and an optical sensor element.

この場合において、好ましくは、複数の画素は、それぞれ、波長変換素子および光センサ素子を含む。このように構成すれば、各画素の各々から不可視光を出射させることができるとともに、各画素の各々で被検知体からの反射光を検出することができるので、座標検出(位置検出)の検出精度をさらに向上させることができる。   In this case, preferably, each of the plurality of pixels includes a wavelength conversion element and an optical sensor element. With this configuration, invisible light can be emitted from each of the pixels, and reflected light from the detection target can be detected at each of the pixels, so that coordinate detection (position detection) can be detected. The accuracy can be further improved.

上記一の局面による液晶表示装置において、液晶表示パネルは、第1基板と、第1基板よりも照明部側に配置され、第1基板に対して所定の間隔を隔てて対向する第2基板と、第1基板と第2基板との間に挟持された液晶層とを含み、第2基板の第1基板側の主面上には、複数の画素電極が形成されている一方、第1基板の第2基板側の主面上には、画素電極と対向する対向電極が形成されているのが好ましい。   In the liquid crystal display device according to the above aspect, the liquid crystal display panel includes a first substrate and a second substrate that is disposed closer to the illumination unit than the first substrate and faces the first substrate with a predetermined interval therebetween. And a liquid crystal layer sandwiched between the first substrate and the second substrate. On the main surface of the second substrate on the first substrate side, a plurality of pixel electrodes are formed. Preferably, a counter electrode facing the pixel electrode is formed on the main surface of the second substrate side.

上記画素電極および対向電極とを備えた構成において、好ましくは、波長変換素子は、第1基板の第2基板側の主面上であって、第1基板と対向電極との間に形成されており、画素電極と対向電極との間に電圧が印加されることによって、所定の周期で、波長変換素子から液晶表示パネルの他方の主面側に不可視光が出射されるように構成されており、光センサ素子によって検出された検出信号が所定の周期と一致する場合に被検知体の位置情報が取得される。このように構成すれば、外部から液晶表示パネルの画素領域に不可視光が入射した場合でも、被検知体の位置情報を正しく検出することができる。   In the configuration including the pixel electrode and the counter electrode, the wavelength conversion element is preferably formed on the main surface of the first substrate on the second substrate side and between the first substrate and the counter electrode. In addition, when a voltage is applied between the pixel electrode and the counter electrode, invisible light is emitted from the wavelength conversion element to the other main surface side of the liquid crystal display panel at a predetermined period. When the detection signal detected by the optical sensor element coincides with the predetermined period, the position information of the detected object is acquired. If comprised in this way, even when invisible light injects into the pixel area of a liquid crystal display panel from the outside, the positional information on a to-be-detected body can be detected correctly.

この場合において、好ましくは、液晶表示パネルは、複数の波長変換素子から互いに異なる周期で不可視光を出射可能に構成されている。このように構成すれば、光センサ素子によって検出された検出信号が、その光センサ素子に対応する波長変換素子から出射された不可視光の周期と一致する場合に、被検知体の位置情報が取得されるように構成することができる。そして、このように構成することによって、たとえば、指輪やブレスレット等の金属製アクセサリなどに不可視光が当たり、金属アクセサリなどによって反射された反射光が予期せぬ位置の光センサ素子で検出された場合でも、その光センサ素子で検出された検出信号が、対応する波長変換素子から出射された不可視光によるものではないと判断することができる。したがって、金属製アクセサリなどからの反射光によって、誤入力されるという不都合が生じるのを抑制することができる。その結果、被検知体の位置情報をより精度よく検出することができる。   In this case, the liquid crystal display panel is preferably configured to be able to emit invisible light from the plurality of wavelength conversion elements at different periods. With this configuration, when the detection signal detected by the optical sensor element matches the period of the invisible light emitted from the wavelength conversion element corresponding to the optical sensor element, the position information of the detection target is acquired. Can be configured. And by configuring in this way, for example, when invisible light hits a metal accessory such as a ring or a bracelet, and the reflected light reflected by the metal accessory or the like is detected by an optical sensor element at an unexpected position However, it can be determined that the detection signal detected by the optical sensor element is not due to invisible light emitted from the corresponding wavelength conversion element. Accordingly, it is possible to suppress the inconvenience of erroneous input due to reflected light from a metal accessory or the like. As a result, the position information of the detection target can be detected with higher accuracy.

上記一の局面による液晶表示装置において、液晶表示パネルは、異なる波長領域の光を透過する複数種類のフィルタ層を含むカラーフィルタをさらに備え、カラーフィルタによって、液晶表示パネルの画素がカラー画素に構成されていてもよい。   In the liquid crystal display device according to the above aspect, the liquid crystal display panel further includes a color filter including a plurality of types of filter layers that transmit light in different wavelength regions, and the pixels of the liquid crystal display panel are configured as color pixels by the color filter. May be.

この場合において、カラーフィルタは、少なくとも、赤、青、緑の三種類のフィルタ層を含むように構成することができる。   In this case, the color filter can be configured to include at least three types of filter layers of red, blue, and green.

上記画素内に波長変換素子および光センサ素子が設けられた構成において、波長変換素子と光センサ素子とが近接配置されているのが好ましい。   In the configuration in which the wavelength conversion element and the optical sensor element are provided in the pixel, it is preferable that the wavelength conversion element and the optical sensor element are arranged close to each other.

以上のように、本発明によれば、表示品質の低下を抑制しながら、薄型化を図ることが可能であるとともに、暗い環境でも入力機能を利用することが可能であり、かつ、表示画像のデザイン上の制約を受けない液晶表示装置を容易に得ることができる。   As described above, according to the present invention, it is possible to reduce the thickness while suppressing deterioration in display quality, it is possible to use the input function even in a dark environment, and A liquid crystal display device free from design restrictions can be easily obtained.

以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments embodying the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は、本発明の一実施形態による液晶表示装置の構成を示した断面図である。図2は、本発明の一実施形態による液晶表示装置の画素構成を示した平面図である。図3は、本発明の一実施形態による液晶表示装置のブロック図である。図4〜図10は、本発明の一実施形態による液晶表示装置の構造を説明するための図である。まず、図1〜図10を参照して、本発明の一実施形態による液晶表示装置の構造について説明する。   FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a plan view illustrating a pixel configuration of a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a block diagram of a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention. 4 to 10 are views for explaining the structure of a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention. First, a structure of a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

一実施形態による液晶表示装置は、図1に示すように、透過型の液晶表示装置に構成されており、バックライトユニット10と液晶表示パネル20とを備えている。なお、バックライトユニット10は、本発明の「照明部」の一例である。   As shown in FIG. 1, the liquid crystal display device according to one embodiment is configured as a transmissive liquid crystal display device, and includes a backlight unit 10 and a liquid crystal display panel 20. The backlight unit 10 is an example of the “illumination unit” in the present invention.

また、一実施形態による液晶表示装置は、図3に示すように、制御部60と、画素駆動回路部70と、光センサ素子駆動回路部80と、バックライト駆動回路部90と、電源回路部100と、画像信号入力インタフェース110と、外部システムインタフェース120とを備えている。   As shown in FIG. 3, the liquid crystal display device according to the embodiment includes a control unit 60, a pixel drive circuit unit 70, a photosensor element drive circuit unit 80, a backlight drive circuit unit 90, and a power supply circuit unit. 100, an image signal input interface 110, and an external system interface 120.

バックライトユニット10は、LED(Light Emitting Diode)などの光源(図示せず)と、その光源からの光を面状の光に変換する導光板(図示せず)とを有しており、図1に示すように、光放出面10aから白色光(可視光)を出射する。また、バックライトユニット10は、液晶表示パネル20の裏面(一方の主面)側に配置されている。すなわち、バックライトユニット10の光放出面10aの上方に、液晶表示パネル20の裏面(一方の主面)とバックライトユニット10の光放出面10aとが対向するように液晶表示パネル20が配置されている。   The backlight unit 10 includes a light source (not shown) such as an LED (Light Emitting Diode), and a light guide plate (not shown) that converts light from the light source into planar light. As shown in FIG. 1, white light (visible light) is emitted from the light emitting surface 10a. The backlight unit 10 is arranged on the back surface (one main surface) side of the liquid crystal display panel 20. That is, the liquid crystal display panel 20 is arranged above the light emission surface 10a of the backlight unit 10 so that the back surface (one main surface) of the liquid crystal display panel 20 and the light emission surface 10a of the backlight unit 10 face each other. ing.

液晶表示パネル20は、図4に示すように、画像を表示する表示領域(画素領域)20aを含んでおり、裏面側に配置されたバックライトユニット10(図1参照)によって、液晶表示パネル20の裏面側から表示領域20aの全面に白色光(可視光)が照射される。この表示領域20aには、図2に示すように、複数の画素21が二次元マトリクス状に配列されている。また、複数の画素21の各々は、後述するカラーフィルタ43によって、カラー画素に構成されている。具体的には、複数の画素21の各々は、光の三原色である、赤(R)、緑(G)、青(B)の3つのサブ画素21R、21Gおよび21Bを含んでいる。   As shown in FIG. 4, the liquid crystal display panel 20 includes a display area (pixel area) 20a for displaying an image, and the liquid crystal display panel 20 is provided by the backlight unit 10 (see FIG. 1) arranged on the back side. White light (visible light) is irradiated on the entire surface of the display area 20a from the back side of the display. In the display area 20a, as shown in FIG. 2, a plurality of pixels 21 are arranged in a two-dimensional matrix. Each of the plurality of pixels 21 is configured as a color pixel by a color filter 43 described later. Specifically, each of the plurality of pixels 21 includes three sub-pixels 21R, 21G, and 21B of red (R), green (G), and blue (B), which are the three primary colors of light.

ここで、本実施形態では、複数の画素21の各々は、上記3つのサブ画素21R、21Gおよび21Bに加えて、近赤外光を出射する近赤外素子22と、近赤外光を受光する近赤外受光素子からなる光センサ素子23とをさらに備えている。近赤外素子22は、図1に示すように、バックライトユニット10から出射された可視光(白色光)を不可視光である近赤外光に変換し、変換した近赤外光を液晶表示パネル20の表示領域20a(図4参照)から正面(一方の主面)側に送出(出射)する機能を有している。また、光センサ素子23は、近赤外素子22から出射された不可視光(近赤外光)によって被検知体(指など)で反射された光を検出する。近赤外素子22と光センサ素子23とは、同一画素内において、近接配置されている。なお、近赤外素子22は、本発明の「波長変換素子」の一例である。   Here, in the present embodiment, each of the plurality of pixels 21 receives the near-infrared element 22 that emits near-infrared light and the near-infrared light in addition to the three sub-pixels 21R, 21G, and 21B. And an optical sensor element 23 composed of a near-infrared light receiving element. As shown in FIG. 1, the near-infrared element 22 converts visible light (white light) emitted from the backlight unit 10 into near-infrared light that is invisible light, and the converted near-infrared light is displayed on a liquid crystal display. It has a function of sending (emitting) from the display area 20a (see FIG. 4) of the panel 20 to the front (one main surface) side. Further, the optical sensor element 23 detects light reflected by a detection target (such as a finger) by invisible light (near infrared light) emitted from the near infrared element 22. The near-infrared element 22 and the optical sensor element 23 are arranged close to each other in the same pixel. The near-infrared element 22 is an example of the “wavelength conversion element” in the present invention.

また、液晶表示パネル20は、アクティブマトリクス構造に構成されている。具体的には、液晶表示パネル20は、図1および図4に示すように、アレイ基板30と対向基板40とを備えている。アレイ基板30と対向基板40とは、複数のスペーサ(図示せず)により所定の間隔を隔てて対向配置されている。そして、アレイ基板30と対向基板40とは、両基板の周縁部に配置されたシール材(図示せず)によって互いに接合されている。また、図1に示すように、アレイ基板30と対向基板40との間には、アレイ基板30、対向基板40およびシール材(図示せず)によって、液晶層50が挟持されている。この液晶層50は、たとえば、TN(Twisted Nematic)液晶から構成されている。   The liquid crystal display panel 20 has an active matrix structure. Specifically, the liquid crystal display panel 20 includes an array substrate 30 and a counter substrate 40 as shown in FIGS. The array substrate 30 and the counter substrate 40 are arranged to face each other with a predetermined interval by a plurality of spacers (not shown). The array substrate 30 and the counter substrate 40 are bonded to each other by a sealing material (not shown) disposed at the peripheral edge of both substrates. Further, as shown in FIG. 1, a liquid crystal layer 50 is sandwiched between the array substrate 30 and the counter substrate 40 by the array substrate 30, the counter substrate 40, and a sealing material (not shown). The liquid crystal layer 50 is made of, for example, TN (Twisted Nematic) liquid crystal.

アレイ基板30は、光を透過する絶縁体の基板であるガラス基板31を含んでいる。このガラス基板31の上面上(対向基板40側の主面上)には、スイッチング素子として機能する複数の薄膜トランジスタ(TFT:Thin Film Transistor)32(図6参照)がアレイ状に形成されている。また、ガラス基板31の上面上には、図1および図5に示すように、複数の画素電極33が形成されている。これらの画素電極33は、それぞれ、平面的に見て、Y方向に延びる略長方形形状に形成されている。なお、複数の画素電極33の各々は、TFT32のドレイン電極に接続されている。   The array substrate 30 includes a glass substrate 31 that is an insulating substrate that transmits light. On the upper surface of the glass substrate 31 (on the main surface on the counter substrate 40 side), a plurality of thin film transistors (TFTs) 32 (see FIG. 6) functioning as switching elements are formed in an array. A plurality of pixel electrodes 33 are formed on the upper surface of the glass substrate 31, as shown in FIGS. Each of these pixel electrodes 33 is formed in a substantially rectangular shape extending in the Y direction when seen in a plan view. Each of the plurality of pixel electrodes 33 is connected to the drain electrode of the TFT 32.

また、本実施形態では、各画素21は、それぞれ、4つの画素電極33を含んでいる。4つの画素電極33のうちの3つの画素電極33aは、それぞれ、赤(R)、緑(G)、青(B)の3つのサブ画素21R、21Gおよび21Bを駆動するために設けられている。残りの画素電極33bは、近赤外素子22を駆動するために設けられている。   In the present embodiment, each pixel 21 includes four pixel electrodes 33. Of the four pixel electrodes 33, three pixel electrodes 33a are provided to drive the three sub-pixels 21R, 21G, and 21B of red (R), green (G), and blue (B), respectively. . The remaining pixel electrode 33 b is provided for driving the near infrared element 22.

また、ガラス基板31の上面上には、水平方向(X方向)に延在する複数の走査線34(図6参照)が、垂直方向(Y方向)に並ぶように形成されているとともに、垂直方向(Y方向)に延在する複数の信号線35(図6参照)が、水平方向(X方向)に並ぶように形成されている。走査線34と信号線35とが交差する各位置には、上記したTFT32が配置されている。そして、図6に示すように、上記走査線34にTFT32のゲート電極が接続されているとともに、上記信号線35にTFT32のソース電極が接続されている。   In addition, a plurality of scanning lines 34 (see FIG. 6) extending in the horizontal direction (X direction) are formed on the upper surface of the glass substrate 31 so as to be aligned in the vertical direction (Y direction). A plurality of signal lines 35 (see FIG. 6) extending in the direction (Y direction) are formed to be aligned in the horizontal direction (X direction). The TFT 32 described above is arranged at each position where the scanning line 34 and the signal line 35 intersect. As shown in FIG. 6, the gate electrode of the TFT 32 is connected to the scanning line 34, and the source electrode of the TFT 32 is connected to the signal line 35.

対向基板40は、図1に示すように、上記アレイ基板30と同様、光を透過する絶縁体の基板であるガラス基板41を含んでいる。このガラス基板41の上面上(アレイ基板30側の主面上)には、画素電極33と対向する対向電極42が形成されている。対向電極42は、ガラス基板41上で全画素に共通の1つの電極となっている。上記した画素電極33および対向電極42は、それぞれ、ITO(Indium Tin Oxide)やIZO(Indium Zinc Oxide)などの透明な導電材料によって形成されている。なお、ガラス基板41および31は、それぞれ、本発明の「第1基板」および「第2基板」の一例である。   As shown in FIG. 1, the counter substrate 40 includes a glass substrate 41, which is an insulating substrate that transmits light, like the array substrate 30. On the upper surface of the glass substrate 41 (on the main surface on the array substrate 30 side), a counter electrode 42 facing the pixel electrode 33 is formed. The counter electrode 42 is one electrode common to all pixels on the glass substrate 41. The pixel electrode 33 and the counter electrode 42 described above are each formed of a transparent conductive material such as ITO (Indium Tin Oxide) or IZO (Indium Zinc Oxide). The glass substrates 41 and 31 are examples of the “first substrate” and the “second substrate” in the present invention, respectively.

また、液晶層50と画素電極33との間、および、液晶層50と対向電極42との間には、液晶層50を構成する液晶分子の配向を制御するための配向膜24(24aおよび24b)がそれぞれ成膜されている。この配向膜24は、たとえば、ポリイミド樹脂などから構成されており、配向処理(たとえば、ラビング処理)が施されている。   Further, between the liquid crystal layer 50 and the pixel electrode 33 and between the liquid crystal layer 50 and the counter electrode 42, an alignment film 24 (24 a and 24 b) for controlling the alignment of the liquid crystal molecules constituting the liquid crystal layer 50. ) Are respectively formed. The alignment film 24 is made of, for example, a polyimide resin and is subjected to an alignment process (for example, a rubbing process).

また、ガラス基板41(対向基板40)のアレイ基板30(ガラス基板31)側の主面上であって、ガラス基板41と対向電極42との間には、上記したカラーフィルタ43が設けられている。このカラーフィルタ43は、異なる波長領域の光を透過する複数種類のフィルタ層を含んでいる。具体的には、カラーフィルタ43は、赤フィルタ層43R、緑フィルタ層43Gおよび青フィルタ層43Bの3種類のフィルタ層を含んでいる。これらのフィルタ層は、図2に示すように、平面的に見て、それぞれ、Y方向に延びる略長方形形状を有しており、図1に示すように、対応する画素電極33(33a)と対向するように形成されている。なお、カラーフィルタ43は、たとえば、顔料や染料などの着色剤を含有するポリイミド樹脂を用いて形成される。また、フィルタ層の間隙には、光を透過しないように黒色に色づけられている。すなわち、フィルタ層の間隙には、黒色の多数の帯をマトリクス状に配置した遮光層44が形成されている。   Further, the color filter 43 described above is provided between the glass substrate 41 and the counter electrode 42 on the main surface of the glass substrate 41 (counter substrate 40) on the array substrate 30 (glass substrate 31) side. Yes. The color filter 43 includes a plurality of types of filter layers that transmit light in different wavelength regions. Specifically, the color filter 43 includes three types of filter layers: a red filter layer 43R, a green filter layer 43G, and a blue filter layer 43B. As shown in FIG. 2, each of these filter layers has a substantially rectangular shape extending in the Y direction when seen in a plan view. As shown in FIG. 1, the filter layers correspond to the corresponding pixel electrodes 33 (33a). It is formed so as to face each other. The color filter 43 is formed using, for example, a polyimide resin containing a colorant such as a pigment or a dye. Further, the gap between the filter layers is colored black so as not to transmit light. That is, a light shielding layer 44 in which a large number of black bands are arranged in a matrix is formed in the gap between the filter layers.

また、液晶表示パネル20の1画素は、赤フィルタ層43R、緑フィルタ層43Gおよび青フィルタ層43Bの3つのフィルタ層を含んでいる。   One pixel of the liquid crystal display panel 20 includes three filter layers, a red filter layer 43R, a green filter layer 43G, and a blue filter layer 43B.

ここで、本実施形態では、図1および図2に示すように、ガラス基板41(対向基板40)のアレイ基板30(ガラス基板31)側の主面上であって、ガラス基板41と対向電極42との間には、上記カラーフィルタ43と並置するように、近赤外素子22が設けられている。この近赤外素子22は、図2に示すように、上記フィルタ層と同様、平面的に見て、Y方向に延びる略長方形形状を有しており、画素電極33(33b)と対向するように、ガラス基板41上に形成されている。また、近赤外素子22は、青フィルタ層43Bと、隣接する画素21の赤フィルタ層43Rとの間に配置されている。さらに、近赤外素子22は、バックライトユニット10側から、赤色フィルタ層22aと近赤外蛍光体層22bとが順次形成された多層構造(二層構造)を有している。赤色フィルタ層22aは、バックライトユニット10から出射された白色光(可視光)のうち、赤色光の波長成分のみを透過させる機能を有している。また、近赤外蛍光体層22bは、赤色フィルタ層22aを透過した赤色光を近赤外光に変換する機能を有している。   Here, in this embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2, the glass substrate 41 and the counter electrode are on the main surface of the glass substrate 41 (counter substrate 40) on the array substrate 30 (glass substrate 31) side. The near-infrared element 22 is provided between the color filter 43 and the color filter 43. As shown in FIG. 2, the near-infrared element 22 has a substantially rectangular shape extending in the Y direction when viewed in plan, like the filter layer, and faces the pixel electrode 33 (33b). Further, it is formed on the glass substrate 41. The near-infrared element 22 is disposed between the blue filter layer 43B and the red filter layer 43R of the adjacent pixel 21. Further, the near-infrared element 22 has a multilayer structure (two-layer structure) in which a red filter layer 22a and a near-infrared phosphor layer 22b are sequentially formed from the backlight unit 10 side. The red filter layer 22a has a function of transmitting only the wavelength component of red light among the white light (visible light) emitted from the backlight unit 10. The near infrared phosphor layer 22b has a function of converting red light transmitted through the red filter layer 22a into near infrared light.

また、本実施形態では、図5および図7に示すように、アレイ基板30(ガラス基板31)の上面上に、上記した複数の光センサ素子23がマトリクス状に形成されている。この光センサ素子23は、平面的に見て、X方向に延びる略長方形形状に形成されている。さらに、上記ガラス基板31の上面上には、図7に示すように、上記光センサ素子23を駆動するための電圧を印加する複数の駆動電極25−1〜25−mおよび複数の駆動電極26−1〜26−nと、光センサ素子23からの検出信号(センサ信号)を出力するための出力電極27とが形成されている。また、駆動電極25−1〜25−mは、垂直方向(Y方向)に延在するとともに、水平方向(X方向)に並んでおり、駆動電極26−1〜26−nは、水平方向(X方向)に延在するとともに、垂直方向(Y方向)に並んでいる。なお、対向基板40における光センサ素子23と対向する領域は、上記したカラーフィルタ43および近赤外素子22が形成されていない状態となっている。   Further, in the present embodiment, as shown in FIGS. 5 and 7, the plurality of photosensor elements 23 described above are formed in a matrix on the upper surface of the array substrate 30 (glass substrate 31). The optical sensor element 23 is formed in a substantially rectangular shape extending in the X direction when seen in a plan view. Further, on the upper surface of the glass substrate 31, as shown in FIG. 7, a plurality of drive electrodes 25-1 to 25-m for applying a voltage for driving the photosensor element 23 and a plurality of drive electrodes 26 are applied. -1 to 26-n and an output electrode 27 for outputting a detection signal (sensor signal) from the optical sensor element 23 are formed. The drive electrodes 25-1 to 25-m extend in the vertical direction (Y direction) and are arranged in the horizontal direction (X direction). The drive electrodes 26-1 to 26-n are arranged in the horizontal direction ( It extends in the (X direction) and is aligned in the vertical direction (Y direction). In the counter substrate 40, the region facing the optical sensor element 23 is in a state where the color filter 43 and the near infrared element 22 are not formed.

また、TFT32が形成されているガラス基板31(アレイ基板30)の上面上には、複数の蓄積キャパシタ28(図6参照)が形成されている。この蓄積キャパシタ28の一方の電極は、図6に示すように、TFT32のドレイン電極に接続されている。したがって、蓄積キャパシタ28は、液晶層50を挟んで互いに対向する画素電極33および対向電極42によって形成される液晶キャパシタ29と並列にTFT32の負荷となっている。   A plurality of storage capacitors 28 (see FIG. 6) are formed on the upper surface of the glass substrate 31 (array substrate 30) on which the TFTs 32 are formed. One electrode of the storage capacitor 28 is connected to the drain electrode of the TFT 32 as shown in FIG. Therefore, the storage capacitor 28 is a load of the TFT 32 in parallel with the liquid crystal capacitor 29 formed by the pixel electrode 33 and the counter electrode 42 facing each other with the liquid crystal layer 50 interposed therebetween.

また、図1に示すように、アレイ基板30の外面側には、直線偏光板51が配置され、対向基板40の外面側には直線偏光板52が配置されている。直線偏光板51と直線偏光板52とは、互いの偏光軸が90°となるように配置されている。   As shown in FIG. 1, a linearly polarizing plate 51 is disposed on the outer surface side of the array substrate 30, and a linearly polarizing plate 52 is disposed on the outer surface side of the counter substrate 40. The linearly polarizing plate 51 and the linearly polarizing plate 52 are arranged such that their polarization axes are 90 °.

画素駆動回路部70は、走査回路部71と信号回路部72とから構成されており、図4に示すように、液晶表示パネル20の周辺部の領域に配置されている。この画素駆動回路部70は、制御部60から指示された座標の画素21を駆動させる機能を有している。また、図6に示すように、上記走査線34の一端は、走査回路部71に接続されており、上記信号線35の一端は、信号回路部72に接続されている。   The pixel drive circuit unit 70 includes a scanning circuit unit 71 and a signal circuit unit 72, and is disposed in a peripheral region of the liquid crystal display panel 20, as shown in FIG. The pixel drive circuit unit 70 has a function of driving the pixel 21 having the coordinates designated by the control unit 60. Further, as shown in FIG. 6, one end of the scanning line 34 is connected to the scanning circuit unit 71, and one end of the signal line 35 is connected to the signal circuit unit 72.

光センサ素子駆動回路部80は、図4に示すように、水平駆動回路部81と垂直駆動回路部82とから構成されており、上記画素駆動回路部70が配置されている領域とは異なる液晶表示パネル20の周辺部の領域に配置されている。上記水平駆動回路部81には、駆動電極25−1〜25−mの一端が接続されており、上記垂直駆動回路部82には、駆動電極26−1〜26−nの一端が接続されている。   As shown in FIG. 4, the optical sensor element drive circuit unit 80 includes a horizontal drive circuit unit 81 and a vertical drive circuit unit 82, and is a liquid crystal different from the region where the pixel drive circuit unit 70 is disposed. The display panel 20 is arranged in a peripheral area. One end of drive electrodes 25-1 to 25-m is connected to the horizontal drive circuit unit 81, and one end of drive electrodes 26-1 to 26-n is connected to the vertical drive circuit unit 82. Yes.

また、上記光センサ素子23は、図8に示すように、フォトトランジスタから構成されている。このフォトトランジスタのコレクタは、駆動電極26を介して、垂直駆動回路部82(図9参照)に接続されている一方、フォトトランジスタのエミッタは、抵抗Rおよび駆動電極25を介して、水平駆動回路部81(図9参照)に接続されている。また、エミッタと抵抗Rとの間には、センサ信号を出力するための出力電極27が接続されている。なお、センサ信号の出力レベルが微弱な場合には、出力電極27の後段にアンプ回路などを追加して、センサ信号の出力レベルを増幅するように構成してもよい。この光センサ素子駆動回路部80は、図9に示すように、制御部60によって指定された座標の光センサ素子23を駆動させて、その光センサ素子23のセンサ信号を制御部60に送出する機能を有している。   The photosensor element 23 is composed of a phototransistor as shown in FIG. The collector of the phototransistor is connected to the vertical drive circuit unit 82 (see FIG. 9) via the drive electrode 26, while the emitter of the phototransistor is connected to the horizontal drive circuit via the resistor R and the drive electrode 25. It is connected to the part 81 (see FIG. 9). An output electrode 27 for outputting a sensor signal is connected between the emitter and the resistor R. If the output level of the sensor signal is weak, an amplifier circuit or the like may be added after the output electrode 27 to amplify the output level of the sensor signal. As shown in FIG. 9, the optical sensor element drive circuit unit 80 drives the optical sensor element 23 at the coordinates specified by the control unit 60 and sends the sensor signal of the optical sensor element 23 to the control unit 60. It has a function.

制御部60は、画像信号入力インタフェース110(図3参照)を介して、外部から入力された画像信号を、R(赤)、G(緑)、B(青)に変換し、画像信号の内容に基づいて、駆動対象となる画素の座標と各サブ画素の信号レベルを決定した後、変換した画像信号を画素駆動回路部70に出力する。また、制御部60は、近赤外素子22の駆動信号も画素駆動回路部70に出力する。すなわち、近赤外素子22は、制御部60によって、画素21(サブ画素21R、21Gおよび21B)の駆動とは独立して、所定のパターン(所定の周期)で駆動される。   The control unit 60 converts an image signal input from the outside via the image signal input interface 110 (see FIG. 3) into R (red), G (green), and B (blue), and the contents of the image signal. Then, after determining the coordinates of the pixel to be driven and the signal level of each sub-pixel, the converted image signal is output to the pixel drive circuit unit 70. The control unit 60 also outputs a drive signal for the near infrared element 22 to the pixel drive circuit unit 70. That is, the near-infrared element 22 is driven by the control unit 60 in a predetermined pattern (predetermined cycle) independently of driving of the pixels 21 (sub-pixels 21R, 21G, and 21B).

また、制御部60は、図9に示すように、光センサ素子23の座標指定信号を、光センサ素子駆動回路部80に出力し、指定した座標の光センサ素子23からのセンサ信号(光センサ素子23の状態)を読み込む。さらに、制御部60は、図3および図9に示すように、光センサ素子23からのセンサ信号を記憶するメモリ部61を備えており、このメモリ部61には、図10に示すように、光センサ素子23から出力された所定数分(たとえば、6回分)のセンサ信号が所定時間毎に格納される。   Further, as shown in FIG. 9, the control unit 60 outputs a coordinate designation signal of the optical sensor element 23 to the optical sensor element drive circuit unit 80, and a sensor signal (optical sensor) from the optical sensor element 23 of the designated coordinate. Read the state of the element 23). Further, as shown in FIGS. 3 and 9, the control unit 60 includes a memory unit 61 that stores a sensor signal from the optical sensor element 23. In the memory unit 61, as shown in FIG. A predetermined number (for example, six times) of sensor signals output from the optical sensor element 23 are stored every predetermined time.

バックライト駆動回路部90は、図3に示すように、制御部60からの指示によって、バックライトユニット10の点灯および消灯を制御するととともに、輝度調整などを行う機能を有している。また、電源回路部100は、入力電力から必要とされる出力電力を生成し、各部に電力を供給する。   As shown in FIG. 3, the backlight drive circuit unit 90 has functions of controlling the lighting and extinguishing of the backlight unit 10 according to instructions from the control unit 60 and adjusting the brightness. The power supply circuit unit 100 generates output power required from input power and supplies power to each unit.

図11は、本発明の一実施形態による液晶表示装置の動作を説明するための概略図である。図12および図13は、本発明の一実施形態による液晶表示装置の光センサ素子を駆動させるための駆動信号を示したタイミングチャートである。次に、図1、図3、図4および図6〜図13を参照して、本発明の一実施形態による液晶表示装置の動作について説明する。なお、以下の説明では、液晶表示装置の画素配列を、m×n画素配列として説明する。   FIG. 11 is a schematic view for explaining the operation of the liquid crystal display device according to the embodiment of the present invention. 12 and 13 are timing charts showing driving signals for driving the optical sensor elements of the liquid crystal display device according to the embodiment of the present invention. Next, the operation of the liquid crystal display device according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1, 3, 4 and 6 to 13. In the following description, the pixel array of the liquid crystal display device is described as an m × n pixel array.

まず、図3に示すように、制御部60からの指示によって、バックライト駆動回路部90を介して、バックライトユニット10が点灯される。これにより、図11に示すように、バックライトユニット10の光放出面10aから白色光(可視光)が出射される。出射された白色光は、直線偏光板51を通過する際、偏光角と平行な角度の光のみが透過される。すなわち、直線偏光板51を通過することによって、バックライトユニット10から出射された白色光の直線偏光成分のみが透過され、透過された直線偏光Aが液晶層50に入射される。   First, as shown in FIG. 3, the backlight unit 10 is turned on via the backlight drive circuit unit 90 according to an instruction from the control unit 60. Thereby, as shown in FIG. 11, white light (visible light) is emitted from the light emission surface 10 a of the backlight unit 10. When the emitted white light passes through the linearly polarizing plate 51, only light having an angle parallel to the polarization angle is transmitted. That is, by passing through the linearly polarizing plate 51, only the linearly polarized component of the white light emitted from the backlight unit 10 is transmitted, and the transmitted linearly polarized light A is incident on the liquid crystal layer 50.

一方、図3に示すように、画像信号入力インタフェース110を介して、外部から制御部60に画像信号が入力されると、入力された画像信号は、制御部60でR(赤)、G(緑)、B(青)に変換され、画像信号の内容に基づいて、駆動対象となる画素の座標と各サブ画素の信号レベルが決定された後、変換された画像信号が画素駆動回路部70に出力される。   On the other hand, as shown in FIG. 3, when an image signal is input from the outside to the control unit 60 via the image signal input interface 110, the input image signal is R (red), G ( Green) and B (blue), and after determining the coordinates of the pixel to be driven and the signal level of each sub-pixel based on the content of the image signal, the converted image signal is converted into the pixel drive circuit unit 70. Is output.

画素駆動回路部70に画像信号が出力されると、図6に示すように、画素駆動回路部70の走査回路部71から走査線34に順次パルス電圧が供給され、パルス電圧が供給された走査線34に接続されたTFT32の全てがオン状態となる。このとき、画素駆動回路部70の信号回路部72を介して、制御部60(図3参照)から信号線35に、画像信号に基づく信号電圧が印加されている場合には、TFT32のドレイン電極から、それに接続されている液晶キャパシタ29の画素電極33(図1参照)に電荷が注入される。そして、電極電位が信号線35の電位(信号電圧)と同レベルになり、画素電極33(図1参照)と対向電極42(図1参照)との間に電位差が生じる。この電位差によって液晶の配向が変化する。なお、蓄積キャパシタ28の他方の電極は、一つ前に走査される走査線34に接続されており、この蓄積キャパシタ28によって、次のパルス電圧でTFT32がオン状態になって信号電圧が印加されるまでの間、画素電極33の電位が維持される。   When an image signal is output to the pixel driving circuit unit 70, as shown in FIG. 6, a scanning voltage is sequentially supplied from the scanning circuit unit 71 of the pixel driving circuit unit 70 to the scanning line 34, and scanning in which the pulse voltage is supplied. All of the TFTs 32 connected to the line 34 are turned on. At this time, when a signal voltage based on an image signal is applied to the signal line 35 from the control unit 60 (see FIG. 3) via the signal circuit unit 72 of the pixel drive circuit unit 70, the drain electrode of the TFT 32 Then, charges are injected into the pixel electrode 33 (see FIG. 1) of the liquid crystal capacitor 29 connected thereto. Then, the electrode potential becomes the same level as the potential (signal voltage) of the signal line 35, and a potential difference is generated between the pixel electrode 33 (see FIG. 1) and the counter electrode 42 (see FIG. 1). This potential difference changes the alignment of the liquid crystal. Note that the other electrode of the storage capacitor 28 is connected to the scanning line 34 scanned one time before, and the TFT 32 is turned on at the next pulse voltage by the storage capacitor 28 and a signal voltage is applied. Until then, the potential of the pixel electrode 33 is maintained.

配向が変化された液晶は、直線偏光の偏光軸を90°曲げる特性を示すため、図11に示すように、液晶層50における配向が変化した部分を透過する直線偏光Aは、偏光軸が90°曲げられてカラーフィルタ43および近赤外素子22に入射される。一方、画素電極33と対向電極42との間に電位差が生じていない場合には、液晶の配向が変化しない。このため、液晶層50における配向が変化しない部分を透過する直線偏光Aは、直線偏光板51で制御された偏光角のまま液晶層50を透過する。そして、透過した直線偏光Aは、カラーフィルタ43および近赤外素子22に入射される。なお、図11では、ハッチング付の矢印で、偏光軸が曲げられた直線偏光Bを示している。   Since the liquid crystal in which the orientation has been changed exhibits the characteristic of bending the polarization axis of linearly polarized light by 90 °, as shown in FIG. 11, the linearly polarized light A transmitted through the portion in which the orientation has changed in the liquid crystal layer 50 has a polarization axis of 90. The light is bent and incident on the color filter 43 and the near-infrared element 22. On the other hand, when there is no potential difference between the pixel electrode 33 and the counter electrode 42, the alignment of the liquid crystal does not change. For this reason, the linearly polarized light A that passes through the portion of the liquid crystal layer 50 where the alignment does not change passes through the liquid crystal layer 50 with the polarization angle controlled by the linear polarizing plate 51. The transmitted linearly polarized light A is incident on the color filter 43 and the near-infrared element 22. In FIG. 11, the linearly polarized light B whose polarization axis is bent is indicated by hatched arrows.

カラーフィルタ43に入射された直線偏光は、各フィルタ層を透過する際に、特定の波長成分の光のみが透過されて、赤色光、緑色光、または、青色光として直線偏光板52側に出射される。一方、近赤外素子22に入射された直線偏光は、まず、赤色フィルタ層22aによって、白色光(可視光)のうち赤色光の波長成分のみが透過される。次に、赤色フィルタ層22aを透過した赤色光は、近赤外蛍光体層22bで不可視光である近赤外光に変換されて、直線偏光板52側に出射される。   When the linearly polarized light incident on the color filter 43 passes through each filter layer, only light of a specific wavelength component is transmitted and emitted to the linearly polarizing plate 52 side as red light, green light, or blue light. Is done. On the other hand, for the linearly polarized light incident on the near-infrared element 22, only the red light wavelength component of the white light (visible light) is first transmitted by the red filter layer 22a. Next, the red light transmitted through the red filter layer 22a is converted into near-infrared light which is invisible light by the near-infrared phosphor layer 22b and emitted to the linearly polarizing plate 52 side.

ここで、直線偏光板52は、直線偏光板51に対して偏光軸が90°ずれているので、液晶層50によって偏光軸が90°曲げられた直線偏光Bのみが、直線偏光板52を透過し可視化される。これにより、各画素電極33(図1参照)と対向電極42(図1参照)との間の電位差を制御することによって、カラー画素を発光させることができるので、外部から入力された画像信号に基づいた画像を液晶表示パネル20の表示領域20a(図4参照)に表示させることができる。   Here, since the polarization axis of the linearly polarizing plate 52 is shifted by 90 ° with respect to the linearly polarizing plate 51, only the linearly polarized light B whose polarization axis is bent by 90 ° by the liquid crystal layer 50 is transmitted through the linearly polarizing plate 52. And visualized. As a result, by controlling the potential difference between each pixel electrode 33 (see FIG. 1) and the counter electrode 42 (see FIG. 1), the color pixel can emit light. The based image can be displayed on the display area 20a (see FIG. 4) of the liquid crystal display panel 20.

また、画素電極33と対向電極42との間の電位差を制御することによって、画像信号とは独立した所定のパターン(周期)で、液晶表示パネル20の表示領域20a(図4参照)の正面(他方の主面)側に近赤外光(不可視光)を出射させることができる。なお、近赤外素子22の駆動は、画像表示用の各サブ画素21R、21Gおよび21Bとは独立して制御することが可能であるので、液晶表示パネル20に表示させる表示画像には何ら影響を与えない。   Further, by controlling the potential difference between the pixel electrode 33 and the counter electrode 42, the front surface (see FIG. 4) of the display area 20a (see FIG. 4) of the liquid crystal display panel 20 in a predetermined pattern (period) independent of the image signal. Near infrared light (invisible light) can be emitted to the other main surface) side. The driving of the near-infrared element 22 can be controlled independently of the image display sub-pixels 21R, 21G, and 21B, and therefore has no effect on the display image displayed on the liquid crystal display panel 20. Not give.

そして、上記のように、液晶表示パネル20の表示領域20a(図4参照)から近赤外光が出射されている状態で、液晶表示パネル20の表示画面を指200などの被検知体で触れると、近赤外光が被検知体で反射して、その反射光B1が光センサ素子23で検出(受光)される。検出された信号は、ロジックレベル(Low(以下、L)又はHigh(以下、H):Hで受光あり)のセンサ信号に変換されて、図9に示すように、制御部60に送られる。   Then, as described above, the near-infrared light is emitted from the display area 20a (see FIG. 4) of the liquid crystal display panel 20, and the display screen of the liquid crystal display panel 20 is touched with a detection object such as a finger 200. The near-infrared light is reflected by the detection object, and the reflected light B1 is detected (received) by the optical sensor element 23. The detected signal is converted into a sensor signal of a logic level (Low (hereinafter, L) or High (hereinafter, H): light is received at H), and is sent to the controller 60 as shown in FIG.

光センサ素子23からのセンサ信号の読み取りは、駆動電極26に、Hレベルの駆動信号Yを供給(正電圧を印加)し、駆動電極25に、Lレベルの駆動信号Xを供給する(GNDレベルの状態にする)ことによって行うことができる。たとえば、座標(p,q)の光センサ素子23のセンサ信号を読み取る場合には、図12に示すように、駆動電極26−qに、Hレベルの駆動信号Y(q)を供給し、駆動電極25−pに、Lレベルの駆動信号X(p)を供給する。このようにすれば、座標(p,q)の光センサ素子23がアクティブ状態となるので、図8に示したように、出力電極27を介して、センサ信号を制御部60に送ることができる。   Reading the sensor signal from the optical sensor element 23 supplies the drive electrode 26 with an H level drive signal Y (applies a positive voltage) and supplies the drive electrode 25 with an L level drive signal X (GND level). To the state of For example, when reading the sensor signal of the optical sensor element 23 at the coordinates (p, q), as shown in FIG. 12, an H level drive signal Y (q) is supplied to the drive electrode 26-q to drive it. An L-level drive signal X (p) is supplied to the electrode 25-p. In this way, the optical sensor element 23 at the coordinates (p, q) is in the active state, so that the sensor signal can be sent to the control unit 60 via the output electrode 27 as shown in FIG. .

制御部60に送られた光センサ素子23からのセンサ信号は、メモリ部61の光センサ素子入力テーブル(図10参照)に格納される。その後、図10に示すように、所定の間隔(たとえば、0.1秒)毎に同一座標について、所定回数(たとえば、6回)読み込み処理が行われる。そして、特定座標の読み込みデータが、近赤外素子22の駆動パターンと一致することが確認されれば、特定座標での被検知体の近接ありと判断される。たとえば、近赤外素子22の出力レベル(駆動パターン)が、「L,H,L,H,H,L」であった場合、センサ信号入力テーブルに格納されたデータの中の座標(p,q)の読み込みデータが、「L,H,L,H,H,L」であり、近赤外素子22の出力レベル(駆動パターン)と一致するため、座標(p,q)において、被検知体の近接有りと判断される。   The sensor signal from the optical sensor element 23 sent to the control unit 60 is stored in the optical sensor element input table (see FIG. 10) of the memory unit 61. Thereafter, as shown in FIG. 10, a reading process is performed a predetermined number of times (for example, six times) for the same coordinate at a predetermined interval (for example, 0.1 second). Then, if it is confirmed that the read data of the specific coordinate matches the drive pattern of the near infrared element 22, it is determined that the detected object is close to the specific coordinate. For example, when the output level (drive pattern) of the near-infrared element 22 is “L, H, L, H, H, L”, the coordinates (p, Since the read data of q) is “L, H, L, H, H, L” and matches the output level (driving pattern) of the near-infrared element 22, it is detected at the coordinates (p, q). It is judged that there is a proximity of the body.

なお、たとえば、座標(m,1)、座標(1,2)、座標(2,2)および座標(m,n)では、読み込みデータは、「L,L,L,L,L,L」であるため、これらの座標の光センサ素子23では、近赤外光が検出されておらず、被検知体の近接は無しと判断される。また、たとえば、座標(m,2)および座標(1,3)では、読み込みデータは、「H,H,H,L,H,H」であるため、光センサ素子23での近赤外光の検出は認められるものの、近赤外素子22の出力レベル(駆動パターン)と一致しないため、外光などのノイズであると判断される。このため、この座標においては、被検知体の近接は無しと判断される。さらに、たとえば、座標(1,1)および座標(2,1)では、読み込みデータは、「H,H,H,H,H,H」であり、この場合も、近赤外素子22の出力レベル(駆動パターン)と一致しない。この場合は、常に近赤外光の検出が認められるため、太陽光などの外光による近赤外光の影響を受けているものと判断される。このため、この座標においても、被検知体の近接は無しと判断される。したがって、上記構成により、太陽光などの外光による近赤外光が混入した場合でも、精度よく被検知体で触れた位置(座標)を検出することが可能となる。すなわち、誤動作の発生を抑制することが可能となる。   For example, in the coordinates (m, 1), coordinates (1, 2), coordinates (2, 2), and coordinates (m, n), the read data is “L, L, L, L, L, L”. Therefore, in the optical sensor element 23 of these coordinates, near infrared light is not detected, and it is determined that there is no proximity of the detected object. Further, for example, at the coordinates (m, 2) and the coordinates (1, 3), the read data is “H, H, H, L, H, H”. However, since it does not coincide with the output level (drive pattern) of the near-infrared element 22, it is determined that the noise is external light or the like. For this reason, it is determined that there is no proximity of the detected object at this coordinate. Further, for example, at the coordinates (1, 1) and the coordinates (2, 1), the read data is “H, H, H, H, H, H”, and in this case as well, the output of the near-infrared element 22 Does not match the level (drive pattern). In this case, since near-infrared light is always detected, it is determined that it is affected by near-infrared light due to external light such as sunlight. For this reason, it is determined that there is no proximity of the detected object even at this coordinate. Therefore, with the above configuration, even when near-infrared light from outside light such as sunlight is mixed, the position (coordinates) touched by the detection target can be accurately detected. That is, it is possible to suppress the occurrence of malfunction.

所定の座標において、被検知体の近接有りと判断された場合には、制御部60によってタッチパネル(表示画面の所定位置)が押されたと判断される。そして、タッチパネルの押下を判断すると、制御部60によって押下検出信号(検出検知信号)とその座標(検出座標)とが外部システムインタフェース120(図3参照)に送られる。これにより、指200などの被検知体が接触した位置(座標)が、液晶表示パネル20の光センサ素子23によって検出された光に基づいて検知される。   When it is determined that there is an approaching object at a predetermined coordinate, the control unit 60 determines that the touch panel (a predetermined position on the display screen) has been pressed. When it is determined that the touch panel is pressed, the control unit 60 sends a press detection signal (detection detection signal) and its coordinates (detection coordinates) to the external system interface 120 (see FIG. 3). Thereby, the position (coordinates) with which the detection target such as the finger 200 comes into contact is detected based on the light detected by the optical sensor element 23 of the liquid crystal display panel 20.

なお、図10に示すセンサ信号入力テーブルに格納されたデータは、次回の読み込みを行う際、テーブルの全内容が1つずつ右側へシフトされ、「現在」の列に読み込みデータが格納される。   The data stored in the sensor signal input table shown in FIG. 10 is shifted to the right one by one when the next reading is performed, and the read data is stored in the “current” column.

また、近赤外素子22の出力レベル(駆動パターン)は、複数の近赤外素子22の全てで同じパターン(周期)にしてもよいし、それぞれ、異なるパターン(周期)にしてもよい。このように、異なるパターン(周期)とする構成にすれば、たとえば、指輪やブレスレット等の金属製アクセサリなどに出射された近赤外光(不可視光)が当たり、金属アクセサリなどによって反射された反射光が予期せぬ位置(座標)の光センサ素子23で検出された場合でも、その光センサ素子23で検出されたセンサ信号が、対応する近赤外素子22から出射された近赤外光(不可視光)によるものではないと判断することができる。したがって、金属製アクセサリなどからの反射光によって、誤入力されるという不都合が生じるのを抑制することができる。その結果、被検知体の位置情報をより精度よく検出することができる。   Further, the output level (drive pattern) of the near-infrared element 22 may be the same pattern (cycle) for all of the plurality of near-infrared elements 22 or may be a different pattern (cycle). Thus, if it is configured to have different patterns (periods), for example, near-infrared light (invisible light) emitted to metal accessories such as rings and bracelets hits and is reflected by metal accessories etc. Even when light is detected by the optical sensor element 23 at an unexpected position (coordinates), the sensor signal detected by the optical sensor element 23 is a near-infrared light emitted from the corresponding near-infrared element 22 ( It can be determined that it is not caused by invisible light. Accordingly, it is possible to suppress the inconvenience of erroneous input due to reflected light from a metal accessory or the like. As a result, the position information of the detection target can be detected with higher accuracy.

また、タッチパネル機能(入力機能)を用いる場合には、タッチする位置(座標)が予め決まっている場合が多いため、その位置(座標)がタッチ(検出)されたか否かを判別できれば足りる場合が多い。このような場合には、座標指定信号を制御部60から光センサ素子駆動回路部80に出力することによって、指定された座標の光センサ素子23のみを駆動させ、その光センサ素子23からのセンサ信号を読み取るようにしてもよい。   Also, when using the touch panel function (input function), the position (coordinates) to be touched is often determined in advance, so it may be sufficient to determine whether or not the position (coordinates) has been touched (detected). Many. In such a case, by outputting a coordinate designation signal from the control unit 60 to the optical sensor element drive circuit unit 80, only the optical sensor element 23 having the designated coordinates is driven, and the sensor from the optical sensor element 23 is driven. You may make it read a signal.

一方、全ての光センサ素子23からのセンサ信号を読み取る場合には、以下のようにして行うことができる。すなわち、図13に示すように、駆動電極26−1(図7参照)にHレベルの駆動信号Y(1)を供給(正電圧を印加)し、駆動電極25−1〜25−m(図7参照)に、Lレベルの駆動信号X(1)〜X(m)を順次供給する。これにより、座標(1,1)〜座標(m,1)の光センサ素子23が順次アクティブ状態となり、座標(1,1)〜座標(m,1)までのセンサ信号が順次読み取られる。次に、図13に示すように、駆動電極26−2にHレベルの駆動信号Y(2)を供給(正電圧を印加)し、駆動電極25−1〜25−mに、Lレベルの駆動信号X(1)〜X(m)を順次供給する。これにより、座標(1,2)〜座標(m,2)までのセンサ信号が順次読み取られる。このような動作を駆動電極26−nまで繰り返すことによって、全ての座標(座標(1,1)〜座標(m,n))における光センサ素子23からのセンサ信号が読み取られる。   On the other hand, when reading sensor signals from all the optical sensor elements 23, it can be performed as follows. That is, as shown in FIG. 13, an H level drive signal Y (1) is supplied to the drive electrode 26-1 (see FIG. 7) (a positive voltage is applied), and the drive electrodes 25-1 to 25-m (FIG. 7), L level drive signals X (1) to X (m) are sequentially supplied. As a result, the optical sensor elements 23 at coordinates (1, 1) to coordinates (m, 1) are sequentially activated, and sensor signals from coordinates (1, 1) to coordinates (m, 1) are sequentially read. Next, as shown in FIG. 13, an H level drive signal Y (2) is supplied to the drive electrode 26-2 (a positive voltage is applied), and an L level drive is applied to the drive electrodes 25-1 to 25-m. Signals X (1) to X (m) are sequentially supplied. Thereby, the sensor signals from the coordinates (1, 2) to the coordinates (m, 2) are sequentially read. By repeating such an operation up to the drive electrode 26-n, sensor signals from the optical sensor element 23 at all coordinates (coordinates (1, 1) to coordinates (m, n)) are read.

本実施形態による液晶表示装置では、上記のように、液晶表示パネル20の表示領域(画素領域)20aに、バックライトユニット10からの白色光(可視光)を近赤外光(不可視光)に変換し、変換された近赤外光を液晶表示パネル20の正面側に出射する複数の近赤外素子22を形成することによって、液晶表示パネル20の表示領域20aにおける複数の近赤外素子22から近赤外光を出射させることができる。また、液晶表示パネル20の表示領域20aに、近赤外光を検出する複数の光センサ素子23を形成することによって、表示領域20aから出射される近赤外光によって指などの被検知体から反射された光(近赤外光)を光センサ素子23で検出することができる。そして、光センサ素子23からのセンサ信号によって、座標検出(位置検出)を行うことができるので、太陽などの外光等を利用することなく、座標検出(位置検出)を行うことができる。その結果、暗い環境であっても、入力機能(タッチパネル機能)を利用することができる。   In the liquid crystal display device according to the present embodiment, as described above, white light (visible light) from the backlight unit 10 is converted into near-infrared light (invisible light) in the display region (pixel region) 20a of the liquid crystal display panel 20. A plurality of near infrared elements 22 in the display region 20a of the liquid crystal display panel 20 are formed by forming a plurality of near infrared elements 22 that convert and emit the converted near infrared light to the front side of the liquid crystal display panel 20. Can emit near-infrared light. Further, by forming a plurality of optical sensor elements 23 for detecting near-infrared light in the display area 20a of the liquid crystal display panel 20, the near-infrared light emitted from the display area 20a is used to detect a finger or the like. The reflected light (near infrared light) can be detected by the optical sensor element 23. And since coordinate detection (position detection) can be performed by the sensor signal from the optical sensor element 23, coordinate detection (position detection) can be performed without using outside light such as the sun. As a result, the input function (touch panel function) can be used even in a dark environment.

また、本実施形態では、座標検出(位置検出)に利用する光は、近赤外素子22から出射される不可視光(近赤外光)であるため、ユーザがその発光の有無を知覚することはない。このため、近赤外光をどのように発光(出射)させた場合でも、表示画面(表示領域20a)に表示される表示画像(表示映像)に影響がおよぶことがない。これにより、液晶表示パネル20から出る映像信号の光を利用して座標検出(位置検出)を行う場合と異なり、座標検出(位置検出)を行うために、表示画像(表示映像)の絵作りを工夫する必要がないので、表示画像(表示映像)のデザイン上の制約を受けることなく、座標検出(位置検出)を行うことができる。   In the present embodiment, since the light used for coordinate detection (position detection) is invisible light (near infrared light) emitted from the near infrared element 22, the user perceives the presence or absence of the light emission. There is no. Therefore, no matter how near-infrared light is emitted (emitted), the display image (display image) displayed on the display screen (display region 20a) is not affected. Thus, unlike the case where coordinate detection (position detection) is performed using the light of the video signal output from the liquid crystal display panel 20, a picture of a display image (display video) is created in order to perform coordinate detection (position detection). Since there is no need to devise, coordinate detection (position detection) can be performed without being restricted by the design of the display image (display video).

なお、上記した構成では、表示領域20aに近赤外素子22と光センサ素子23とを形成することによって、液晶表示パネル20(液晶表示装置)に入力機能(タッチパネル機能)を持たせることができる。このため、表示画面上にタッチパネルなどの入力装置を取り付ける必要がないので、その分、液晶表示装置の薄型化を図ることができる。また、入力装置を取り付けることに起因する表示品質の低下を抑制することができる。   In the above-described configuration, the liquid crystal display panel 20 (liquid crystal display device) can have an input function (touch panel function) by forming the near infrared element 22 and the optical sensor element 23 in the display region 20a. . For this reason, there is no need to attach an input device such as a touch panel on the display screen, and accordingly, the liquid crystal display device can be made thinner. In addition, it is possible to suppress a decrease in display quality caused by attaching the input device.

また、本実施形態では、近赤外素子22を、バックライトユニット10側から赤色フィルタ層22aと近赤外蛍光体層22bとが形成された多層構造に構成することによって、容易に、バックライトユニット10から照射された白色光(可視光)を不可視光である近赤外光に変換することができるとともに、容易に、変換された近赤外光を液晶表示パネル20の表示領域20aから正面側に出射させることができる。   In this embodiment, the near-infrared element 22 is configured in a multilayer structure in which the red filter layer 22a and the near-infrared phosphor layer 22b are formed from the backlight unit 10 side, so that the backlight can be easily obtained. The white light (visible light) emitted from the unit 10 can be converted into near-infrared light which is invisible light, and the converted near-infrared light can be easily converted from the display area 20a of the liquid crystal display panel 20 to the front. Can be emitted to the side.

また、本実施形態では、複数の画素21の各々に、近赤外素子22および光センサ素子23を形成することによって、各画素21の各々から近赤外光を出射させることができるとともに、各画素21の各々で被検知体からの反射光を検出することができるので、座標検出(位置検出)の検出精度をより向上させることができる。   Further, in the present embodiment, by forming the near-infrared element 22 and the optical sensor element 23 in each of the plurality of pixels 21, near-infrared light can be emitted from each of the pixels 21. Since each pixel 21 can detect reflected light from the detection target, the detection accuracy of coordinate detection (position detection) can be further improved.

また、本実施形態では、近赤外素子22を、ガラス基板41(対向基板40)のアレイ基板30(ガラス基板31)側の主面上であって、ガラス基板41と対向電極42との間に、上記カラーフィルタ43と並置するように設けることによって、画素電極33と対向電極42との間の電位差を制御することにより、所定の周期(駆動パターン)で近赤外素子22を駆動させることができる。そして、光センサ素子23によって検出された検出パターン(光センサ素子23からのセンサ信号)が近赤外素子22の駆動パターン(所定の周期)と一致する場合に被検知体の位置情報が取得されるように構成することによって、太陽光などの外光により外部から液晶表示パネル20の表示領域20aに、近赤外素子22から出射した近赤外光とは異なる近赤外光が入射(混入)した場合でも、被検知体の位置情報(座標)を正しく検出することができる。すなわち、誤作動が生じるのを抑制することができる。   In the present embodiment, the near-infrared element 22 is disposed on the main surface of the glass substrate 41 (counter substrate 40) on the array substrate 30 (glass substrate 31) side, between the glass substrate 41 and the counter electrode 42. In addition, the near-infrared element 22 is driven at a predetermined cycle (drive pattern) by controlling the potential difference between the pixel electrode 33 and the counter electrode 42 by being provided in parallel with the color filter 43. Can do. Then, when the detection pattern (sensor signal from the optical sensor element 23) detected by the optical sensor element 23 coincides with the driving pattern (predetermined period) of the near-infrared element 22, the position information of the detected object is acquired. By configuring so that near-infrared light different from the near-infrared light emitted from the near-infrared element 22 is incident (mixed) into the display region 20a of the liquid crystal display panel 20 from the outside by external light such as sunlight. ), The position information (coordinates) of the detected object can be detected correctly. That is, malfunction can be suppressed.

なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。   The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above description of the embodiments but by the scope of claims for patent, and further includes all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims for patent.

たとえば、上記実施形態では、液晶表示パネルの表示領域から近赤外光を出射可能に構成した例を示したが、本発明はこれに限らず、近赤外光以外の不可視光を出射可能に構成してもよい。   For example, in the above-described embodiment, an example in which near infrared light can be emitted from the display area of the liquid crystal display panel has been described. However, the present invention is not limited thereto, and invisible light other than near infrared light can be emitted. It may be configured.

また、上記実施形態では、複数の画素の各々に、近赤外素子と光センサ素子とを形成した例を示したが、本発明はこれに限らず、複数の画素の一部の画素に、近赤外素子と光センサ素子とを形成してもよい。また、近赤外素子と光センサ素子とを別個の画素に形成してもよい。   Moreover, in the said embodiment, although the example which formed the near-infrared element and the optical sensor element in each of several pixels was shown, this invention is not restricted to this, In some pixels of several pixels, You may form a near-infrared element and an optical sensor element. Moreover, you may form a near-infrared element and a photosensor element in a separate pixel.

また、上記実施形態では、画素内に近赤外素子および光センサ素子を形成した例を示したが、本発明はこれに限らず、画素外に近赤外素子および光センサ素子を形成してもよい。   In the above embodiment, an example in which a near-infrared element and a photosensor element are formed in a pixel has been described. However, the present invention is not limited to this, and a near-infrared element and a photosensor element are formed outside a pixel. Also good.

また、上記実施形態では、液晶表示パネルをアクティブマトリクス構造に構成した例を示したが、本発明はこれに限らず、画素とは独立して近赤外素子を駆動することができれば、アクティブマトリクス構造以外の構造に構成してもよい。たとえば、パッシブマトリクス構造に構成することによって、近赤外素子を駆動するようにしてもよい。   In the above embodiment, an example in which the liquid crystal display panel is configured in an active matrix structure has been described. However, the present invention is not limited to this, and an active matrix can be used as long as a near-infrared element can be driven independently of a pixel. You may comprise in structures other than a structure. For example, the near-infrared element may be driven by forming a passive matrix structure.

また、上記実施形態では、液晶層をTN液晶から構成した例を示したが、本発明はこれに限らず、TN液晶以外の液晶を用いて液晶層を構成してもよい。   In the above embodiment, an example in which the liquid crystal layer is composed of TN liquid crystal has been described. However, the present invention is not limited to this, and the liquid crystal layer may be composed of liquid crystal other than TN liquid crystal.

なお、液晶表示パネルのサブ画素の配列は、たとえば、図14に示すように、デルタ配列にしてもよい。具体的には、赤(R)、緑(G)、青(B)の3つのサブ画素301R、301Gおよび301Bと、近赤外素子322とを平面的に見て、略正方形形状に形成し、図14に示すように配列する。これにより、3つのサブ画素301R、301Gおよび301Bと、近赤外素子322と、光センサ素子323とを含み、デルタ状に配列された画素300を構成することができる。   Note that the arrangement of the sub-pixels of the liquid crystal display panel may be a delta arrangement as shown in FIG. 14, for example. Specifically, the red (R), green (G), and blue (B) sub-pixels 301R, 301G, and 301B and the near-infrared element 322 are formed in a substantially square shape when viewed in plan. Are arranged as shown in FIG. Thereby, the pixel 300 including the three sub-pixels 301R, 301G, and 301B, the near-infrared element 322, and the optical sensor element 323 and arranged in a delta shape can be configured.

本発明の一実施形態による液晶表示装置の構成を示した断面図である。It is sectional drawing which showed the structure of the liquid crystal display device by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態による液晶表示装置の画素構成を示した平面図である。1 is a plan view illustrating a pixel configuration of a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態による液晶表示装置のブロック図である。1 is a block diagram of a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態による液晶表示装置における液晶表示パネルの斜視図である。It is a perspective view of the liquid crystal display panel in the liquid crystal display device by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態による液晶表示装置のアレイ基板の構造を説明するための平面図である。It is a top view for demonstrating the structure of the array board | substrate of the liquid crystal display device by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態による液晶表示装置における表示領域において形成される回路の一部を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows a part of circuit formed in the display area in the liquid crystal display device by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態による液晶表示装置の光センサ素子と駆動電極との接続状態を説明するための概略図である。It is the schematic for demonstrating the connection state of the optical sensor element and drive electrode of the liquid crystal display device by one Embodiment of this invention. 光センサ素子の等価回路図である。It is an equivalent circuit diagram of an optical sensor element. 本発明の一実施形態による液晶表示装置の一部を示したブロック図である。1 is a block diagram illustrating a part of a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention. メモリ部の光センサ素子入力テーブル内容の一例を示した図である。It is the figure which showed an example of the content of the optical sensor element input table of a memory part. 本発明の一実施形態による液晶表示装置の動作を説明するための概略図である。It is the schematic for demonstrating operation | movement of the liquid crystal display device by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態による液晶表示装置の光センサ素子を駆動させるための駆動信号を示したタイミングチャートである。4 is a timing chart illustrating a driving signal for driving the optical sensor element of the liquid crystal display device according to the embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態による液晶表示装置の光センサ素子を駆動させるための駆動信号を示したタイミングチャートである。4 is a timing chart illustrating a driving signal for driving the optical sensor element of the liquid crystal display device according to the embodiment of the present invention. 一実施形態の変形例による液晶表示装置の画素構成を示した平面図である。It is the top view which showed the pixel structure of the liquid crystal display device by the modification of one Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

10 バックライトユニット(照明部)
20 液晶表示パネル
20a 表示領域(画素領域)
22 近赤外素子(波長変換素子)
22a 赤色フィルタ層
22b 近赤外蛍光体層
23 光センサ素子
25、26 駆動電極
27 出力電極
30 アレイ基板
31 ガラス基板(第2基板)
33 画素電極
40 対向基板
41 ガラス基板(第1基板)
42 対向電極
43 カラーフィルタ
50 液晶層
51、52 直線偏光板
60 制御部
61 メモリ部
70 画素駆動回路部
80 光センサ素子駆動回路部
90 バックライト駆動回路部
10 Backlight unit (lighting unit)
20 Liquid crystal display panel 20a Display area (pixel area)
22 Near-infrared element (wavelength conversion element)
22a Red filter layer 22b Near infrared phosphor layer 23 Photosensor element 25, 26 Drive electrode 27 Output electrode 30 Array substrate 31 Glass substrate (second substrate)
33 Pixel electrode 40 Counter substrate 41 Glass substrate (first substrate)
42 Counter electrode 43 Color filter 50 Liquid crystal layer 51, 52 Linearly polarizing plate 60 Control unit 61 Memory unit 70 Pixel drive circuit unit 80 Photosensor element drive circuit unit 90 Backlight drive circuit unit

Claims (4)

複数の画素が二次元的に配列された画素領域を含む液晶表示パネルと、
前記液晶表示パネルの一方の主面と対向し、前記液晶表示パネルの画素領域を照射する照明部とを備え、
前記液晶表示パネルの画素領域には、前記照明部からの可視光を不可視光に変換し、変換された前記不可視光を前記一方の主面と反対側の他方の主面側に出射する複数の波長変換素子と、前記波長変換素子によって波長変換された不可視光を検出する複数の光センサ素子とが形成されて
前記波長変化素子は、前記照明部側から赤色フィルタ層と近赤外蛍光体層とが形成された多層構造を有しており、
前記赤色フィルタ層は、前記照明部からの可視光における赤色光の波長成分を透過させる機能を有しており、
前記近赤外蛍光体層は、前記赤色フィルタ層を透過した赤色光を近赤外光に変換する機能を有していることを特徴とする、液晶表示装置。
A liquid crystal display panel including a pixel region in which a plurality of pixels are two-dimensionally arranged;
An illuminating unit facing one main surface of the liquid crystal display panel and irradiating a pixel region of the liquid crystal display panel;
In the pixel region of the liquid crystal display panel, the visible light from the illumination unit is converted into invisible light, and the converted invisible light is emitted to the other main surface side opposite to the one main surface. A wavelength conversion element and a plurality of optical sensor elements that detect invisible light wavelength-converted by the wavelength conversion element are formed ,
The wavelength changing element has a multilayer structure in which a red filter layer and a near infrared phosphor layer are formed from the illumination unit side,
The red filter layer has a function of transmitting the wavelength component of red light in visible light from the illumination unit,
The near-infrared phosphor layer has a function of converting red light transmitted through the red filter layer into near-infrared light, and a liquid crystal display device.
複数の画素が二次元的に配列された画素領域を含む液晶表示パネルと、
前記液晶表示パネルの一方の主面と対向し、前記液晶表示パネルの画素領域を照射する照明部とを備え、
前記液晶表示パネルの画素領域には、前記照明部からの可視光を不可視光に変換し、変換された前記不可視光を前記一方の主面と反対側の他方の主面側に出射する複数の波長変換素子と、前記波長変換素子によって波長変換された不可視光を検出する複数の光センサ素子とが形成されて、
前記波長変換素子によって変換された不可視光は、赤外光であり、
前記光センサ素子は、赤外光を検出する赤外受光素子であり、
前記波長変化素子は、前記照明部側から赤色フィルタ層と近赤外蛍光体層とが形成された多層構造を有しており、
前記赤色フィルタ層は、前記照明部からの可視光における赤色光の波長成分を透過させる機能を有しており、
前記近赤外蛍光体層は、前記赤色フィルタ層を透過した赤色光を近赤外光に変換する機
能を有していることを特徴とする、液晶表示装置。
A liquid crystal display panel including a pixel region in which a plurality of pixels are two-dimensionally arranged;
An illuminating unit facing one main surface of the liquid crystal display panel and irradiating a pixel region of the liquid crystal display panel;
In the pixel region of the liquid crystal display panel, the visible light from the illumination unit is converted into invisible light, and the converted invisible light is emitted to the other main surface side opposite to the one main surface. A wavelength conversion element and a plurality of optical sensor elements that detect invisible light wavelength-converted by the wavelength conversion element are formed,
Invisible light converted by the wavelength conversion element is infrared light,
The optical sensor element, Ri Oh infrared light receiving element for detecting the infrared light,
The wavelength changing element has a multilayer structure in which a red filter layer and a near infrared phosphor layer are formed from the illumination unit side,
The red filter layer has a function of transmitting the wavelength component of red light in visible light from the illumination unit,
The near-infrared phosphor layer converts red light that has passed through the red filter layer into near-infrared light.
A liquid crystal display device characterized by having a function .
複数の画素が二次元的に配列された画素領域を含む液晶表示パネルと、
前記液晶表示パネルの一方の主面と対向し、前記液晶表示パネルの画素領域を照射する照明部とを備え、
前記液晶表示パネルの画素領域には、前記照明部からの可視光を不可視光に変換し、変換された前記不可視光を前記一方の主面と反対側の他方の主面側に出射する複数の波長変換素子と、前記波長変換素子によって波長変換された不可視光を検出する複数の光センサ素子とが形成されて、
前記液晶表示パネルは、
第1基板と、
前記第1基板よりも前記照明部側に配置され、前記第1基板に対して所定の間隔を隔てて対向する第2基板と、
前記第1基板と前記第2基板との間に挟持された液晶層とを含み、
前記第2基板の前記第1基板側の主面上には、複数の画素電極が形成されている一方、前記第1基板の前記第2基板側の主面上には、前記画素電極と対向する対向電極が形成されて、
前記波長変換素子は、前記第1基板の前記第2基板側の主面上であって、前記第1基板と前記対向電極との間に形成されており、
前記画素電極と前記対向電極との間に電圧が印加されることによって、所定の周期で、前記波長変換素子から前記液晶表示パネルの他方の主面側に不可視光が出射されるように構成されており、
前記光センサ素子によって検出された検出信号が前記所定の周期と一致する場合に被検知体の位置情報が取得されることを特徴とする、液晶表示装置。
A liquid crystal display panel including a pixel region in which a plurality of pixels are two-dimensionally arranged;
An illuminating unit facing one main surface of the liquid crystal display panel and irradiating a pixel region of the liquid crystal display panel;
In the pixel region of the liquid crystal display panel, the visible light from the illumination unit is converted into invisible light, and the converted invisible light is emitted to the other main surface side opposite to the one main surface. A wavelength conversion element and a plurality of optical sensor elements that detect invisible light wavelength-converted by the wavelength conversion element are formed,
The liquid crystal display panel is
A first substrate;
A second substrate disposed closer to the illumination unit than the first substrate and facing the first substrate at a predetermined interval;
A liquid crystal layer sandwiched between the first substrate and the second substrate,
On the main surface of the second substrate on the first substrate side, a plurality of pixel electrodes are formed, while on the main surface of the first substrate on the second substrate side, facing the pixel electrodes. A counter electrode is formed,
The wavelength conversion element is formed on a main surface of the first substrate on the second substrate side, and is formed between the first substrate and the counter electrode.
By applying a voltage between the pixel electrode and the counter electrode, invisible light is emitted from the wavelength conversion element to the other main surface side of the liquid crystal display panel at a predetermined period. And
The liquid crystal display device according to claim 1, wherein position information of an object to be detected is acquired when a detection signal detected by the optical sensor element coincides with the predetermined period .
複数の画素が二次元的に配列された画素領域を含む液晶表示パネルと、
前記液晶表示パネルの一方の主面と対向し、前記液晶表示パネルの画素領域を照射する照明部とを備え、
前記液晶表示パネルの画素領域には、前記照明部からの可視光を不可視光に変換し、変換された前記不可視光を前記一方の主面と反対側の他方の主面側に出射する複数の波長変換素子と、前記波長変換素子によって波長変換された不可視光を検出する複数の光センサ素子とが形成されて、
前記液晶表示パネルは、
第1基板と、
前記第1基板よりも前記照明部側に配置され、前記第1基板に対して所定の間隔を隔てて対向する第2基板と、
前記第1基板と前記第2基板との間に挟持された液晶層とを含み、
前記第2基板の前記第1基板側の主面上には、複数の画素電極が形成されている一方、前記第1基板の前記第2基板側の主面上には、前記画素電極と対向する対向電極が形成されて、
前記波長変換素子は、前記第1基板の前記第2基板側の主面上であって、前記第1基板と前記対向電極との間に形成されており、
前記画素電極と前記対向電極との間に電圧が印加されることによって、所定の周期で、前記波長変換素子から前記液晶表示パネルの他方の主面側に不可視光が出射されるように構成されており、
前記光センサ素子によって検出された検出信号が前記所定の周期と一致する場合に被検知体の位置情報が取得され、
前記液晶表示パネルは、前記複数の波長変換素子から互いに異なる周期で不可視光を出射可能に構成されていることを特徴とする、液晶表示装置。
A liquid crystal display panel including a pixel region in which a plurality of pixels are two-dimensionally arranged;
An illuminating unit facing one main surface of the liquid crystal display panel and irradiating a pixel region of the liquid crystal display panel;
In the pixel region of the liquid crystal display panel, the visible light from the illumination unit is converted into invisible light, and the converted invisible light is emitted to the other main surface side opposite to the one main surface. A wavelength conversion element and a plurality of optical sensor elements that detect invisible light wavelength-converted by the wavelength conversion element are formed,
The liquid crystal display panel is
A first substrate;
A second substrate disposed closer to the illumination unit than the first substrate and facing the first substrate at a predetermined interval;
A liquid crystal layer sandwiched between the first substrate and the second substrate,
On the main surface of the second substrate on the first substrate side, a plurality of pixel electrodes are formed, while on the main surface of the first substrate on the second substrate side, facing the pixel electrodes. A counter electrode is formed,
The wavelength conversion element is formed on a main surface of the first substrate on the second substrate side, and is formed between the first substrate and the counter electrode.
By applying a voltage between the pixel electrode and the counter electrode, invisible light is emitted from the wavelength conversion element to the other main surface side of the liquid crystal display panel at a predetermined period. And
When the detection signal detected by the optical sensor element coincides with the predetermined period, the position information of the detected object is acquired,
The liquid crystal display panel is configured to be capable of emitting invisible light from the plurality of wavelength conversion elements at different periods .
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