TWI504987B - 液晶顯示裝置 - Google Patents

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Yasuhiro Hibayashi
Koichi Minato
Kenzo Fukuyoshi
Manabu Ito
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Toppan Printing Co Ltd
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Description

液晶顯示裝置
本發明之實施形態係關於一種具備有受光元件的液晶顯示裝置。
近年來，使用液晶顯示裝置的電子機器的輕量化不斷在進展中。例如液晶顯示裝置係被配備在如行動電話、攜帶式PC等般的資訊機器。關於資訊機器的操作，例如適用一種對液晶顯示畫面，藉由手指或指示器等直接進行輸入的技術。
對液晶顯示畫面的直接輸入方式係包括：將具有感測功能的觸控面板設置在液晶面板的前面，藉由該觸控面板來接受輸入的On-cell方式；及將感測功能作為矩陣狀配置的感測器而形成在液晶顯示裝置的陣列基板或對向基板，而內設在液晶胞的In-cell方式。
以On-cell方式所使用的技術而言，在專利文獻1(日本特開平10-171599號公報)揭示出電阻膜方式、電磁感應方式、靜電電容方式、光學式的觸控面板。但是，在液晶面板的表面配設觸控面板的On-cell方式係觸控面板的厚度與重量被加算在液晶顯示裝置，因此造成厚度及重量增加的原因。此外，會有因觸控面板的表面及觸控面板的內面的光反射，液晶顯示品質會降低的情形。
相對於此，在液晶胞內設感測器的In-cell方式係以液晶顯示裝置而言，不會有液晶顯示裝置的厚度增加的情形而不易使顯示品質降低，故較為理想。以具有感測功能的感測器而言，不斷在開發光感測器。
在資訊機器所使用的液晶顯示裝置中，係一面利用立體畫像顯示，一面增加對於例如被賦予立體顯示效果的按鍵顯示的按鍵喀嚦感的要求、手指輸入的錯誤動作防止等技術上的要求。在手指輸入中，係有對液晶顯示裝置的表面外接觸控面板的方式。此外，為了輕量化，使光感測器內置於液晶面板而使用該光感測器的輸入方式的開發不斷在進展中。內置該光感測器的液晶顯示裝置係受到溫度的影響及背光光源的影響，為了針對手指輸入防止發生錯誤動作，有必須進行光感測器之補償的情形。
在將多晶矽或非晶矽作為通道層的矽光二極體中，因環境溫度等的改變，而發生暗電流，會有在觀測資料加上並非為觀測光的雜訊的情形。例如具有多晶矽或連續粒界矽等般的結晶粒界的矽光二極體係粒界的位置不均直接形成為光二極體特性的不均，而會有在液晶顯示裝置之畫面內不易形成均質的複數光感測器的情形。與該矽光二極體比較，後述藉由氧化物半導體所致之光感測器的光電晶體特性係極為均質。
使用進行暗電流之補正的光二極體來進行運算補正的技術係揭示於專利文獻2(日本特開2002-335454號公報)、專利文獻3(日本特開2007-18458號公報)。該等專利文獻2、3係揭示藉由攝像元件所為之暗電流補正技術，但是並未揭示在顯示裝置適用藉由氧化物半導體所得之光電晶體時的穩定輸入及對於因反射光而起的雜訊的處理技術。藉由氧化物半導體所得之光感測器並不會 帶來附隨於藉由矽系半導體所得之光感測器的較大暗電流，不需要積極地進行暗電流補正。
若使用受光元件作為觸控感測器時，為了進行穩定的輸入，由斜向使感測專門光射出的技術被揭示於專利文獻4(WO2009/116205)。但是，專利文獻4並未揭示因液晶胞內的反射光而起的雜訊處理技術、使用在複數元件的特性不均較少且特性均質的氧化物半導體的受光元件、以及使用訊號補償的受光元件而更為穩定的輸入技術。在專利文獻4的技術中，感測專門光透過遮光層的開縫而朝向與觀察者方向不同的方向被常時射出，但是由於黑矩陣的切口部分的剖面或來自TFT(薄膜電晶體)金屬配線的亂反射、及光的繞射等，會有感測專門光進入至觀察者的眼睛而使顯示品質降低的情形。此外，專利文獻4並未揭示依液晶顯示裝置之使用目的(畫質優先、安全、或手指輸入等目的)來切換斜向射出光的強度、因畫像顯示的明暗差(亮度差)而增長之在反射光的訊號不均的減輕等。
近年來，被稱為IGZO的氧化物半導體備受矚目。與矽光二極體相比較，能隙較高為2.5~3.5e v的氧化物半導體由於暗電流極小，因此如上述矽光二極體般將暗電流進行減算的補償的必要性較低。此外，以氧化物半導體形成有透明通道層的光電晶體係即使以大面積形成複數個，亦具有不均較少且均質的特性。根據如上所示之觀點，使用氧化物半導體作為光感測器的技術開發不斷在進展。
專利文獻5(日本特開2010-186997號公報)、專利文獻6(日本特開2011-118888號公報)係揭示使用氧化物半導體的光感測器(受光元件)技術。專利文獻5係揭示適用於主要將有機物作為發光層來使用的顯示器的光感測器技術。專利文獻6係關於除了一種作為區域感測器的光感測器以外，具備有位置檢測用的光感測器的顯示裝置。在專利文獻5及專利文獻6中並未揭示有用以射出斜向光的液晶驅動技術。
本發明係鑑於如以上所示之情形所研創者，目的在提供一種藉由受光元件所致之檢測結果為高精度且呈穩定的液晶顯示裝置。
在第1態樣中，液晶顯示裝置係包含：陣列基板、對向基板、液晶面板、及背光單元。陣列基板係具備有：複數受光元件、複數電極、及與該複數電極作電性連接的至少一個液晶驅動元件。對向基板係具備有：黑矩陣，與複數像素或次像素相對應，形成被區分為在俯視下呈矩陣狀的複數像素開口部；及彩色濾光片層，包含與複數像素開口部相對應的藍濾光片、綠濾光片、及紅濾光片。背光單元係具有使陣列基板與對向基板透過液晶層而彼此相對向的構成。背光單元係被配備在液晶面板的背面側，包含固體發光元件。固體發光元件係具備有：發出波長360nm至420nm之間的短波長光的第1發光元 件；及發出可見光的第2發光元件。複數電極係包含：導光電極，將液晶層所含有的液晶進行驅動，俾以射出短波長光；及像素電極，將液晶層所含有的液晶進行驅動，俾以射出可見光。複數受光元件係具備有包含鎵、銦、鋅、鉿、錫、釔之中的2種以上的金屬氧化物的透明通道層的光電晶體，包含俯視下與藍濾光片重疊的第1受光元件、及俯視下與綠濾光片、紅濾光片、或黑矩陣重疊的第2受光元件。
在本發明之態樣中，可使藉由被配備在液晶顯示裝置的受光元件所得之檢測結果以高精度穩定化。
以下一面參照圖式，一面說明本發明之實施形態。此外，在以下說明中，針對相同或實質上相同的功能及構成要素，係標註相同符號，且視需要來進行說明。
在各實施形態中，僅說明具特徵的部分，與一般液晶顯示裝置之構成要素不具差異的部分，則省略說明。
在各實施形態中，液晶顯示裝置的單一色的顯示單位係設為1次像素或1像素。
在各實施形態中，係以液晶具有負的介電率異向性的垂直配向液晶的情形為代表例來作說明，但是亦可適用具有正的介電率異向性的水平配向液晶等。液晶驅動電壓施加時的液晶分子的旋轉方向(動作方向)可與基板面呈平行，亦可為朝向垂直方向呈上升的方向。對液晶驅動電壓的液晶分子所施加的電壓的方向可為水平，亦可為2次元或3次元呈斜向，亦可為垂直方向。
各實施形態中共通的代表性重點為：(A)液晶顯示裝置係除了對背光單元發出可見波長範圍的可見光的光源以外，具備有發出波長360nm至420nm的照明光的短波長固體發光元件；(B)來自短波長固體發光元件的發光係被使用作為用以照明接近液晶畫面的手指或指示器等輸入指示體的照明光；(C)將氧化物半導體設為透明通道層的複數受光元件被配設在陣列基板，輸入指示體離液晶畫面的距離及位置、移動速度等與短波長固體發光元件的發光同步來作偵測；(D)受光元件係在俯視下被配設在與短波長的光的透過率高的藍濾光片重疊的位置。
在各實施形態中詳述的像素電極與導光電極亦可兼用該等功能而作為同一電極來使用。另一方面，被施加供色階顯示用的各種電壓的像素電極、與被施加供以特定位準(亦可為複數位準)使照明光射出用的特定電壓的導光電極，亦可在一個次像素或像素分別以不同構成來進行配設。在第1實施形態中說明將像素電極與導光電極以不同的液晶驅動元件進行驅動之例，在第2實施形態中說明將像素電極與導光電極形成為一體構成之例。
(第1實施形態)
在本實施形態中，像素電極與導光電極係藉由不同的液晶驅動元件而分別被驅動。該不同的液晶驅動元件的驅動時序亦可相重疊。以液晶驅動元件而言，係可使用例如TFT。
對於導光電極係被施加用以使供照明輸入指示體之用的光亦即短波長光(照明光)射出的液晶驅動電壓。受光元件接受該短波長光且進行感測時，係在液晶顯示畫面全體中，對各自的導光電極係被均一施加相同的電壓。但是，被施加至各導光電極的相同電壓係如後所述，可按照射出光的強度切換來設定為複數位準。該導光電極的特徵係與為了色階顯示而以各種時序施加各種驅動電壓的像素電極不同。在後述第2實施形態之兼用導光電極與像素電極的構成中，係以不同的時序，使發出波長360nm至420nm的短波長光的短波長固體發光元件、及發光元件可見光的光源(例如發出紅/綠/藍光的LED等可見光固體發光元件)的各個發光為佳。
在本實施形態中，係說明以光感測器之一例而言，具備有受光元件，由藉由該受光元件所得的觀測值，去除根據在液晶面板內的反射光的雜訊，可得高精度、均質且穩定化的觀測值，可進行3次元畫像顯示(立體顯示)或2次元畫像顯示的液晶顯示裝置。
在本實施形態中，主要針對受光元件、射出照明光的胞構造、導光電極與附隨於該導光電極的液晶動作、附隨於像素電極的3次元畫像顯示來進行說明。
第1圖係顯示本實施形態之液晶顯示裝置之一例的部分平面圖。該第1圖係表示本實施形態之液晶顯示裝置1的俯視狀態(由觀察者側所觀看到的狀態)。
第2圖係顯示本實施形態之液晶顯示裝置1之一例的部分剖面圖。該第2圖係第1圖的A-A’剖面。第2圖 係表示被配備在液晶顯示裝置1的藍濾光片14B等彩色濾光片、梳齒狀或條紋狀的像素電極3a、3b及導光電極3c、3d的長軸方向呈垂直的剖面。在第2圖中，並未圖示垂直配向膜、偏光板、相位差板、第1圖中所示之受光元件2a、2b。如後所述，本實施形態之液晶顯示裝置1係可將3次元畫像顯示與平常的2次元畫像顯示進行切換。
第3圖係顯示本實施形態之液晶顯示裝置1之次像素之配列狀態之一例的平面圖。
第4圖係顯示本實施形態之液晶顯示裝置1之第1受光元件2a、第2受光元件2b之配置之一例的剖面圖。該第4圖為第1圖的B-B’剖面，表示與被配備在液晶顯示裝置1的彩色濾光片層14所包含的例如藍濾光片14B的長邊方向呈垂直的剖面。在該第4圖中，垂直配向膜、偏光板、相位差板係予以省略。以下關於其他剖面圖亦同。
第5圖係顯示本實施形態之液晶顯示裝置1之一例的剖面圖。
本實施形態之液晶顯示裝置1係具備有：使陣列基板4與對向基板5隔著液晶層6相對向的構成的液晶面板7、光控制元件31、背光單元30。
陣列基板4係具備有：透明基板8、遮光膜9、絕緣層10a、複數受光元件2a、2b、絕緣層10b、共通電極11a~11d、絕緣層10c、畫像顯示用的像素電極3a、3b、短波長光控制用的導光電極3c、3d、畫像顯示用的液晶驅動元件12a、12b、短波長光控制用的液晶驅動元件12c。
第6圖所示之遮光膜9係被形成在例如玻璃等般的透明基板8的其中一面。
絕緣層10a係被形成在形成有遮光膜9的透明基板8之上。遮光膜9係以與例如TFT的閘極配線或源極配線相同的金屬薄膜所形成。
受光元件2a、2b係被形成在絕緣層10a之上。受光元件2a係檢測通過黑矩陣BM的像素開口部AP1所配備的藍濾光片14的光，但是在液晶面板7內反射的光亦會有藉由該受光元件2a予以檢測的情形。受光元件2a係在俯視下與像素開口部AP1與遮光膜9重疊，在剖面的垂直方向中，在被夾在像素開口部AP1與遮光膜17之間的狀態下予以配備。遮光膜9係可形成為後述底部閘極構造的電晶體的閘極電極。受光元件2a的感度區域係位於例如360nm至420nm的波長區域，另外以在短波長固體發光元件35a、35b的發光峰值具有主要感度區域為宜。例如，若短波長固體發光元件35a、35b的發光峰值波長為390nm，受光元件2a係設為在390nm近傍具有受光感度的峰值。例如，彩色濾光片層14所包含的藍濾光片14B係以在385nm波長具有20%以上、在390nm波長具有30%以上、在400nm波長具有50%以上的透過率的方式所形成。受光元件2b係檢測在液晶面板7內所被反射的光。例如，以藉由受光元件2b所被檢測的光而言，係有對向基板5側的各種來自界面的反射光、來自對向基板5與液晶層6的界面的反射光等。受光元件2b係在俯視下與黑矩陣BM的框部BM1與遮光膜9重疊，在剖 面的垂直方向中，在被夾在黑矩陣BM的框部BM1與遮光膜9之間的狀態下予以配備。受光元件2b為訊號補償用的受光元件。
以複數受光元件2a、2b、及液晶驅動元件12a~12c的電晶體而言，係使用具備有例如鎵(Ga)、銦(In)、鋅(Zn)、鉿(Hf)、錫(Sn)、釔(Y)之中含有2種以上的金屬氧化物的透明通道層的光電晶體。以2種以上或3種以上的複合氧化物形成透明通道層，藉此使透明通道層非晶質化。藉此，可將具有複合氧化物的層的二極體及電晶體的各個的電特性均質化。此外，在透明通道層形成後、或透明通道層的圖案形成後，進行180℃~400℃的範圍內的熱處理，可使該複合氧化物結晶化。藉由使透明通道層結晶化，可使前述光電晶體及形成在同一基板的電晶體的電特性更加穩定化。藉由以雷射光的退火，對複數受光元件的一部分實施前述熱處理，可形成受光特性不同的受光元件。
受光元件2a、2b係例如對於彼此鄰接的像素或次像素來作配備。例如，亦可串聯連接受光元件2a與受光元件2b，來進行該等2個受光元件的訊號的差分處理。例如，亦可使電晶體另外與受光元件2a鄰接，來配設與該電晶體的汲極電極與源極電極相連接的放大電路。
絕緣層10b係被形成在複數受光元件2a、2b及液晶驅動元件12a~12c之上。
共通電極11a~11d係被形成在絕緣層10b之上。
畫像顯示用的像素電極3a、3b、及短波長光控制用的導光電極3c、3d係被形成在絕緣層10c之上。
畫像顯示用的液晶驅動元件12a、12b係與畫像顯示用的像素電極3a、3b作電性連接。
短波長光控制用的液晶驅動元件12c係與短波長控制用的導光電極3c、3d作電性連接。
以畫像顯示用的液晶驅動元件12a、12b、及短波長光控制用的液晶驅動元件12c而言，例如使用將氧化物半導體作為通道層的TFT。
陣列基板3係透明基板8的另一方的面側成為液晶面板7的背面側，像素電極3a、3b及導光電極3c、3d的形成側透過未圖示的配向膜而成為液晶層6側。
液晶層6所包含的液晶係設為例如初期垂直配向。此外，液晶顯示裝置1可為使用初期垂直配向的液晶的VA液晶方式，亦可為使用初期水平配向的液晶的ECB方式。在以下，以VA液晶而言，針對介電率異向性為負的液晶來加以說明，但是亦可使用介電率異向性為正的液晶。以VA液晶而言，亦可使用介電率異向性為正的液晶。
在液晶層6係使用垂直配向液晶。因此，液晶層6的配向係基本上相對基板面呈垂直。液晶分子L1~L14係相對對向基板5及陣列基板4的表面作垂直配向。在本實施形態中，相對基板，使其發生斜向的電場，藉此可省略針對未圖示的垂直配向膜，如光配向及擦摩等配向處理。在使用斜向電場的本實施形態中，並不需要進 行在習知的VA方式中為必須的89度等嚴謹的預傾角控制，而可使用例如90度等般的單純的初期垂直配向的液晶。此外，預傾角意指無施加液晶驅動電壓時之對向基板5或陣列基板4的表面、與液晶分子的長軸的角度。
在本實施形態中，以液晶的材料而言，可使用在分子構造內含有氟原子的液晶材料(以下稱為氟系液晶)。氟系液晶由於介電率低，因此可減少取入離子性雜質，可防止因雜質所造成之電壓保持率降低等之性能劣化，而可抑制顯示不均發生。
在第2圖中未顯示的偏光板係可利用例如正交尼寇稜鏡來形成為常黑。或者，將2枚偏光板的光軸設為平行，若形成為常白，使來自後述短波長固體發光元件的射出光，即使在未施加液晶驅動電壓時，亦可由液晶面板面射出，容易作為手指或指示器等的照明光來加以活用。
對向基板5係具備有：透明基板13、黑矩陣BM、彩色濾光片層14、透明樹脂層(保護層)15、作為共通電極的對向電極16a~16d。在透明基板13之其中一面之上，形成有以黑矩陣BM予以區分的藍濾光片14B、紅濾光片14R、綠濾光片14G。在包含該等藍濾光片14B、紅濾光片14R、綠濾光片14G的彩色濾光片層14上，係具備有透明樹脂層15。在透明樹脂層15之上形成有對向電極16a~16d。對向基板2係透明基板13之另一面(在圖示中為透明基板22的上部側)成為觀察者側，對向電極16a~16d側透過未圖示的配向膜而成為液晶層6側。
黑矩陣BM係以與複數像素或次像素相對應形成在俯視下被區分成矩陣狀的複數像素開口部AP1的方式，形成在透明基板13的其中一面。在本實施形態中，黑矩陣BM係以像素或次像素單位，具備有：形成像素開口部AP1的框部BM1之中的平行的2個長邊部、及將該像素開口部AP1作2分割的垂直方向的中央部BM2。中央部BM2亦可被省略。
在本實施形態中，第2圖的剖面所示之對向基板13的對向電極16a~16d係相對次像素的中心軸C，以線對稱作配置。
在本實施形態中，第2圖的剖面所示之陣列基板4的像素電極3a、3b、導光電極3c、3d、共通電極11a~11d係相對次像素的中心軸C，以線對稱作配置。
運算部17係算出由受光元件2a的觀測值減掉受光元件2b的觀測值而得的值，來作為補償觀測值(實測補償值)。換言之，由受光元件2a的觀測值減掉受光元件2b的觀測值，求出受光元件2a經補正的觀測值。
在本實施形態中，係對次像素，具備有：2以上的液晶驅動元件12a~12c、及與該2以上的液晶驅動元件12a~12c的各個相對應的像素電極3a、像素電極3b、導光電極3c、3d。若更具體說明之，液晶驅動元件12a、12b係在剖面視下，為了進行應被提供給觀察者的畫像顯示用的可見光的透過控制，而與驅動像素開口部AP1之下的液晶L3~L12的像素電極3a、3b作電性連接。液晶驅動元件12c係在剖面視下與驅動液晶分子L1、L2、 L13、L14的導光電極3c、3d作電性連接。在本實施形態中，導光電極3c、3d係以共通的液晶驅動元件12c予以驅動，但是導光電極3c及3d亦可以個別的液晶驅動元件予以驅動。
在第3圖中，顯示元件掃描部18、感測器掃描部19、顯示元件驅動部20、感測器讀取部21係與液晶面板7作電性連接。包含光源的背光單元30係被配備在液晶面板7的背面側，但是在該第3圖中係予以省略。背光單元30之例如LED等般的固體發光元件32a、32b、35a、35b係在例如液晶面板7的兩側邊部排列。此外，將於後述實施態樣詳述，以固體發光元件的設置形態而言，例如紅/綠/藍等可見光範圍的發光元件列被排列在背光單元的兩端，此外，短波長固體發光元件列亦可同樣地被排列在背光單元的兩端。短波長固體發光元件亦可使用不同波長的固體發光元件，以2列來作排列。如上所示之背光單元的固體發光元件係除了液晶面板7的兩側邊的端部以外，亦可配置在液晶面板7之上邊的端部及液晶面板7之下邊的端部。液晶面板7的4個邊所排列的可見光的固體發光元件亦可藉由區域調光控制法，與顯示內容相整合來調整各自的發光強度。藉此可使液晶顯示的對比提升。
可見光的固體發光元件32a、32b係與2次元畫像顯示或3次元畫像顯示等畫像相對應，或者與上述之區域調光控制法相對應來調整發光的時序及發光強度。藉此，液晶顯示畫面係形成為在不同的顯示部分，明亮度 及顏色依顯示內容而異的狀態。由如上所示之液晶顯示畫面所被射出的可見光的強度係按照顯示部分、色階顯示位準、顯示時序等而大幅不同。因此，以避免將由液晶顯示畫面所被射出的可見光，作為對於手指或指示器等輸入指示體的照明光來使用為宜。若使用變動大的可見光來檢測輸入指示體時，係有難以正確檢測輸入指示體的2次元的位置、離顯示面的高度、及移動速度的情形。關於使用液晶顯示裝置之環境光(外光)的輸入指示體的檢測，亦由於環境光的變動大，因此會有高精度的檢測困難的情形。
因此，在本實施形態中，在背光單元30具備有有別於可見光的固體發光元件32a、32b之其他短波長光的固體發光元件35a、35b，而且藉由可接受短波長光的受光元件2a來檢測短波長光之來自輸入指示體的反射光。此外，在本實施形態中，同步控制部36係使可見光的固體發光元件32a、32b的發光時序、與短波長光的固體發光元件35a、35b的發光時序設為不同的時序，使短波長的固體發光元件35a、35b的發光時序與受光元件2a受光的時序同步，來進行精度更高的輸入指示體的檢測。
適用於本實施形態的短波長光的波長係設為例如360nm至420nm的範圍。
藍濾光片14B的透過率峰值係位於大約430nm至460nm的範圍，因此在本實施形態中，短波長的固體發光元件35a、35b的發光峰值係設為比430nm為更短波長的420nm以下。考慮到人的眼睛的視感度亦在比420nm 為更短波長的區域遽減，而不易視認，以及之後詳述之以氧化物半導體形成有透明通道層的光電晶體的光的轉換效率係在比420nm為更短波長會變高，在本實施形態中所適用的短波長光的波長上限係設為420nm。
以藍濾光片14B的藍色材而言，係採用例如將屬於有機顏料的C.I.Pigment Blue 15：6的藍顏料、及C.I.Pigment Violet 23的紫顏料加以混合的色材。使用該等顏料的藍濾光片14B雖然在波長360nm至420nm的範圍會有光的透過，但是360nm以下的短波長的光幾乎不會透過。此外，黏貼在液晶面板7的表面或背面所使用的偏光板及低反射的薄膜等有機薄膜係具有將360nm以下的短波長亦即紫外線進行切斷或吸收的特性。此外，固體發光元件35a、35b係在比360nm為更長波長側成為高發光效率，而可使液晶顯示裝置1的消耗電力減低。考慮上述特徵，被適用在本實施形態的光的波長下限係被設為360nm。
以本實施形態之短波長的固體發光元件35a、35b而言，係使用氮化鋁鎵系發光二極體、鑽石系發光二極體、氧化鋅系發光二極體、氮化鎵系發光二極體。在氮化鎵系二極體(被稱為GaN系藍色發光二極體)之中，亦以在發光二極體的活性層將銦作為摻雜物所添加的InGaN系發光二極體為佳。藉由調整In的組成，可在360nm至420nm的範圍調整發光峰值。例如發光峰值385nm的InGaN系發光二極體係以可表面構裝的小尺寸的晶片而在市面販售。
以本實施形態之受光元件2、2b而言，例如如上所述，使用一種具備有含有鎵(Ga)、銦(In)、鋅(Zn)、鉿(Hf)、錫(Sn)、釔(Y)之中的2種以上的金屬氧化物的透明通道層的光電晶體。藉由在屬於氧化物半導體的該等複合金屬氧化物的透明通道層形成雜質準位，可減小其能隙，而使受光元件2、2b的感度範圍移位至長波長側的可見範圍。此外，藉由以2種以上或3種以上的複合金屬氧化物形成透明通道層，可使透明通道層非晶質化，且可將具備有該透明通道層的二極體或電晶體的電特性均質化。
第1圖所示之藍次像素、紅次像素、綠次像素係包含顯示區域22及感測器區域23。在本實施形態中，係將次像素作為最小顯示單位，但是亦可將像素作為最小顯示單位。例如，像素亦可包含至少1個紅次像素、至少1個藍次像素、至少1個綠次像素。
在第1圖的部分平面圖及第4圖的部分剖面圖中係顯示受光元件2a、2b。受光元件2a、2b係被配備在感測器區域23。在感測器區域23係具備有例如：進行受光元件2a、2b的訊號處理的電晶體或二極體、進行受光資料的蓄積的電容器、進行減算處理的運算部17、配送受光元件2a、2b的重置訊號的訊號線等。進行訊號處理的電晶體亦可在包含藍次像素、紅次像素、綠次像素的一像素的感測器區域具備複數個。對於受光元件2a、2b的輸出值，藉由適用進行訊號處理的電晶體或二極體等，可進行輸出值較快的處理，而可進行藉由輸入指示體所 為之高速的輸入操作。液晶驅動元件12a~12c係可形成在顯示區域22，亦可形成在感測器區域23。液晶驅動元件12a~12c係與未圖示的閘極線、源極線等金屬薄膜的配線作電性連接。
如第4圖所示，在受光元件2a的上部係配置有藍濾光片14B，在受光元件2a的下部係配置有遮光膜9。在受光元件2b的上部係配置有黑矩陣BM，在受光元件2b的下部係配置有遮光膜9。在作為遮光圖案的黑矩陣BM與遮光膜9之間配置受光元件2b，藉此防止由液晶顯示裝置1的正面的法線方向對受光元件2b射入光、及由位於液晶面板7的背面的背光單元30對受光元件2b直接射入光。受光元件2b係為了獲得正確的受光值，而被使用在用以去除發生在液晶胞內的反射雜訊。受光元件2b係被使用在用以進行訊號補償。遮光膜9亦可以與閘極電極相同的材料，藉由同一步驟來形成。此外，在第4圖中係省略受光元件2a、2b的各個所具備的源極電極、汲極電極的圖示。
液晶顯示裝置1的顯示內容係依明顯示與暗顯示等，在其畫面部位產生差異。此外，來自背光單元30的光係一部分在對向基板5的彩色濾光片層14、透明基板13的其中一面、偏光薄膜等各種界面作反射，作為反射光而射入至受光元件2a、2b。該反射光係成為受光強度的雜訊。在使用光筆或雷射光等光輸入機器作為輸入指示體的情形下亦同，再反射光會成為雜訊。
為了去除根據如上所示之反射光或再反射光的雜訊，以得高精度的觀測值，運算部18係由受光元件2a的觀測值(受光強度)減算受光元件2b的觀測值。藉此實現雜訊補償。該訊號補償係亦可配合根據將氧化物半導體設為透明通道層的受光元件2a、2b的觀測值的較小的不均、暗電流、溫度所發生的雜訊的補償來進行，可得極高精度的觀測值。藉由由受光元件2a的觀測值(受光強度)減算受光元件2b的觀測值所為的補償係可賦予可測定太陽等環境光成分所含有的紫外線強度的優點。環境光成分的紫外線強度測定值係可有益於例如防止日曬。
在明顯示與暗顯示等在其畫面的顯示部分具有差異的受光元件間進行補償運算，由於藉由反射光或再反射光所致的雜訊量大幅不同，因此會有較不理想的情形。在使用光筆或雷射光等光輸入機器時亦同，在被照射光的部分的受光元件與未被照射光的部分的受光元件之間，雜訊的位準係大幅不同。因此，在本實施形態中，補償運算係以鄰接的受光元件2a、2b的觀測值的減算來進行。
切換部24係例如藉由變更施加至導光電極11c、11d的電壓的高度等手法，來切換所被射出的短波長光的強度。
若藉由運算部17所被求出的補償觀測值表示輸入指示體接近液晶顯示畫面時，切換部24係透過液晶驅動元件12c而對導光電極11c、11d施加高電壓，可自動地 使短波長光射出的強度提升。藉由提高短波長光射出強度，即使由液晶顯示畫面至輸入指示體的距離例如遠離7mm左右，亦可辨識輸入指示體，可輕易進行以液晶畫面上的3D按鍵顯示具有按鍵喀嚦感的輸入。例如，輸入指示體的辨識係設定劃分藉由運算部17所為之補償運算後的補償觀測值的2水準或複數水準的大小不同的區分，來檢測屬於各自區分的補償觀測值的數(例如相當於在液晶顯示畫面的手指的面積)、或屬於各自區分的補償觀測值的數的變化速度及其位置等。藉由該檢測，可辨識大約液晶顯示畫面與輸入指示體的距離及移動。
例如，液晶顯示裝置1的切換部24可具備有指示接受部，液晶顯示裝置1亦可在畫面顯示切換要求接受部來接受切換指示。切換部24係對應所輸入的切換指示來切換短波長光的射出強度。例如，切換部24係在未射出短波長光的「顯示優先模式」、用以射出短波長光來進行手指輸入的「手指操作模式」、供防止第三者視認之用的「安全模式」之中，實現被觀察者所指定的模式。切換部24係若被選擇「手指操作模式」時，使強度強的短波長光射出。所被射出的短波長光的強度係如上所述，根據被施加至導光電極3c、3d的液晶驅動電壓來作控制。「安全模式」係在後述具有開縫開口部的第3實施形態中使用。
在第4圖的B-B’剖面之例中，係在對向基板5側之與液晶層6相接的透明樹脂層15的表面，未被層積作為透明導電膜的對向電極16a~16d。例如，透明導電膜(ITO) 一般係使用銦與錫的混合氧化物所形成。對向基板5側的構件亦即彩色濾光片層14、透明樹脂層15、透明基板13等的折射率為大約1.5至1.6的範圍，相對於此，透明導電膜的折射率係具有1.8至1.9之較高的折射率。因此，在對向基板5中，若對透明樹脂層15層積例如對向電極16a~16d等透明導電膜時，對受光元件2a、2b的觀測值加算來自透明導電膜的反射光的觀測值的量會變多。但是，在本實施形態中，由於在與受光元件2a、2b相對向的對向基板5的位置未形成透明導電膜，因此可使藉由反射光所致之雜訊減低。如本實施形態所示，使用高折射率的材料的透明導電膜由於其表面反射多，因此以僅形成在顯示區域22的必要部分為宜。
第5圖係顯示本實施形態之液晶顯示裝置1之一例的剖面圖。在該第5圖中，係例示被配備在液晶顯示裝置1的液晶面板7與光控制元件31與背光單元30的配置關係。
背光單元30係在液晶面板7的背面的兩側部、或液晶面板7的背面具備有LED等的固體發光元件32a、32b、35a、35b的排列。固體發光元件係由分別排列有複數短波長固體發光元件35a、35b與複數可見光固體發光元件32a、32b的LED陣列所構成。
光控制元件31係不易進入至觀察者(使用者)的眼睛，為了防止第三者視認，被配置在液晶面板7的背面側與背光單元30之間，對射出光供予方向性。光控制元件31係例如使用甲基丙烯酸樹脂等所生成。光控制元件 31係具有在稜鏡薄片33與透鏡薄片34彼此背對背的狀態下一體化而成的構成。換言之，光控制元件31係將透鏡薄片34與稜鏡薄片33表背一體化的樹脂薄片。
稜鏡薄片33係將複數三角柱狀稜鏡，以該三角柱狀稜鏡的側面的長邊方向(長邊的方向、稜線方向、或軸方向)呈平行的方式，而且剖面的三角形朝向相同方向的方式排列形成。
透鏡薄片34係將複數半圓柱狀透鏡，以該半圓柱狀透鏡的側面的長邊方向呈平行的方式，而且剖面的半圓圓弧朝向相同方向的方式排列而形成。
藉由俯視下在半圓柱狀透鏡或三角柱狀稜鏡的長邊方向、與液晶顯示裝置1的像素配列方向之間賦予角度θ1，可減輕3次元畫像顯示中的疊紋。疊紋的緩和係可得θ1愈接近45度愈佳的效果。但是，若θ1為45度時，會有干涉偏光板或相位差的光軸的情形，因此θ1較佳為形成為小於45度的角度。若考慮到偏光板與液晶面板7的對準誤差(±2°)時，角度θ1的最大值較佳為形成為43度以下。在3次元畫像顯示中，若θ1接近零時，低頻較大的疊紋較為明顯，且容易被視認為明暗或顏色不均。因此，為了使疊紋緩和，較佳為使三角柱狀稜鏡的長邊方向與液晶顯示裝置1的像素配列的角度θ1大於3度。
藉由剖面形狀為等邊三角形的三角柱狀稜鏡的前端的角度，可設定相對液晶面板7的法線方向的光的射出角(配光角)。此外，以光控制元件31而言，亦可使用角度θ1不同的2以上的稜鏡薄片。
例如，使背光單元30的可見光固體發光元件32a、32b與液晶顯示裝置1的液晶動作同步交替發光，藉此實現3次元畫像顯示。
例如，同步控制部36係使背光單元30的短波長固體發光元件35a、35b與液晶顯示裝置1的受光元件2a、2b及導光電極3c、3d同步發光，藉此實現輸入指示體的辨識。
此外，背光單元30亦可設為另外具備有：擴散板、導光板、偏光分離薄膜、重返反射偏光元件等。在液晶面板7的表背亦可黏貼偏光板、相位差板等。
背光單元30亦可具備有例如在發光波長範圍包含紅、綠、藍的3波長的複數白色LED，來作為複數可見光固體發光元件32a、32b。以可見光固體發光元件32a、32b而言，亦可使用將GaN系藍色LED與YAG系螢光物質相組合的擬似白色LED。若使用擬似白色LED時，為提高演色性，亦可將紅色LED等具有1色以上的主要峰值的LED加以組合使用。以可見光固體發光元件32a、32b而言，亦可使用例如在藍色LED組合紅/綠色螢光體而成的光源。
即使未使用彩色濾光片層14，亦可使用分別個別發出紅色、綠色、藍色的光的固體發光元件作為光源，與液晶驅動同步來進行場序(分時)的發光，藉此實現彩色顯示。
同步控制部36係以使位於背光單元30的兩端的可見光固體發光元件32a、32b與液晶顯示同步的方式交替 發光，使光分別射入觀察者的右眼、左眼。藉此實現3次元畫像顯示。
此外，對液晶顯示裝置1的像素電極3a、3b同時施加液晶驅動電壓，而且使上述可見光固體發光元件32a、32b同時發光，藉此可進行明亮且視野角寬廣的2次元畫像顯示。在本實施形態中，係可切換3次元畫像顯示與2次元畫像顯示。此外，在本實施形態中，係獲得不會降低3次元畫像顯示的解析度，而可以2次元畫像顯示的高畫質來顯示3次元畫像的較大優點。
在本實施形態中，可抑制觀察顯示畫面的觀察者受到短波長光的影響。藉由使用本實施形態之光控制元件31，可實現高品質的3次元畫像顯示。
以下使用第6圖至第8圖，來說明藉由對向基板5與陣列基板4所致之液晶驅動、及藉由該液晶驅動所被射出的光。
第6圖係顯示僅對本實施形態之液晶顯示裝置1的第1像素電極3a施加液晶驅動電壓的狀態之一例的部分剖面圖。
液晶顯示裝置1的液晶分子L1~L14係具有負的介電率異向性。液晶分子L1~L14的長軸方向在驅動電壓施加前為垂直，但是若藉由液晶驅動元件12a而對像素電極3a施加電壓時，液晶分子L1~L14的幾個(在第6圖中為液晶分子L4~L10)會呈傾斜。第6圖係顯示僅對畫像電極3a施加驅動電壓時的液晶的驅動狀態之例。
液晶分子L4~L9係朝向相對電力線呈垂直的方向傾倒。射出光D1係通過液晶呈傾斜的部分而朝向例如觀察者的其中一眼(例如右眼)方向被射出。液晶分子L4係在被形成在像素電極3a的端部與共通電極11a之間的強電場，比其他液晶分子更快開始傾倒。該液晶分子L4的動作係形成為液晶動作的觸發器而提高液晶的響應性。
第7圖係顯示僅對本實施形態之液晶顯示裝置1的第2像素電極3b施加液晶驅動電壓時的狀態之一例的部分剖面圖。
若藉由液晶驅動元件12b而對像素電極3b施加液晶驅動電壓時，液晶分子L1~L14的幾個(在第7圖中為液晶分子L5~L11)係朝向與電力線呈垂直的方向傾倒。射出光D2係通過液晶呈傾斜的部分而朝向例如觀察者的另一眼(例如左眼)方向被射出。液晶分子L11係在被形成於像素電極3b的端部與共通電極11b之間的強電場，比其他液晶分子更快開始傾倒。該液晶分子L11的動作係形成為液晶動作的觸發器而提高液晶的響應性。
第6圖及第7圖係表示3次元畫像顯示所需之用以對右眼及左眼切換射出光的像素電極、液晶分子的動作。若為2次元畫像顯示，若同時驅動像素電極3a、3b即可。此外，在僅被使用在2次元畫像顯示的液晶顯示裝置中，亦可將1個液晶驅動元件與像素電極3a、3b作電性連接，來取代2個液晶驅動元件12a、12b。
第8圖係顯示對本實施形態之液晶顯示裝置1的導光電極3c、3d施加液晶驅動電壓的狀態之一例的部分剖面圖。
若對導光電極3c、3d施加液晶驅動電壓，液晶分子L1~L14係朝向與電力線呈垂直的方向傾倒。短波長光D3係透過彩色濾光片層14及未圖示的偏光板而被射出至外部。由短波長的固體發光元件35a、35b所發出的短波長光D3係照明手指等輸入指示體，其反射光係藉由受光元件2a、2b而被受光。接著，藉由求出由受光元件2a的觀測值減掉受光元件2b的觀測值而成的補償觀測值，來實現高精度而且穩定的輸入操作的辨識。同步控制部36使受光元件2a、2b的感測時序、及短波長的固體發光元件35a、35b的發光時序同步，藉此可在液晶顯示畫面上進行手指操作時，進行穩定的手指辨識。同步控制部36係以與該受光元件2a、2b的感測時序相同的時序對導光電極3c、3d施加液晶驅動電壓，藉此短波長光D3由液晶畫面被射出。
在以上說明之本實施形態中，由藉由受光元件2a所得的觀測值，將根據在液晶面板7內的反射光的雜訊去除，可得高精度、均質且穩定化的補償觀測值，可高精度進行藉由輸入指示體所為之操作的辨識。在本實施形態中，可進行3次元畫像顯示或2次元畫像顯示。在本實施形態中，係藉由使用短波長光，可使照明輸入指示體的短波長光的視覺感度降低，觀察者係可觀察畫像顯示用的可見光。
在本實施形態中，分別形成像素電極3a、像素電極3b、及導光電極3c、3d，分別以不同的液晶驅動元件12a、12b及液晶驅動元件12c進行驅動。在本實施形態中，係可使像素電極3a、像素電極3b、及導光電極3c、3d作電性獨立而施加不同的電壓，對像素電極3a、3b的驅動電壓施加時序、及用以感測受光元件2a、2b之對導光電極3c、3d的驅動電壓施加時序亦可有重複。在本實施形態中，係使用具備有含有金屬氧化物的透明通道層的電晶體(氧化物半導體TFT)來作為液晶驅動元件，該氧化物半導體TFT係可形成為比使用非晶矽或多晶矽的電晶體為更小。藉由使用較小的電晶體，可使像素的開口率提升，而進行更為明亮的立體畫像顯示。此外，亦可未使用彩色濾光片，而在背光單元配備分別將紅色、綠色、藍色個別發光的發光元件列，與液晶驅動同步來進行場序(分時)的發光，藉此可進行彩色的立體畫像顯示。
此外，亦可具備有用以根據調整藉由觀察者(使用者)所得之3次元畫像顯示的效果的操作，來調整來自發出可見光的發光元件列的射出光角度的控制部。該控制部係按照觀察者的位置或觀察者的兩眼的張開幅度來調整來自液晶顯示面的射出光角度θ，而將3次元畫像顯示效果最適化。該射出光角度θ的調整亦可在本發明人等所提出之液晶顯示裝置的例如框體的一部分，具備有紅外線發光元件與紅外線感測器，檢測觀察者的位置，另外根據該位置資訊，來調整來自發光元件列的射出光角度。取代該紅外線發光元件與紅外線感測器而使用如 CCD或CMOS般的攝像裝置，來辨識觀察者的眼睛的位置為更佳。此外，亦可使用如CCD或CMOS般的攝像裝置，來辨識觀察者的動作而反映在液晶顯示。
以上之第1實施形態中所使用的光控制元件及具備有該光控制元件的液晶顯示裝置亦可具備如以下所示之特徵。
液晶顯示裝置係具備有液晶面板、及背光單元。液晶面板係具備有複數像素，藉由複數液晶驅動元件來驅動液晶。背光單元係具備有以不同時序發光的複數發光元件列。在液晶顯示裝置中，由發光元件列所被射出的光透過光控制元件而通過液晶面板。光控制元件係具備有：將複數三角柱狀稜鏡，以該三角柱狀稜鏡的長邊方向彼此呈平行的方式進行配列的第1面；及將複數半圓柱狀透鏡，形成為與前述複數三角柱狀稜鏡背對背而以該半圓柱狀透鏡的長邊方向彼此呈平行的方式進行配列的第2面的一體樹脂薄片。複數三角柱狀稜鏡的長邊方向與複數半圓柱狀透鏡的長邊方向係在俯視下具有疊紋抑制角度θ。
複數液晶驅動元件亦可為具備有包含鎵、銦、鋅、鉿、錫、釔之中的2種以上的金屬氧化物的透明通道層的電晶體。
液晶面板亦可在像素具備有分別包含紅濾光片、綠濾光片、藍濾光片的彩色濾光片。發光元件列亦可設為具備有發出包含紅、綠、藍之3波長的白色光的2個發光元件列。2個發光元件列亦可分別被配備在與液晶面 板之相向的2個邊相對應的位置，相對複數三角柱狀稜鏡的長邊方向呈垂直地發出白色光。
液晶面板係根據藉由複數像素所致之矩陣配列所構成，複數像素的矩陣配列的縱方向、與複數三角柱狀稜鏡的長邊方向亦可在俯視下具有疊紋抑制角度θ。
疊紋抑制角度θ亦可為3°至43°的範圍的任何角度。
液晶顯示裝置亦可另外具備有調整來自複數發光元件列的射出光角度的控制部。
(第2實施形態)
在本實施形態中，係針對對於將像素電極與導光電極形成為一體構成的像素電極分配液晶驅動元件的液晶顯示裝置來進行說明。
第9圖係顯示僅對本實施形態之液晶顯示裝置37的第1像素電極38a施加液晶驅動電壓的狀態之一例的部分剖面圖。
液晶顯示裝置37的陣列基板39係具備有：將第1實施形態之像素電極3a與導光電極3c形成為一體構成的像素電極38a、將第1實施形態之像素電極3b與導光電極3d形成為一體構成的像素電極38b。
液晶顯示裝置37的陣列基板39係具備有：將共通電極11a、11c形成為一體構成的共通電極40a、及將共通電極11b、11d形成為一體構成的共通電極40b。
液晶顯示裝置37的對向基板41係具備有：將對向電極16a、16c形成為一體構成的對向電極42a、及將對向電極16b、16d形成為一體構成的對向電極42b。
在畫像顯示時，切換部43係為了包含色階顯示來作各種畫像顯示，而使用液晶驅動元件12a、12b，可對一體構成的像素電極38a、38b施加各種驅動電壓。在受光元件2a、2b的感測時，來自短波長的固體發光元件35a、35b的短波長光係以一定強度被射出，俾供測光之用。在作為導光電極來使用的時序中，在一體構成的像素電極38a、38b係被施加大致一定的高度的電壓。在本實施形態中，液晶驅動元件12a、12b係以不同的時序施加供畫像顯示之用的驅動電壓與供受光元件2a、2b感測之用的驅動電壓。此外，供畫像顯示之用的光係設為可見光，由短波長固體發光元件35a、35b所被射出的短波長光係設為例如紫外光。由可見光固體發光元件32a、32b所被射出的可見光係以射入至例如觀察者的右眼的方式被射出。此時，短波長固體發光元件35a、35b並未發光，亦未進行在受光元件2a、2b的受光。
第10圖係顯示僅對本實施形態之液晶顯示裝置1的第2像素電極38b施加液晶驅動電壓的狀態之一例的部分剖面圖。由可見光固體發光元件32a、32b所被射出的可見光，以例如射入至觀察者的左眼的方式被射出。此時，短波長固體發光元件35a、35b並未發光，亦未進行在受光元件2a、2b的受光。
第11圖係顯示對本實施形態之液晶顯示裝置1的像素電極38a、38b的雙方施加有液晶驅動電壓的狀態之一例的部分剖面圖。被射出由短波長固體發光元件35a、35b所被射出的短波長的照明光(例如波長385nm至 400nm的近紫外光)，來自手指等輸入指示體的反射光被射入至受光元件2a，來辨識輸入指示體的位置、大小、移動方向等。供畫像顯示之用的驅動電壓施加、及供受光元件2a、2b感測之用的驅動電壓的施加係以分時(場序)予以控制。供受光元件2a、2b感測之用的短波長的照明光係人的眼睛的視感度低的短波長區域的射出光，因此幾乎不會發生因射出該短波長光所致之畫像顯示品質降低。
此外，施加供2次元畫像顯示之用的驅動電壓時(受光元件2a、2b的感測呈OFF的時序之時)，液晶分子L1~L14係成為第11圖所示動作，同時由可見光固體發光元件32a、32b被射出可見光。如第11圖所示，液晶分子L1~L14的傾倒係由次像素中心呈對稱，而且具有傾斜坡度，因此可得以往所沒有的寬廣視野角。如後所述，若例如俯視的次像素形狀為「ㄑ字」形狀，可得液晶顯示裝置37的左右上下方向均更為寬廣的視野角。該寬廣視野角在本實施形態及其他實施形態亦被實現。
對於刪除本實施形態中所示之對向電極42a、42b，此外，具有將陣列基板39的像素電極38a、38b與共通電極40a、40b的構成，在IPS(以水平配向為橫電場的驅動方式的液晶)中所使用的微細梳齒狀像素電極、與透過該梳齒狀像素電極與絕緣層所配備的平坦狀共通電極所構成的邊緣場方式的電極構成的液晶顯示裝置，亦可適用與本實施形態相同的技術。如上所述，在本實施形態中，液晶的配向方向及驅動方式並未被限定。
(第3實施形態)
在第3實施形態中，係說明在黑矩陣BM形成有開縫開口部，由該開縫狀的開口部，射出例如供防止第三者視認之用的可見光與紫外光的液晶顯示裝置。
在本實施形態中，在區分俯視下的外形為多角形的像素或次像素的黑矩陣中的平行的2個長邊形成例如開縫狀的斜光開口部。此外，在本實施形態中，斜光係包含短波長的光及可見光的各個。斜向開口部係在受光元件2a、2b感測時，將例如波長385nm~400nm的近紫外光由顯示面以斜向射出的開口部，在妨礙第三者視認的安全用途的使用時，係形成為將可見光以斜向射出的開口部。
第12圖係顯示本實施形態之液晶顯示裝置之一例的部分平面圖。該第12圖係表示本實施形態之液晶顯示裝置44的俯視狀態(由觀察者側所觀看到的狀態)。
第13圖係顯示本實施形態之液晶顯示裝置44之一例的部分剖面圖。該第13圖為第12圖的C-C’剖面，表示液晶顯示裝置1所配備的黑矩陣BM的框部BM1的長邊(側邊)及與梳齒狀或條紋狀的像素電極的長軸方向呈垂直的剖面。在第13圖中並未圖示出垂直配向膜、偏光板、相位差板、第12圖中所示之受光元件2a、2b。如後所述，本實施形態之液晶顯示裝置44係可將3次元畫像顯示與平常的2次元畫像顯示進行切換。
陣列基板47係具備有：透明基板8、遮光膜9、絕緣層10a、複數受光元件2a、2b、絕緣層10b、共通電極 11、絕緣層10c、畫像顯示用的像素電極3a、3b、斜光控制用的導光電極3c、3d、畫像顯示用的液晶驅動元件12a、12b、斜光控制用的液晶驅動元件12c、12d。
遮光膜9係以閘極線或源極線所使用的金屬薄膜，形成在例如玻璃等般的透明基板8的其中一面。
絕緣層10a係形成在形成有遮光膜9的透明基板8之上。
受光元件2a、2b係對彼此鄰接的像素或次像素作配備。複數受光元件2a、2b係形成在絕緣層10a之上。
受光元件2a係檢測已通過形成在黑矩陣BM之像素開口部AP1的藍濾光片14B的光，但是會有在液晶面板45內作反射的光亦藉由該受光元件2a被檢測的情形。受光元件2a係在俯視下，與藍濾光片14B與遮光膜9重疊，在剖面的垂直方向，被配備在藍濾光片14B與遮光膜9之間。受光元件2a係在波長360nm~420nm的近紫外區域具有感度。
受光元件2b係檢測在液晶面板45內被反射的光。例如，以藉由受光元件2b所被檢測的光而言，係有對向基板46側的各種來自界面的反射光、來自對向基板46與液晶層6的界面的反射光等。受光元件2a係在俯視下，與像素開口部AP1的紅濾光片14R或綠濾光片14G與遮光膜9相重疊，在剖面的垂直方向中，被配備在紅濾光片14R或綠濾光片14G與遮光膜17之間。受光元件2b為訊號補償用的受光元件。
本實施形態之受光元件2b係被配設在綠濾光片14G與遮光膜9之間。例如，綠次像素的綠濾光片14G及紅次像素的紅濾光片14R的波長390nm近傍的近紫外光的透過率低，因此在本實施形態中，如第1實施形態等中說明所示，亦可未將受光元件2b配設在黑矩陣BM與遮光膜9之間。尤其，含有鹵化酞青鋅綠色顏料的綠濾光片14G的波長390nm近傍的近紫外光的透過率係比鹵化酞青銅為更低，可作為近紫外光的遮光圖案來採用。在綠濾光片14G及紅濾光片14R另外添加黃色顏料作為調色顏料時的波長390nm近傍的近紫外光的透過率為更低。在本實施形態中，係可使藍次像素的像素開口率、綠次像素的像素開口率、紅次像素的像素開口率相一致。
絕緣層10c係形成在形成有複數受光元件2a、2b之絕緣層10b之上。
共通電極11係形成在絕緣層10b之上。
畫像顯示用的像素電極3a、3b、斜光控制用的導光電極3c、3d係形成在絕緣層10c之上。
畫像顯示用的液晶驅動元件12a、12b係與畫像顯示用的像素電極3a、3b作電性連接。
視野角控制用的液晶驅動元件12c、12d係與斜光控制用的導光電極3c、3d作電性連接。
以畫像顯示用的液晶驅動元件12a、12b、與斜光控制用的液晶驅動元件12c、12d而言，係使用例如以氧化物半導體形成透明通道層的TFT等。
陣列基板47係透明基板8的另一面側成為液晶面板45的背面側，像素電極3a、3b及導光電極3c、3d的形成側成為液晶層6側。
液晶層6所含有的液晶係例如設為初期垂直配向。此外，液晶顯示裝置44係可為使用初期垂直配向的液晶的VA液晶方式，亦可為使用初期水平配向的液晶的ECB方式。以下，以VA液晶而言，針對介電率異向性為負的液晶加以說明，但是亦可使用介電率異向性為正的液晶。以VA液晶而言，亦可使用介電率異向性為正的液晶。
對向基板46係具備有：透明基板8、黑矩陣BM、彩色濾光片層14、透明樹脂層(保護層)7、對向電極16a~16d。
黑矩陣BM係以與複數像素或次像素相對應，而形成被區分為俯視下呈矩陣狀的複數像素開口部AP1的方式，被形成在透明基板13的其中一面。由複數像素開口部AP1，係被射出提供至觀察者的畫像顯示用的光。
在本實施形態中，黑矩陣BM係以像素或次像素單位，具備有：形成像素開口部AP1的框部BM1之中的平行的2個長邊部、及將該像素開口部AP1作2分割的垂直方向的中央部BM2。中央部BM2亦可被省略。
此外，在本實施形態中，黑矩陣BM係在俯視下在水平方向彼此相對向的長邊部具備有形成為開縫狀的斜光開口部AP2。由斜光開口部AP2係被射出目的在防止第三者視認的斜光、及供受光元件2a感測之用的短波長光。
在透明基板13上之藉由黑矩陣BM所形成的像素開口部AP1，係分別形成有藍濾光片14B、綠濾光片14G、紅濾光片14R的任一者。彩色濾光片層14係包含藍濾光片14B、綠濾光片14G、紅濾光片14R。
在形成有黑矩陣BM及彩色濾光片層14的透明基板13之上形成有透明樹脂層15。
對向電極16a~16d係形成在透明樹脂層15之上。
對向基板46係透明基板13的另一面側成為觀察者側，對向電極16a~16d的形成側成為液晶層6側。
在本實施形態中，第13圖的剖面所示之對向基板46係相對次像素的中心軸C具有線對稱的構成。
多角形次像素的像素開口部AP1係形成為矩陣狀。像素開口部AP1的平面形狀係可形成為例如正方形、長方形、平行四邊形、被彎曲成ㄑ字狀的(「ㄑ」狀、或回力棒形狀)多角形等般相對向的邊彼此呈平行的多角形。在對向基板46中，係在黑矩陣BM之彼此相向的側邊的中心部分形成有透明的開縫狀的斜光開口部AP2。換言之，在黑矩陣BM的側邊，係線狀的遮光部分夾著斜光開口部AP2。
如第13圖所示，斜光開口部AP2係為供手指辨識與防止第三者視認，以設在次像素的兩側(左右)為佳。例如，俯視下在次像素的垂直方向之上下設置斜向開口部，即使使上下方向的斜光射出，亦可抑制由側面窺視液晶顯示畫面的第三者視認的效果較小。斜光開口部AP2的俯視形狀並非限定為開縫狀或條紋狀，亦可形成 為點狀、橢圓形狀、矩形狀等。複數斜光開口部AP2的配置亦可為俯視下由次像素的中心呈非對稱、對稱的任何關係。斜光開口部AP2係以沿著次像素的長邊方向配置為佳。
在本實施形態中，來自斜光開口部AP2的斜光的射出狀態係與用以驅動液晶的導光電極3c、3d、共通電極11、對向電極16a~16d的形狀或位置、及液晶動作產生關連。因此，對應導光電極3c、3d、共通電極11、對向電極16a~16d的形狀或位置，來調整斜光開口部AP2的形狀或位置，藉此可有效率地使斜光射出。
此外，斜光的射出方向係以與後述第4實施形態中的光控制元件的構成所包含的稜鏡薄片的光軸(具有三角形剖面的稜鏡薄片的稜線方向)大致呈正交為宜。
切換部24係例如藉由變更施加於導光電極3c、3d的電壓的高度等手法，來切換由斜光開口部AP2所被射出的斜光的強度。
來自運算部17的補償觀測值表示手指接近液晶顯示畫面時，切換部24係透過液晶驅動元件12c、12d而藉由導光電極3c、3d施加較高的電壓，可自動地使斜光射出強度提升。藉由提高斜光射出強度，即使由液晶顯示畫面至手指的距離為例如遠離7mm左右，亦可辨識，而容易進行在液晶畫面上的3D按鍵顯示具有按鍵喀嚦感的輸入。例如，在手指的辨識中，將根據受光元件2a、2b的觀測值來進行補償運算所得的補償觀測值，分類為2水準或複數水準的大小不同的區分，求出屬於各自區 分的補償觀測值的數(例如相當於在液晶顯示畫面的手指的面積)，或者檢測相當於各自區分的補償觀測值的數的變化速度及其位置等。藉此，可辨識液晶顯示畫面與手指或指示器等輸入指示體的距離及移動。亦可由斜光開口部AP2，使短波長的光與可見光(例如藍色光)同步射出，將手指的感測，以短波長的光與可見光的受光時序的偏離(相位差)來進行。藉由併用受光特性不同的受光元件，可使手指或指示器等輸入指示體的位置精度提升。
例如，液晶顯示裝置44的切換部24亦可設為具備有指示接受部，液晶顯示裝置44亦可設為在畫面顯示切換要求而接受切換指示。切換部24係按照所輸入的切換指示，來切換斜光的射出狀態。例如，切換部24係在未射出斜光的「顯示優先模式」、用以進行手指輸入的「手指操作模式」、供防止第三者視認之用的「安全模式」之中，實現被觀察者所指定的模式。切換部24係若被選擇出「安全模式」時，使屬於可見光的強度強的斜光射出。所被射出的光的強度係如上所述，根據被施加至導光電極3c、3d的液晶驅動電壓來作控制。受光元件2a、2b感測時，係使短波長固體發光元件35a、35b發光，與受光元件2a、2b的觀測時序同步來對導光電極3c、3d施加驅動電壓。
以下使用第14圖至第17圖來說明藉由對向基板46與陣列基板47所致之液晶的動作、及藉由該動作所被射出的光。
第14圖係顯示僅對本實施形態之液晶顯示裝置44的第1像素電極3a施加液晶驅動電壓的狀態之一例的部分剖面圖。
液晶顯示裝置44的液晶分子L1~L14係具有負的介電率異向性。液晶分子L1~L14的長軸方向係在驅動電壓施加前為垂直，但是若藉由液晶驅動元件12a~12d而對像素電極3a、3b及導光電極3c、3d的任一者施加電壓時則呈傾斜。第14圖係顯示僅對畫像電極3a施加驅動電壓時的液晶驅動狀態之例。
液晶分子L4~L10係朝向相對電力線呈垂直的方向傾倒。射出光D4係通過液晶呈傾斜的部分而被射出至例如觀察者的其中一眼(右眼)方向。液晶分子L4係在被形成於像素電極3a的端部與共通電極11之間的強電場，比其他液晶分子更快開始傾倒。該液晶分子L24的動作係形成為液晶動作的觸發器，而提高液晶的響應性。
第15圖係顯示僅對本實施形態之液晶顯示裝置1的第2像素電極3b施加液晶驅動電壓的狀態之一例的部分剖面圖。
若對像素電極3b施加液晶驅動電壓，液晶分子L5~L11係朝向與電力線呈垂直的方向傾倒。射出光D5係通過液晶呈傾斜的部分，而被射出至例如觀察者的其中一眼(左眼)方向。液晶分子L11係在被形成於像素電極3b的端部與共通電極11之間的強電場，比其他液晶分子更快開始傾倒。該液晶分子L11的動作係形成為液晶動作的觸發器，而提高液晶的響應性。
第16圖係顯示僅對本實施形態之液晶顯示裝置1的第1導光電極3c施加液晶驅動電壓的狀態之一例的部分剖面圖。
若對導光電極3c施加液晶驅動電壓時，液晶分子L1~L3係朝向與電力線呈垂直的方向傾倒。斜光D6係在斜向橫過呈傾斜的液晶L1~L3的狀態下透過，透過未圖示的偏光板，作為漏光而被射出至外部。此時，由觀察者方向係被視認為黑顯示，但是對於斜向的第三者係被觀察漏光，而未被視認為黑顯示。對導光電極3c施加液晶驅動電壓，而射出斜光D6，藉此可妨礙在觀察者周圍的第三者的視認。此外，藉由使斜光D6射出，可進行藉由受光元件2a所為之穩定輸入，在液晶畫面上手指操作時，可進行穩定的手指辨識。
該漏光的量及斜光D6的角度係可根據斜光開口部AP2的寬幅W1、黑矩陣BM的框部的寬幅W2、由透明基板13的其中一面至對向基板46的液晶層6側的界面為止的厚度Ht、液晶層6的厚度Lt、遮光圖案9的寬幅W3等來進行控制。
液晶分子L3係在被形成於導光電極3c的端部與共通電極11之間的強電場，比其他液晶分子更快開始傾倒。該液晶分子L3的動作係形成為液晶動作的觸發器，而提高液晶的響應性。
第17圖係顯示僅對本實施形態之液晶顯示裝置1的第2導光電極3d施加液晶驅動電壓的狀態之一例的部分剖面圖。
若對導光電極3d施加液晶驅動電壓，液晶分子L12~L14係朝向相對電力線呈垂直的方向傾倒，而被射出斜光D7。液晶分子L12係在被形成於導光電極3d的端部與共通電極11之間的強電場，比其他液晶分子更快開始傾倒。該液晶分子L12的動作係形成為液晶動作的觸發器，而提高液晶的響應性。藉由對導光電極3d施加驅動電壓，斜光D7被射出，妨礙在觀察者周圍的第三者的視認。此外，第16圖的斜光D6與第17圖的斜光D7亦可同時射出。
在以上說明之本實施形態中，藉由氧化物半導體來形成受光元件2a、2b，藉此可在液晶面板45內形成均質的受光元件2a、2b。
在本實施形態中，可將藉由受光元件2a所被檢測到的觀測值，利用藉由受光元件2b所被檢測到的觀測值來進行補償，因此例如可高精度而且穩定地檢測對畫面的手指輸入等。
在本實施形態中，可針對3次元畫像顯示用的液晶顯示裝置44進行輸入檢測。
在本實施形態中，係藉由射出斜光D6、D7，來進行視野角控制，並且可防止液晶面板45內的反射光對受光元件2a的觀測值造成不良影響。
在本實施形態中，係使背光單元30的可見光固體發光元件32a、32b與導光電極3c、3d同步發光，藉此由斜向開口部AP2射出可見光，而實現防止第三者視認。
在本實施形態中，可抑制實效的顯示面積減少，此外，可防止被觀察者觀察到斜光D6、D7，因此可保有顯示品質。
在本實施形態中，係可防止液晶顯示裝置44變重及變厚。
(第4實施形態)
在本實施形態中，係說明上述第3實施形態之變形例。本實施形態之斜向開口部AP2的剖面係具有凸形狀。
第18圖係顯示本實施形態之液晶顯示裝置之一例的部分剖面圖。該第18圖係與梳齒狀或條紋狀電極的梳齒的長邊方向呈垂直的剖面。在第18圖中係顯示對向基板與陣列基板之間的液晶分子L1~L16的配向狀態、及根據該等液晶分子L1~L16的動作所被射出的斜光D3、D4，配向膜、偏光板、相位差板、液晶驅動元件、受光元件係予以省略。在該第18圖中，係顯示未施加有液晶驅動電壓的液晶的初期配向狀態。
液晶顯示裝置26係具備有陣列基板27與對向基板28透過液晶層6而相對向的液晶面板29。本實施形態之液晶顯示裝置26係在被配備在斜光開口部AP2的透明圖案48具有特徵。透明圖案48的垂直方向的厚度Ht係大於黑矩陣BM的垂直方向的厚度、及彩色濾光片片14的厚度。對向基板28中的透明圖案48的形成部分係比其他部分更為朝向液晶層6側突出。
此外，在各次像素的中心部，在對向基板28係形成有凹部49。
在對向基板28的生成中，首先在玻璃等透明基板13上，形成有黑矩陣BM與斜光開口部AP2的透明圖案48。接著，以覆蓋黑矩陣BM與透明圖案48的方式形成作為透明電極的對向電極16。在各自的像素開口部AP1的對向電極16上層積有藍濾光片14B、綠濾光片14G、紅濾光片14R，此外，形成透明樹脂層15作為保護層。
陣列基板27係按每一多角形的次像素，具備有像素電極3e、3f及導光電極3g、與共通電極11e、11f、11g。
在像素電極3e、3f與對向電極16之間、及像素電極3e、3f與共通電極11e、11f之間係施加有用以驅動液晶的電壓。此外，陣列基板27亦可未具備有共通電極11e、11f、11g。像素電極3e、3f在俯視下的圖案亦可形成為梳齒狀圖案、或條紋狀圖案。像素電極3e、3f在俯視下的圖案亦可對帶狀(平坦狀)的透明導電膜，將複數開縫狀開口，以該複數開縫狀開口朝向液晶分子L3~L14的傾倒方向排列的方式形成。
斜光D6、D7的射出角度θ係可使用透明圖案48的寬幅W1、透明圖案48的厚度H1、液晶層6的厚度Lt、遮光圖案9的寬幅W3等來進行控制。
梳齒狀圖案的像素電極3e、3f及導光電極3g、與梳齒狀圖案的共通電極11e、11f、11g係透過絕緣層10c來作配置。在水平方向的位置，像素電極3e、3f及導光電極3g與共通電極11e、11f、11g係呈偏離。在該第18圖中，係在水平方向中，像素電極3e、3f及導光電極3g與共通電極11e、11f、11g係一部分相重疊，其他一部 分呈突出的狀態。在水平方向中，共通電極11e、11f、11g係比相對應的像素電極3e、3f及導光電極3g更接近透明圖案48側(次像素的端側)呈偏離。
像素電極3e、3f及導光電極3g與共通電極11e、11f、11g的梳齒狀圖案係將例如2μm至20μm的寬幅的線狀導體以電性連結2個以上所形成。線狀導體的連結部可僅形成在單側，亦可形成在兩側。連結部係以配置在多角形的次像素的周邊部，且俯視下為像素開口部AP1外為佳。梳齒狀圖案的間隔係設為例如大約3μm至100μm的範圍，根據液晶胞條件、液晶材料來作選擇。梳齒狀圖案的形成密度、間距、電極寬幅係可在次像素內或像素內作變更。水平方向中的像素電極3e、3f及導光電極3g、與共通電極11e、11f、11g的突出量W4係可以液晶6的材料、驅動條件、液晶胞厚度等尺度作各種調整。突出部的寬幅W4係如例如1μm至6μm的任一值般即使為較小的量亦足夠。重疊部分的寬幅W5係可作為關於液晶驅動的輔助電容來使用。液晶分子L1、L3~L7、L10~L14、L16係相對基板表面，大致垂直地作配向。
按照液晶顯示裝置26的大小或使用目的，梳齒狀圖案的像素電極3e、3f、導光電極3g、共通電極11e、11f、11g中的次像素或像素的開口寬幅方向的梳齒個數、密度、及間隔係可適當調整。
在本實施形態中，作為對向電極16的透明導電膜被形成在透明基板13與彩色濾光片層14之間。在本實施 形態中，在對向基板28的製造中，在透明導電膜更為後方形成有彩色濾光片層14。在具備有如上所示之構成之對向基板28的液晶顯示裝置26中，即使在由背光單元30所被射出的光在對向電極16的界面被反射的情形下，該反射光亦在彩色濾光片層14被吸收。因此，在本實施形態中，係可緩和由被設置在液晶面板29的背面的背光單元30所被射出的光，在液晶面板29的對向電極16的界面作反射而被受光元件2a、2b所觀測的情形。
如本實施形態所示，在對向電極16層積亦為介電質的彩色濾光片層14或透明樹脂層15的對向電極15的構成中，係可將關於被施加於像素電極3e、3f與對向電極16之間的液晶驅動電壓的等電位線，朝向液晶厚度方向加寬，而可使透過率提升。
在本實施形態中，對向基板28的透明圖案15的近傍的液晶分子L2、L15、及對向基板28的中央部的凹部49的近傍的液晶分子L8、L9係預先以預定角度傾倒。藉此，在施加驅動電壓時，可有效地使液晶分子L1~L16呈傾斜。
斜光D6、D7係由可見光固體發光元件所被發出的可見光、及由短波長固體發光元件所被發出的短波長光的單方或雙方。同步控制部36係在斜光的射出中，使對導光電極3g施加液晶驅動電壓、可見光固體發光元件32a、32b與短波長固體發光元件35a、35b的單方或雙方的發光同步進行。同步控制部36係在手指等輸入指示體的辨識時，對導光電極3g施加液晶驅動電壓、及短波長 固體發光元件35a、35b的發光、及受光元件2a、2b的受光為同步。3次元畫像顯示與2次元畫像顯示的切換係可與上述第1實施形態相同。「手指操作模式」或「安全模式」的適用係可與上述第3實施形態相同。
此外，在本實施形態中，係將第18圖中的透明導電膜的形成位置形成為黑矩陣BM與彩色濾光片層14之間，但是透明基板13與黑矩陣BM之間等，透明導電膜亦可形成在其他位置。
(第5實施形態)
在本實施形態中，係說明次像素的平面形狀與像素電極的形狀的關係。
第19圖係顯示本實施形態之次像素的平面形狀與像素電極3e、3f及導光電極3g的形狀的關係的第1例的平面圖。
在該第19圖中，次像素係俯視下呈縱向為長形的長方形。作為梳齒狀電極的像素電極3e、3f及導光電極3g係分別與其他3個液晶驅動元件作電性連接。
導光電極3g係連同相對應的共通電極11g一起作用，將斜光開口部AP2近傍的液晶進行驅動，進行斜光D6、D7的射出。若為第19圖的構成，開縫狀的斜光開口部AP2係由於射出透過以導光電極3g所被驅動的液晶的斜光，因此與導光電極3g平行形成。在本實施形態中，像素電極3e、3f之梳齒部之間的連結部係俯視下與次像素的黑矩陣BM的下側重疊。導光電極3g的梳齒部之間的連結部係俯視下與次像素的黑矩陣BM的上側重 疊。像素電極3e、3f及導光電極3g的梳齒個數、其密度、電極寬幅係可依液晶胞的條件來作各種變更。
第20圖係顯示本實施形態之次像素的平面形狀與像素電極3e、3f及導光電極3g的形狀的關係的第2例的平面圖。
第21圖係顯示本實施形態之次像素的平面形狀與像素電極3e、3f及導光電極3g的形狀的關係的第3例的平面圖。
在該第20圖中，次像素係俯視下呈平行四邊形。在第21圖中，次像素係俯視下呈「ㄑ字」狀的多角形。F1~F4係對像素電極施加液晶驅動電壓時的液晶的傾斜方向。
若考慮到使用在視野角控制的斜光D6、D7的射出方向時，次像素的平面形狀係以平行四邊形或「ㄑ字」狀的多角形為佳。若以液晶顯示裝置來顯示文字時，係按每個文字顯示的構成次像素，適用射出方向會改變的平行四邊形的次像素，藉此可輕易地在寬廣範圍內使第三者的視認性減低。對1個次像素形成2個至4個液晶驅動元件，若以各自的液晶驅動元件，將畫像顯示用的像素電極3e、3f與視野角控制用的導光電極3g進行分割驅動時，像素形狀要因的貢獻會稍微降低。其係基於如上所示將畫像顯示用的像素電極3e、3f與視野角控制用的導光電極3g進行分割驅動時，係可藉由視野角控制用的導光電極3g而與畫像顯示作切離，來控制斜光D6、D7之故。此外，若將畫像顯示用的像素電極3e、3f與 視野角控制用的導光電極3g進行分割驅動時，亦可為了使用視野角控制用的導光電極3g而使藉由斜光D6、D7所致之第三者視認性更為降低，而進行驅動電壓訊號的隨機化及透明圖案48的形狀/配置的隨機化。藉由對1個次像素形成2個至4個液晶驅動元件，必要時，可個別使斜光D6、D7射出且隨機化，藉此可對顯示畫面的文字顯示等，以高位準來防止第三者視認。
此外，同步控制部36係針對以防止第三者視認為目的的視野角控制用的斜向射出光，將可見光固體發光元件32a、32b的可見光發光、及對導光電極3g施加電壓同步進行。同步控制部36係若辨識手指等輸入指示體時，將短波長固體發光元件35a、35b的短波長發光、及對導光電極3g施加電壓同步進行。短波長固體發光元件35a、35b的發光峰值係可設定為人的眼睛的低視感度區域，此外，可見光固體發光元件32a、32b的發光峰值係可設定為屬於可見光的藍、綠、紅的發光峰值。具有藉由氧化物半導體所形成的透明通道層的受光元件2a、2b係可配合短波長固體發光元件的短波長區域的峰值波長來設定感度，因此在本實施形態中，係可使作為斜光的可見光與短波長光同時射出，亦可使可見光與短波長光分時射出。
(第6實施形態)
在本實施形態中，說明液晶驅動元件12a~12d的製造。在本實施形態中，液晶驅動元件12a~12d係設具有例如底部閘極型頂部接觸蝕刻阻止件構造。
在本實施形態之液晶驅動元件12a~12d之製造方法中，首先，以DC磁控濺鍍法形成140nm的鋁合金薄膜。接著，將鋁合金薄圖案化成所希望的形狀，形成閘極電極及補助電容器電極。另外在其上使用電漿CVD法，將SiH4 、NH3 、H2 作為原料氣體，而形成350nm的SiNx薄膜，藉此形成作為透明絕緣層的閘極絕緣膜。此外，使用InGaZnO4 靶材，藉由DC濺鍍法，形成40nm的非晶質In-Ga-Zn-O薄膜作為透明通道層，圖案化成所希望的形狀，形成透明通道層。此外，使用SiN靶材，以RF濺鍍法一面導入Ar及O2 ，一面形成SiON薄膜，圖案化成所希望的形狀，形成透明通道保護層。此外，藉由DC磁控濺鍍法形成140nm的ITO薄膜，圖案化成所希望的形狀，形成源極/汲極電極。另外使用電漿CVD法，將SiH4 、NH3 、H2 作為原料氣體，而形成SiNx薄膜500nm來作為保護膜。
此外，關於受光元件2a、2b的製造方法，係可以與上述液晶驅動元件12a~12d同樣的方法、相同的步驟來同時進行製造。液晶驅動元件12a~12d、與屬於光電晶體的受光元件2a、2b亦可形成為頂部閘極構造。此外，液晶驅動元件12a~12d與受光元件2a、2b可為形成有1個透明通道層的形成區域的單一閘極構造，亦可為形成有2個的雙重閘極構造，亦可為形成有3個的三重閘極構造。或者，液晶驅動元件12a~12d與受光元件2a、2b亦可為具備有透過閘極絕緣膜而被配置在透明通道層的區域之上下的2個閘極電極的雙閘極構造。在該等多閘 極構造中，係可對各自的閘極電極施加不同的電壓。此外，在本實施形態中，係以鋁合金薄膜例示閘極電極，以ITO薄膜例示源極/汲極電極，但是亦可在該等電極材料適用鈦、鉭、鎢、鉬等金屬/合金的薄膜。此外，液晶驅動元件12a~12d與受光元件2a、2b亦可具有包含銅或鋁的薄膜的層積構造。前述鋁合金薄膜亦可藉由將釹(Nd)、鑭(La)、鉭(Ta)、鋯(Zr)、鎳(Ni)、鈷(Co)、鍺(Ge)、矽(Si)、鎂(Mg)、銅(Cu)等金屬的1種以上，以3at%以下的量添加於鋁的鋁合金來形成。
例如，在透明通道層形成雜質準位，減小其能隙，藉此可使受光元件S1、S2的感度範圍移位至光的波長的長波長側亦即可見範圍。例如，透明通道層的厚度係可在5nm至200nm的範圍內作調整。
(第7實施形態)
在本實施形態中，說明在上述各實施形態之液晶顯示裝置1、37、44的對向基板5、41、46所使用的透明樹脂及有機顏料等各種材料之例。
形成彩色濾光片層14所使用的感光性著色組成物係除了顏料分散體以外，含有多官能基單體、感光性樹脂或非感光性樹脂、聚合起始劑、溶劑等。將如感光性樹脂或非感光性樹脂等般在本實施形態中所使用的透明性高的有機樹脂總稱為透明樹脂。
在黑矩陣BM、透明樹脂層15、彩色濾光片層14係以使用可藉由光微影所致之形成圖案的感光性樹脂組成物、或熱硬化樹脂等透明樹脂為佳。黑矩陣BM與彩色 濾光片層14所使用的樹脂係以被賦予鹼可溶性的樹脂為宜。以鹼可溶性樹脂而言，若為含有羧基或羥基的樹脂即可。例如，以鹼可溶性樹脂而言，係使用環氧丙烯酸酯系樹脂、酚醛系樹脂、聚乙烯基苯酚系樹脂、丙烯酸系樹脂、羧基含有環氧樹脂、羧基含有胺基甲酸酯樹脂等。在該等之中，亦以環氧丙烯酸酯系樹脂、酚醛系樹脂、丙烯酸系樹脂為佳，尤其以環氧丙烯酸酯系樹脂或酚醛系樹脂為佳。
以紅色顏料而言，係可使用例如C.I.Pigment Red 7、9、14、41、48：1、48：2、48：3、48：4、81：1、81：2、81：3、97、122、123、139、146、149、168、177、178、179、180、184、185、187、192、200、202、208、210、215、216、217、220、223、224、226、227、228、240、242、246、254、255、264、272、279等。
以黃色顏料而言，係可使用例如C.I.Pigment Yellow 1、2、3、4、5、6、10、12、13、14、15、16、17、18、20、24、31、32、34、35、35：1、36、36：1、37、37：1、40、42、43、53、55、60、61、62、63、65、73、74、77、81、83、86、93、94、95、97、98、100、101、104、106、108、109、110、113、114、115、116、117、118、119、120、123、125、126、127、128、129、137、138、139、144、146、147、148、150、151、152、153、154、155、156、161、162、164、166、167、168、169、170、171、172、173、174、175、176、177、179、180、181、182、185、187、188、193、194、199、213、214等。
以藍色顏料而言，係可使用例如C.I.Pigment Blue 15、15：1、15：2、15：3、15：4、15：6、16、22、60、64、80等，在該等之中，以C.I.Pigment Blue 15：6為佳。
以紫色顏料而言，係可使用例如C.I.Pigment Violet 1、19、23、27、29、30、32、37、40、42、50等，在該等之中，以C.I.Pigment Violet 23為佳。
以綠濾光片14G所使用的綠色顏料而言，係可使用例如C.I.Pigment Green 1、2、4、7、8、10、13、14、15、17、18、19、26、36、45、48、50、51、54、55、58等，在該等之中，以屬於鹵化酞青鋅綠色顏料的C.I.Pigment Green 58為佳。使用鹵化酞青鋅綠色顏料的綠濾光片係比介電率比作為綠色顏料而自以往以來一般所被使用的鹵化酞青銅的綠濾光片為更低。藉由將鹵化酞青鋅綠色顏料使用在綠濾光片14G，可與彩色濾光片層14所包含的紅濾光片14R、及藍濾光片14B的比介電率大致相一致。例如若以電壓5V、120Hz、240Hz等液晶的驅動頻率，測定藍次像素的藍濾光片14B及紅次像素的紅濾光片14R的各個膜厚2.8μm的比介電率時，其比介電率係在大約3~3.9的範圍。以鹵化酞青鋅綠色顏料為主要色材(亦有添加黃色顏料來作為顏色調整的情形)的綠濾光片14G的比介電率為大約3.4~3.7，該綠濾光片14G的比介電率可與其他2色的紅濾光片14R及藍濾光片14B的比介電率相一致。使藍濾光片14B、綠濾光片14G、紅濾光片14R的比介電率相一致，係在上述 第14實施形態中所示之透明電極(共通電極16)上形成彩色濾光片層14的構成，或者被稱為IPS的橫電場方式的液晶顯示裝置中，效果較大。若藍濾光片14B、綠濾光片14G、紅濾光片14R的各個比介電率為相同位準，在液晶驅動時由於彩色濾光片不同的比介電率，可使產生漏光等不良影響減低。例如，以鹵化酞青銅為主要色材的綠濾光片14G的比介電率為大約4.4~4.6，遠大於藍濾光片14B、紅濾光片14R的比介電率，較不理想。此外，鹵化酞青鋅綠色顏料的綠濾光片14G係具有陡峭的分光特性曲線，而且具有比鹵化酞青銅的綠色顏料為更高的透過率。
以黑矩陣BM所使用的遮光性的著色劑而言，係可使用上述各種有機顏料的混合，或者可使用遮光性優異的碳。
上述各實施形態係可在發明主旨未改變的範圍內作各種變更來適用，此外，可自由組合。
1、26、37、44‧‧‧液晶顯示裝置
2a、2b‧‧‧受光元件
3a、3b、3e、3f、38a、38b‧‧‧像素電極
3c、3d、3g‧‧‧導光電極
4、27、39、47‧‧‧陣列基板
5、28、41、46‧‧‧對向基板
6‧‧‧液晶層
7、29、45‧‧‧液晶面板
8、13‧‧‧透明基板
9‧‧‧遮光膜
10a、10b、10c‧‧‧絕緣層
11a~11g、40a、40b‧‧‧共通電極
12a~12d‧‧‧液晶驅動元件
14‧‧‧彩色濾光片層
14B‧‧‧藍濾光片
14G‧‧‧綠濾光片
14R‧‧‧紅濾光片
15‧‧‧透明樹脂層(保護層)
16a~16d、42a、42b‧‧‧對向電極
17‧‧‧運算部
18‧‧‧顯示元件掃描部
19‧‧‧感測器掃描部
20‧‧‧顯示元件驅動部
21‧‧‧感測器讀取部
22‧‧‧顯示區域
23‧‧‧感測器區域
24、43‧‧‧切換部
30‧‧‧背光單元
31‧‧‧光控制元件
32a、32b、35a、35b‧‧‧固體發光元件
33‧‧‧稜鏡薄片
34‧‧‧透鏡薄片
36‧‧‧同步控制部
48‧‧‧透明圖案
AP1‧‧‧像素開口部
AP2‧‧‧斜光開口部
BM‧‧‧黑矩陣
BM1‧‧‧框部
BM2‧‧‧中央部
C‧‧‧中心軸
L1~L14‧‧‧液晶分子
第1圖係顯示第1實施形態之液晶顯示裝置之一例的部分平面圖。
第2圖係顯示第1實施形態之液晶顯示裝置之一例的部分剖面圖。
第3圖係顯示第1實施形態之液晶顯示裝置之次像素的配列狀態之一例的平面圖。
第4圖係顯示第1實施形態之液晶顯示裝置之受光元件的配置之一例的剖面圖。
第5圖係顯示第1實施形態之液晶顯示裝置之一例的剖面圖。
第6圖係顯示僅對第1實施形態之液晶顯示裝置之第1像素電極施加液晶驅動電壓的狀態之一例的部分剖面圖。
第7圖係顯示僅對第1實施形態之液晶顯示裝置之第2像素電極施加液晶驅動電壓的狀態之一例的部分剖面圖。
第8圖係顯示對第1實施形態之液晶顯示裝置之導光電極施加液晶驅動電壓的狀態之一例的部分剖面圖。
第9圖係顯示僅對第2實施形態之液晶顯示裝置之第1像素電極施加液晶驅動電壓的狀態之一例的部分剖面圖。
第10圖係顯示僅對第2實施形態之液晶顯示裝置之第2像素電極施加液晶驅動電壓的狀態之一例的部分剖面圖。
第11圖係顯示對第2實施形態之液晶顯示裝置之像素電極之雙方施加液晶驅動電壓的狀態之一例的部分剖面圖。
第12圖係顯示第3實施形態之液晶顯示裝置之一例的部分平面圖。
第13圖係顯示第3實施形態之液晶顯示裝置之一例的部分剖面圖。
第14圖係顯示僅對第3實施形態之液晶顯示裝置之第1像素電極施加液晶驅動電壓的狀態之一例的部分剖面圖。
第15圖係顯示僅對第3實施形態之液晶顯示裝置之第2像素電極施加液晶驅動電壓的狀態之一例的部分剖面圖。
第16圖係顯示僅對第3實施形態之液晶顯示裝置之第1導光電極施加液晶驅動電壓的狀態之一例的部分剖面圖。
第17圖係顯示僅對第3實施形態之液晶顯示裝置之第2導光電極施加液晶驅動電壓的狀態之一例的部分剖面圖。
第18圖係顯示第4實施形態之液晶顯示裝置之一例的部分剖面圖。
第19圖係顯示第5實施形態之次像素的平面形狀與像素電極及導光電極的形狀的關係的第1例的平面圖。
第20圖係顯示第5實施形態之次像素的平面形狀與像素電極及導光電極的形狀的關係的第2例的平面圖。
第21圖係顯示第5實施形態之次像素的平面形狀與像素電極及導光電極的形狀的關係的第3例的平面圖。
2a、2b‧‧‧受光元件
6‧‧‧液晶層
8、13‧‧‧透明基板
9‧‧‧遮光膜
10a、10b、10c‧‧‧絕緣層
14B‧‧‧藍濾光片
14G‧‧‧綠濾光片
14R‧‧‧紅濾光片
15‧‧‧透明樹脂層(保護層)
17‧‧‧運算部
AP1‧‧‧像素開口部
BM1‧‧‧框部
BM2‧‧‧中央部

Claims (15)

  1. 一種液晶顯示裝置，其特徵為具備有：陣列基板，其係具備有：複數受光元件、複數電極、及與該複數電極作電性連接的至少一個液晶驅動元件；對向基板，其係具備有：黑矩陣，與複數像素或次像素相對應，形成被區分為在俯視下呈矩陣狀的複數像素開口部；及彩色濾光片層，包含與前述複數像素開口部相對應的藍濾光片、綠濾光片、及紅濾光片；液晶面板，其係使前述陣列基板與前述對向基板透過液晶層而彼此相對向；及背光單元，其係被配備在前述液晶面板的背面側，包含固體發光元件，前述固體發光元件係具備有：發出波長360nm至420nm之間的短波長光的第1發光元件；及發出可見光的第2發光元件，前述複數電極係包含：導光電極，將前述液晶層所含有的液晶進行驅動，俾以射出前述短波長光；及像素電極，將前述液晶層所含有的液晶進行驅動，俾以射出前述可見光，前述複數受光元件係具備有包含鎵、銦、鋅、鉿、錫、釔之中的2種以上的金屬氧化物的透明通道層的光電晶體，包含俯視下與前述藍濾光片重疊的第1受光元件、及俯視下與前述綠濾光片、前述紅濾光片、或前述黑矩陣重疊的第2受光元件。
  2. 如申請專利範圍第1項之液晶顯示裝置，其另外具備有使前述第1發光元件的發光時序與前述第1受光元件的觀測時序同步的控制部。
  3. 如申請專利範圍第1項之液晶顯示裝置，其中前述導光電極係另外具備有控制部，其係將前述液晶層所含有的液晶進行驅動，俾以射出前述可見光，且使前述第1發光元件的發光時序與前述導光電極的液晶驅動電壓施加時序同步，且使與前述第1發光元件的發光時序不同的前述第2發光元件的發光時序、與前述複數電極的液晶驅動電壓施加時序同步。
  4. 如申請專利範圍第1項之液晶顯示裝置，其對前述像素或前述次像素配置有複數前述液晶驅動元件，前述像素或前述次像素所配置的複數前述液晶驅動元件之中的至少1個係與前述導光電極作電性連接，前述像素或前述次像素所配置的複數前述液晶驅動元件之中的其他至少1個係與前述像素電極作電性連接。
  5. 如申請專利範圍第1項之液晶顯示裝置，其中前述第1受光元件係在波長360nm至420nm的範圍具有受光感度，俾以進行前述短波長光的觀測，另外具備有由前述第1受光元件的觀測值減掉前述第2受光元件的觀測值而求出補償觀測值的運算部。
  6. 如申請專利範圍第5項之液晶顯示裝置，其中前述第1受光元件與前述第2受光元件係被配備在彼此相鄰接的像素或次像素。
  7. 如申請專利範圍第1項之液晶顯示裝置，其中前述黑矩陣係具備有形成在俯視下呈彼此相對向的2邊的斜光開口部，前述複數電極係包含：用以驅動與前述像素開口部相對應的液晶的前述像素電極、及用以驅動與前述斜光開口部相對應的液晶的前述導光電極。
  8. 如申請專利範圍第1項之液晶顯示裝置，其中前述陣列基板係另外具備有遮光膜，前述第2受光元件係在俯視下與前述黑矩陣及前述遮光膜重疊的位置，而且在剖面視下被夾在前述黑矩陣與前述遮光膜的狀態下作配置，檢測在前述液晶面板所發生的反射光。
  9. 如申請專利範圍第1項之液晶顯示裝置，其中前述陣列基板係另外具備有遮光膜，前述第2受光元件係在俯視下與前述綠濾光片或前述紅濾光片、與前述遮光膜重疊的位置，而且在剖面視下被夾在前述綠濾光片或前述紅濾光片、與前述遮光膜的狀態下作配置，檢測在前述液晶面板所發生的反射光。
  10. 如申請專利範圍第1項之液晶顯示裝置，其中前述對向基板係具備有：形成在透明基板之其中一面之上的前述黑矩陣；對於形成有前述黑矩陣之其中一面所形成的透明導電膜； 形成在前述透明導電膜之上的前述彩色濾光片層；及形成在前述彩色濾光片層之上的透明樹脂層。
  11. 如申請專利範圍第1項之液晶顯示裝置，其中前述對向基板係具備有：形成在透明基板之其中一面之上的前述黑矩陣；對於形成有前述黑矩陣之其中一面所形成的前述彩色濾光片層；形成在前述彩色濾光片層之上的透明樹脂層；及形成在前述透明樹脂層之上的透明導電膜，前述透明導電膜並未被形成在與前述複數受光元件相對向的位置。
  12. 如申請專利範圍第1項之液晶顯示裝置，其中前述綠濾光片係含有鹵化酞青鋅綠色顏料，作為主要色材。
  13. 如申請專利範圍第1項之液晶顯示裝置，其中前述液晶層係包含初期垂直配向的液晶。
  14. 如申請專利範圍第1項之液晶顯示裝置，其另外具備有光控制元件，其係被配備在前述背光單元與前述液晶面板之間，將前述背光單元所照射的光，朝向相對前述液晶面板的法線方向具有傾斜的斜向射出。
  15. 如申請專利範圍第1項之液晶顯示裝置，其另外具備有將前述短波長光的強度進行切換的切換部。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10754464B2 (en) 2018-06-08 2020-08-25 Hon Hai Precision Industry Co., Ltd. Display device
TWI721277B (zh) * 2018-06-08 2021-03-11 鴻海精密工業股份有限公司 顯示裝置

Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6149554B2 (ja) * 2013-07-05 2017-06-21 凸版印刷株式会社 液晶表示装置
TWI587186B (zh) * 2013-07-15 2017-06-11 Ying-Jia Xue Multi-function display
KR102150080B1 (ko) * 2013-09-12 2020-09-01 삼성디스플레이 주식회사 표시 패널 및 이를 포함하는 표시 장치
KR101584423B1 (ko) * 2014-02-21 2016-01-11 하이디스 테크놀로지 주식회사 모아레 감소를 위한 오버코트층을 구비한 터치 패널, 터치 패널을 구비한 액정표시장치 및 터치 패널 형성 방법
WO2015129112A1 (ja) 2014-02-28 2015-09-03 凸版印刷株式会社 液晶表示装置
WO2015129057A1 (ja) * 2014-02-28 2015-09-03 凸版印刷株式会社 液晶表示装置
CN104391609B (zh) * 2014-12-17 2017-11-10 合肥鑫晟光电科技有限公司 具有单层ito的触控传感器及其制造方法和触控屏
CN104460137B (zh) * 2014-12-29 2018-04-17 厦门天马微电子有限公司 显示面板及显示装置
KR20170071660A (ko) * 2015-12-15 2017-06-26 삼성디스플레이 주식회사 플렉서블 컬러필터 및 그 제조 방법
CN105867044A (zh) * 2016-06-17 2016-08-17 京东方科技集团股份有限公司 一种液晶透镜、显示装置及显示装置的驱动方法
TWI596748B (zh) * 2016-08-15 2017-08-21 財團法人工業技術研究院 顯示裝置
TWI607263B (zh) 2016-12-27 2017-12-01 友達光電股份有限公司 顯示面板
US20180284496A1 (en) * 2017-03-30 2018-10-04 HKC Corporation Limited Display apparatus
CN106980203B (zh) * 2017-06-07 2019-05-17 京东方科技集团股份有限公司 一种彩膜基板、显示面板及显示装置
CN107678203B (zh) * 2017-11-08 2020-11-24 昆山龙腾光电股份有限公司 彩膜基板及其制作方法和液晶显示面板
CN108227287B (zh) * 2018-01-26 2019-12-17 京东方科技集团股份有限公司 显示装置、虚拟现实显示设备及其控制方法
US11100844B2 (en) 2018-04-25 2021-08-24 Raxium, Inc. Architecture for light emitting elements in a light field display
JP2019200258A (ja) * 2018-05-15 2019-11-21 凸版印刷株式会社 光偏向装置
WO2020118499A1 (zh) * 2018-12-11 2020-06-18 上海箩箕技术有限公司 光学传感器及其形成方法
CN109616019B (zh) * 2019-01-18 2021-05-18 京东方科技集团股份有限公司 显示面板、显示装置、三维显示方法和三维显示系统
JP6760427B2 (ja) * 2019-03-19 2020-09-23 凸版印刷株式会社 調光シート、調光装置、および、調光シートの管理方法
US20220246893A1 (en) * 2019-07-17 2022-08-04 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Display Device
JP2021184006A (ja) * 2020-05-21 2021-12-02 セイコーエプソン株式会社 電気光学装置、及び電子機器

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007310628A (ja) * 2006-05-18 2007-11-29 Hitachi Displays Ltd 画像表示装置
JP2009151020A (ja) * 2007-12-19 2009-07-09 Sony Corp 表示装置及び電子機器
TW200933557A (en) * 2007-12-19 2009-08-01 Sony Corp Display device
TW200947377A (en) * 2007-12-03 2009-11-16 Semiconductor Energy Lab Display device and method for manufacturing the same
TW201100904A (en) * 2009-06-18 2011-01-01 Au Optronics Corp Photo sensor, method of forming the same, and optical touch device
TW201100917A (en) * 2009-06-16 2011-01-01 Au Optronics Corp Touch panel
TW201145121A (en) * 2009-11-06 2011-12-16 Semiconductor Energy Lab Touch panel and driving method of touch panel
TW201207491A (en) * 2009-08-21 2012-02-16 Semiconductor Energy Lab Photodetector, liquid crystal display device, and light-emitting device

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5703353A (en) * 1996-01-25 1997-12-30 Hewlett-Packard Company Offset removal and spatial frequency band filtering circuitry for photoreceiver signals
JPH10171599A (ja) 1996-12-05 1998-06-26 Matsushita Electric Ind Co Ltd タッチパネルおよびそれを利用した表示装置
US6037643A (en) * 1998-02-17 2000-03-14 Hewlett-Packard Company Photocell layout for high-speed optical navigation microchips
JP4817529B2 (ja) 2001-05-07 2011-11-16 キヤノン株式会社 撮像装置及び画像処理方法
CA2427559A1 (en) * 2002-05-15 2003-11-15 Sumitomo Electric Industries, Ltd. White color light emitting device
JP4655465B2 (ja) * 2003-10-06 2011-03-23 カシオ計算機株式会社 面光源及び液晶表示装置
US7453426B2 (en) * 2004-01-14 2008-11-18 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Display device and electronic apparatus
JP4639968B2 (ja) * 2005-05-31 2011-02-23 カシオ計算機株式会社 液晶表示装置
JP2007018458A (ja) 2005-07-11 2007-01-25 Sony Corp 表示装置、センサ信号の補正方法並びに撮像装置
US7525608B2 (en) * 2006-08-14 2009-04-28 Hannstar Display Corp. Input display and fabrication method thereof
US8089476B2 (en) * 2007-08-01 2012-01-03 Sony Corporation Liquid crystal device
JP5148685B2 (ja) 2008-03-21 2013-02-20 シャープ株式会社 タッチセンサー内蔵液晶表示装置
JP2009265512A (ja) * 2008-04-28 2009-11-12 Sony Corp 液晶表示装置
US20090295760A1 (en) * 2008-06-02 2009-12-03 Sony Ericsson Mobile Communications Ab Touch screen display
KR101200229B1 (ko) * 2008-12-18 2012-11-09 도판 인사츠 가부시키가이샤 액정 표시 장치용 컬러 필터 및 액정 표시 장치
KR101022651B1 (ko) 2009-02-11 2011-03-22 삼성모바일디스플레이주식회사 광센서, 광센서를 포함하는 광센서 장치, 및 이를 포함하는디스플레이 장치
ITTO20090214A1 (it) * 2009-03-20 2010-09-21 St Microelectronics Srl Circuito di alimentazione per l'accensione da remoto di apparecchi elettrici
JP2011065133A (ja) * 2009-08-20 2011-03-31 Toppan Printing Co Ltd 液晶表示装置、ブラックマトリクス基板、及びカラーフィルタ基板
KR101727469B1 (ko) * 2009-11-06 2017-04-17 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 표시 장치
WO2011074581A1 (ja) * 2009-12-15 2011-06-23 シャープ株式会社 表示装置
US8797297B2 (en) * 2010-04-12 2014-08-05 Sharp Kabushiki Kaisha Display device
TWI460873B (zh) * 2010-07-23 2014-11-11 Univ Nat Chiao Tung 光電晶體
WO2012014817A1 (ja) * 2010-07-26 2012-02-02 シャープ株式会社 表示装置

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007310628A (ja) * 2006-05-18 2007-11-29 Hitachi Displays Ltd 画像表示装置
TW200947377A (en) * 2007-12-03 2009-11-16 Semiconductor Energy Lab Display device and method for manufacturing the same
JP2009151020A (ja) * 2007-12-19 2009-07-09 Sony Corp 表示装置及び電子機器
TW200933557A (en) * 2007-12-19 2009-08-01 Sony Corp Display device
TW201100917A (en) * 2009-06-16 2011-01-01 Au Optronics Corp Touch panel
TW201100904A (en) * 2009-06-18 2011-01-01 Au Optronics Corp Photo sensor, method of forming the same, and optical touch device
TW201207491A (en) * 2009-08-21 2012-02-16 Semiconductor Energy Lab Photodetector, liquid crystal display device, and light-emitting device
TW201145121A (en) * 2009-11-06 2011-12-16 Semiconductor Energy Lab Touch panel and driving method of touch panel

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10754464B2 (en) 2018-06-08 2020-08-25 Hon Hai Precision Industry Co., Ltd. Display device
TWI721277B (zh) * 2018-06-08 2021-03-11 鴻海精密工業股份有限公司 顯示裝置

Also Published As

Publication number Publication date
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US20140267955A1 (en) 2014-09-18

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