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WO2011071038A1 - 表示装置 - Google Patents

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WO2011071038A1
WO2011071038A1 PCT/JP2010/071899 JP2010071899W WO2011071038A1 WO 2011071038 A1 WO2011071038 A1 WO 2011071038A1 JP 2010071899 W JP2010071899 W JP 2010071899W WO 2011071038 A1 WO2011071038 A1 WO 2011071038A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
light
sensor
light receiving
openings
display
Prior art date
Application number
PCT/JP2010/071899
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
龍三 結城
奈留 臼倉
Original Assignee
シャープ株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by シャープ株式会社 filed Critical シャープ株式会社
Priority to JP2011545212A priority Critical patent/JPWO2011071038A1/ja
Priority to US13/512,878 priority patent/US20120242636A1/en
Priority to EP10835958A priority patent/EP2498123A1/en
Priority to CN201080055762.1A priority patent/CN102652279B/zh
Publication of WO2011071038A1 publication Critical patent/WO2011071038A1/ja

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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/0412—Digitisers structurally integrated in a display
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/13306—Circuit arrangements or driving methods for the control of single liquid crystal cells
    • G02F1/13318—Circuits comprising a photodetector
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
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    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/042—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by opto-electronic means
    • G—PHYSICS
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    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
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    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/13306—Circuit arrangements or driving methods for the control of single liquid crystal cells
    • G02F1/13312—Circuits comprising photodetectors for purposes other than feedback

Definitions

  • the present invention relates to a display device having an optical sensor such as a photodiode or a phototransistor.
  • a photodetection element such as a photodiode in a pixel
  • Display devices have been proposed.
  • a photodetecting element as a light receiving unit is provided for each pixel.
  • a display device with a photosensor in which one or more photodetection elements are provided in one pixel two or more photodetections from the viewpoint of obtaining an electrical signal sufficient to recognize an object close to the display
  • a configuration in which the element is a single optical sensor unit has been proposed (see, for example, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 2001-320547, 2004-45875, 2008-97171, and 2008-262204). .
  • the light receiving area of one light sensor unit is increased as compared with the case where one light detection element is used as one light sensor unit. This reduces the resolution. As a result, the resolution of the image to be captured is reduced and the touch position is erroneously recognized.
  • an object of the present invention is to suppress a decrease in resolution even in an optical sensor including a plurality of light receiving units.
  • the display device of the present invention is a display device with a photosensor in which a plurality of photosensor units are provided in a display area for displaying an image, and each photosensor unit receives light from the display surface of the image.
  • the plurality of sensor openings and the plurality of light receiving parts are arranged side by side in at least one direction, and of the plurality of sensor openings, the sensor opening located outside the display region is
  • the light receiving portion provided below the sensor opening is provided at a position shifted to the inside of the display area.
  • the display device of the present invention it is possible to suppress a decrease in resolution even in an optical sensor including a plurality of light receiving portions.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a schematic configuration of a TFT substrate included in the liquid crystal display device according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is an equivalent circuit diagram showing the arrangement of pixels and photosensor portions in the pixel region of the TFT substrate.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a timing chart when driving the liquid crystal display device.
  • FIG. 4A is a top view of a region corresponding to one photosensor unit in the pixel region 1 of the liquid crystal display device according to the first embodiment.
  • 4B is a cross-sectional view taken along line X2-X′2 of FIG. 4A.
  • 4C is a cross-sectional view taken along line Y2-Y′2 of FIG. 4A.
  • FIG. 5A is a diagram for explaining a light receiving region of one optical sensor unit and a light receiving region of one light receiving unit in the optical sensor unit.
  • FIG. 5B is a diagram for explaining a light receiving region of one light sensor unit and a light receiving region of one light receiving unit in the light sensor unit.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a configuration example of the sensor opening and the light receiving unit in the first embodiment.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a configuration example when the outer sensor opening is not shifted inward.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating another configuration example of the sensor opening and the light receiving unit according to the first embodiment.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating the configuration of the light receiving unit and the sensor opening of the photosensor built-in liquid crystal display device according to the second embodiment.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating a configuration example when the outer sensor opening is not shifted inward. It is sectional drawing which shows the structure of the light-receiving part and sensor opening part of the optical sensor built-in type liquid crystal display device concerning 3rd Embodiment.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view showing a configuration example when the outer end of the outer sensor opening is not shifted to the inner side of the outer end of the photodiode.
  • a display device is a display device with an optical sensor in which a plurality of optical sensor units are provided in a display region for displaying an image, and each optical sensor unit is configured to display the image from the display surface.
  • a plurality of sensor openings that allow the light to be incident, and a plurality of light receivers that are provided below each of the plurality of sensor openings and that receive the light incident from the sensor openings and convert it into an electrical signal
  • the plurality of sensor openings and the plurality of light receiving parts are arranged side by side in at least one direction, and the plurality of sensor openings are located outside the display region.
  • the sensor opening is provided at a position shifted to the inside of the display area with respect to the light receiving portion provided below the sensor opening (first configuration).
  • the sensor opening located outside the display area is in relation to the light receiving section provided below the sensor opening. It is provided at a position shifted to the inside of the display area.
  • the range of incident light from the display surface, which is received by the outer light receiving unit is also shifted inward. Therefore, the overlapping region between the range of incident light received by the outer light receiving unit and the range of incident light received by the light receiving unit near the center becomes large. That is, the difference between the range of light captured by one optical sensor unit and the range of light detected by any one light receiving unit in one optical sensor unit is reduced. As a result, unnecessary light can be prevented from entering, and consequently, the resolution can be improved.
  • the light receiving unit is arranged in at least one direction at a pitch corresponding to the pitch of the plurality of picture elements provided in the display area, and the plurality of sensor openings.
  • the parts are arranged side by side with a pitch smaller than the pitch of the plurality of light receiving parts.
  • the sensor openings are arranged in at least one direction at a pitch corresponding to the pitch of a plurality of picture elements provided in the display area, and the light receiving unit is In this configuration, the sensor openings are arranged side by side with a pitch larger than the pitch of the plurality of sensor openings.
  • a display device is a display device with an optical sensor in which a plurality of optical sensor units are provided in a display region for displaying an image, and each optical sensor unit is configured to display the image from the display surface.
  • a sensor opening that allows the light to enter, and a plurality of light receiving parts that are provided below the sensor opening and receive light incident from the sensor opening and convert the light into an electrical signal,
  • the plurality of light receiving portions are arranged side by side in at least one direction, and an end portion of the sensor opening in the direction in which the plurality of light receiving portions are arranged is the most in the one direction among the plurality of light receiving portions.
  • the light receiving unit located outside is located at a position shifted to the inside of the display region with respect to the outer end of the display region (fourth configuration).
  • the end of the sensor opening in the direction in which the plurality of light receiving units are arranged is the end of the outer side of the display region in the light receiving unit located on the outermost side in one direction among the plurality of light receiving units. Is shifted to the inside of the display area. As a result, the range of incident light from the display surface, which is received by the outer light receiving unit, is also shifted inward. Therefore, the difference between the range of light captured by one optical sensor unit and the range of light detected by any one light receiving unit in one optical sensor unit is reduced. As a result, unnecessary light can be prevented from entering, and consequently, the resolution can be improved.
  • a fifth configuration according to any one of the first to fourth configurations further includes a metal layer provided between the display surface and the light receiving unit, and the sensor opening includes the sensor opening. It is the structure formed in the metal layer. In such a configuration, the sensor opening can be arranged at a position closer to the light receiving unit. As a result, it is possible to suppress noise light from entering the light receiving unit.
  • a sixth configuration is any one of the first to fifth configurations, and is provided between the light source provided on the side opposite to the display surface, the light receiving unit, and the light source, and the light of the light source Is further provided with a shielding part that shields the light from directly reaching the light receiving part.
  • a display light source that emits light for image display and a sensor band that is different from a light band emitted from the display light source
  • a light source for the sensor that emits the light and a filter that passes the light in the sensor band on an optical path from the sensor opening to the light receiving unit.
  • the first substrate provided with a pixel circuit, a liquid crystal layer, and the first substrate are opposed to each other with the liquid crystal layer interposed therebetween. And a second substrate, wherein the light receiving unit is provided on the first substrate.
  • a display device is a display device with an optical sensor in which a plurality of optical sensor units are provided in a display region for displaying an image, and each optical sensor unit is configured to display the image from the display surface.
  • a plurality of sensor openings that allow the light to enter, and a plurality of sensor openings that are respectively provided below the plurality of sensor openings, and that receive the light incident from the sensor openings and convert the light into electrical signals
  • a plurality of light receiving portions, and the plurality of light receiving portions included in one light sensor portion receive the incident light in the same range of the display surface and the plurality of sensor openings and the plurality of light receiving portions. Are arranged (ninth configuration).
  • the display device according to the present invention includes a touch panel display device that detects an object close to the screen and performs an input operation by using an optical sensor unit, and a bidirectional communication device that includes a display function and an imaging function. Use as a display device or the like is assumed.
  • each drawing referred to below shows only the main members necessary for explaining the present invention in a simplified manner among the constituent members of the embodiment of the present invention for convenience of explanation. Therefore, the display device according to the present invention can include arbitrary constituent members that are not shown in the drawings referred to in this specification. Moreover, the dimension of the member in each figure does not represent the dimension of an actual structural member, the dimension ratio of each member, etc. faithfully.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a TFT substrate 100 included in the liquid crystal display device LCD.
  • a TFT substrate 100 is formed on a glass substrate with a pixel region 1, a display gate driver 2, a display source driver 3, a sensor column driver 4, a sensor row driver 5, a buffer amplifier 6, At least an FPC connector 7 is provided.
  • a signal processing circuit 8 for processing image signals captured by a plurality of optical sensor units FS (see FIG. 2), which will be described later, provided in the pixel region 1 is provided via the FPC connector 7 and the FPC 9. And connected to the TFT substrate 100.
  • the pixel area 1 is an area where a pixel circuit including a plurality of pixels for displaying an image is formed.
  • the pixel area 1 is a display area for displaying an image.
  • a plurality of photosensor units FS for capturing an image are provided in each pixel in the pixel circuit.
  • the pixel circuit is connected to the display gate driver 2 by m gate lines G1 to Gm.
  • the pixel circuit is connected to the display source driver 3 by 3n source lines Sr1 to Srn, Sg1 to Sgn, Sb1 to Sbn.
  • the pixel circuit is connected to the sensor row driver 5 by m reset signal lines RS1 to RSm and m read signal lines RW1 to RWm.
  • the pixel circuit is connected to the sensor column driver 4 by n sensor output lines SS1 to SSn.
  • the above-described constituent members on the TFT substrate 100 can be formed monolithically on the glass substrate by a semiconductor process. Or it is good also as a structure which mounted the amplifier and drivers among said structural members on the glass substrate by COG (Chip On Glass) technique etc., for example. Alternatively, at least a part of the constituent members shown on the TFT substrate 100 in FIG. 1 may be mounted on the FPC 9.
  • the TFT substrate 100 is bonded to a counter substrate 101 (see FIGS. 4B and C), which will be described later, having a counter electrode 21 (see FIGS. 4B and C) formed on the entire surface. A liquid crystal material is sealed in a gap between the TFT substrate 100 and the counter substrate.
  • a backlight 10 is provided on the back surface of the TFT substrate 100.
  • the backlight 10 includes a white LED (Light Emitting Diode) 11 that emits white light (visible light) and an infrared LED 12 that emits infrared light (infrared light).
  • the infrared LED 12 is used as a light emitter that emits light in the signal light band (sensor band) of the optical sensor unit FS.
  • the white LED 11 is used as a light emitter that emits light for display.
  • the light emitter of the backlight 10 is not limited to the above example. For example, a combination of a red LED, a green LED, and a blue LED can be used as a visible light emitter.
  • a cold cathode tube (CCFL: Cold Cathode Fluorescent Lamp) can be used instead of the LED.
  • the signal light band of the optical sensor unit FS may be a visible light band, and the backlight 10 may include only a white LED.
  • FIG. 2 is an equivalent circuit diagram showing the arrangement of the pixels and the optical sensor unit FS in the pixel region 1 of the TFT substrate 100.
  • one pixel is formed by three color picture elements (sub-pixels) of R (red), G (green), and B (blue).
  • One photosensor unit FS is provided in one pixel composed of these three picture elements.
  • the pixel is a unit of display resolution.
  • the pixel region 1 includes pixels arranged in a matrix of m rows ⁇ n columns and photosensor portions FS similarly arranged in a matrix of m rows ⁇ n columns. As described above, the number of picture elements is m ⁇ 3n.
  • the pixel region 1 has gate lines G and source lines Sr, Sg, and Sb arranged in a grid pattern as wiring for pixels.
  • the gate line G is connected to the display gate driver 2.
  • the source lines Sr, Sg, Sb are connected to the display source driver 3.
  • m rows of gate lines G are provided in the pixel region 1.
  • three source lines Sr, Sg, and Sb are provided for each pixel in order to supply image data to three picture elements in one pixel.
  • a thin film transistor (TFT) M1 is provided as a switching element for the pixel at the intersection of the gate line G and the source lines Sr, Sg, Sb.
  • the thin film transistor M1 provided in each of the red, green, and blue picture elements is denoted as M1r, M1g, and M1b.
  • the gate electrode of the thin film transistor M1 is connected to the gate line G.
  • the source electrode of the thin film transistor M1 is connected to the source line S.
  • the drain electrode of the thin film transistor M1 is connected to a pixel electrode (not shown).
  • a liquid crystal capacitance CLC is formed between the drain electrode of the thin film transistor M1 and the counter electrode (VCOM).
  • an auxiliary capacitor C LS is formed between the drain electrode and the TFTCOM.
  • a red color filter is provided in a picture element driven by the thin film transistor M1r connected to the intersection of one gate line Gi and one source line Srj so as to correspond to this picture element. ing.
  • the picture element driven by the thin film transistor M1r functions as a red picture element by being supplied with red image data from the display source driver 3 via the source line Srj.
  • a green color filter is provided to correspond to the picture element driven by the thin film transistor M1g connected to the intersection of the gate line Gi and the source line Sgj.
  • the picture element driven by the thin film transistor M1g functions as a green picture element when green image data is supplied from the display source driver 3 through the source line Sgj.
  • a blue color filter is provided in the picture element driven by the thin film transistor M1b connected to the intersection of the gate line Gi and the source line Sbj so as to correspond to this picture element.
  • the picture element driven by the thin film transistor M1b functions as a blue picture element when blue image data is supplied from the display source driver 3 via the source line Sbj.
  • the photosensor unit FS is provided at a rate of one pixel (three picture elements). That is, one pixel is a single light sensor unit.
  • the optical sensor unit FS includes a plurality of light receiving units provided for each picture element. The light receiving portion detects light incident through the sensor opening provided for each light receiving portion, and converts it into an electrical signal.
  • the arrangement ratio of the pixel and the optical sensor unit is not limited to this example, and is arbitrary.
  • one photosensor unit may be arranged for one picture element, or one photosensor unit may be arranged for a plurality of pixels.
  • the optical sensor unit FS includes photodiodes D1, D2, and D3 that are examples of a light receiving unit, a capacitor C1, and a transistor M2 that is an example of a switching element.
  • the optical sensor unit FS includes sensor openings 18a, 18b, and 18c (see FIG. 4B).
  • the photodiodes D1, D2, and D3 are provided at positions corresponding to the red picture element, the green picture element, and the blue picture element, respectively. Sensor openings 18a, 18b, and 18c (see FIG. 4B) are provided above the photodiodes D1, D2, and D3, respectively.
  • the photodiodes D1, D2, and D3 receive light incident from the respective sensor openings 18a, 18b, and 18c.
  • the photodiodes D1, D2, and D3 are connected in parallel.
  • a reset signal line RS for supplying a reset signal is connected to the anodes of the photodiodes D1, D2, and D3.
  • the gate of the transistor M2 is connected to the cathodes of the photodiodes D1, D2, and D3.
  • a node on the wiring connecting the photodiodes D1, D2, and D3 and the gate of the transistor M2 is referred to as an accumulation node INT.
  • One electrode of the capacitor C1 is further connected to the storage node INT.
  • the other electrode of the capacitor C1 is connected to a read signal line RW that supplies a read signal.
  • the drain of the transistor M2 is connected to the wiring VDD.
  • the source of the transistor M2 is connected to the wiring OUT.
  • the wiring VDD is a wiring that supplies the constant voltage V DD to the optical sensor unit.
  • the wiring OUT is an example of an output wiring that outputs an output signal of the optical sensor unit FS.
  • the reset signal is supplied from the reset signal line RS, and the potential V INT of the storage node INT is initialized.
  • the photodiodes D1, D2, and D3 are reverse biased.
  • a read signal is supplied from the read signal line RW to the storage node INT via the capacitor C1
  • the potential V INT of the storage node INT is pushed up.
  • the transistor M2 becomes conductive.
  • an output signal corresponding to the potential V INT of the storage node INT is output to the wiring OUT.
  • the source line Sr also serves as the wiring VDD for supplying the constant voltage V DD from the sensor column driver 4 to the optical sensor unit FS. Further, the source line Sg also serves as the sensor output wiring OUT.
  • the sensor row driver 5 sequentially selects the reset signal line RSi and the read signal line RWi shown in FIG. 2 at a predetermined time interval t row . As a result, the rows of the photosensor portions FS from which signal charges are to be read in the pixel region 1 are sequentially selected.
  • the drain of the transistor M3 is connected to the end of the wiring OUT.
  • the transistor M3 can be, for example, an insulated gate field effect transistor.
  • An output wiring SOUT is connected to the drain of the transistor M3.
  • the potential V SOUT of the drain of the transistor M3 is output to the sensor column driver 4 as an output signal from the photosensor unit FS.
  • the source of the transistor M3 is connected to the wiring VSS.
  • the gate of the transistor M3 is connected to a reference voltage power supply (not shown) via the reference voltage wiring VB.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of a timing chart for driving the liquid crystal display device LCD1.
  • the vertical synchronization signal VSYNC goes high every frame time.
  • One frame time is divided into a display period and a sensing period.
  • the sense signal SC is a signal indicating a display period or a sensing period.
  • the sense signal SC is at a low level during the display period and is at a high level during the sensing period.
  • display data signals are supplied from the display source driver 3 to the source lines Sr, Sg, Sb.
  • the display gate driver 2 sequentially sets the voltages of the gate lines G1 to Gm to the high level. While the voltage of the gate line Gi is at a high level, the source lines Sr1 to Srn, Sg1 to Sgn, and Sb1 to Sbn correspond to the gradation (pixel value) of each of the 3n picture elements connected to the gate line Gi. Voltage is applied.
  • a constant voltage V DD is applied to the source lines Sr1 to Srn.
  • the sensor row driver 5 sequentially selects rows of the reset signal line RSi and the read signal line RWi at a predetermined time interval t row .
  • a reset signal and a read signal are applied to the reset signal line RSi and the read signal line RWi in the selected row, respectively.
  • a voltage corresponding to the amount of light detected by the n photosensors FS connected to the read signal line RWi of the selected row is output to the source lines Sg1 to Sgn.
  • FIG. 4A is a top view of a region for one pixel in the pixel region 1 of the liquid crystal display device LCD according to the present embodiment.
  • 4B is a cross-sectional view taken along line X2-X′2 of FIG. 4A
  • FIG. 4C is a cross-sectional view taken along line Y2-Y′2 of FIG. 4A.
  • the liquid crystal display device LCD of the present embodiment includes a liquid crystal panel 103 and a backlight 10.
  • the liquid crystal panel 103 a first substrate (TFT substrate 100) provided with a pixel circuit and a second substrate (counter substrate 101) provided with color filters 23r, 23g, and 23b are opposed to each other with the liquid crystal layer 30 interposed therebetween.
  • the structure is arranged as follows. That is, the liquid crystal panel 103 has a structure in which the liquid crystal layer 30 is sandwiched between two glass substrates 14a and 14b on the TFT side and the color filter side.
  • the surface on the counter substrate 101 side is the front surface
  • the surface on the TFT substrate 100 side is the back surface.
  • the surface (front surface) on the counter substrate 101 side is an image display surface.
  • the backlight 10 is provided on the back side of the liquid crystal panel 103.
  • polarizing plates 13a and 13b are provided on the back surface and the surface of the liquid crystal panel 103, respectively.
  • a layer including the color filters 23r, 23g, and 23b, the black matrix 22 (light shielding film), and the sensor openings 18a, 18b, and 18c is formed on the surface of the glass substrate 14b on the liquid crystal layer 30 side.
  • a counter electrode 21 and an alignment film 20b are formed so as to cover this layer.
  • Sensor openings 18a, 18b and 18c are provided at positions corresponding to the color filters 23r, 23g and 23b of RGB picture elements, respectively.
  • the sensor openings 18a, 18b, and 18c are portions that allow incidence of light in a band to be detected by the optical sensor unit FS from the display surface.
  • the sensor openings 18a, 18b, and 18c are formed of a material that can transmit light in the sensor band (signal light band).
  • the sensor openings 18a, 18b, and 18c can be formed of an infrared light transmission filter that absorbs light outside the infrared region. Incidence of noise light to the photodiodes D1, D2, and D3 is suppressed by the infrared light transmission filter.
  • an infrared light transmission filter or a color filter can be formed with a negative photosensitive resist in which a pigment or carbon is dispersed in a base resin such as an acrylic resin or a polyimide resin.
  • a pixel circuit including the optical sensor unit FS is formed at a position corresponding to the color filters 23r, 23g, and 23b included in each picture element provided on the glass substrate 14b.
  • the optical sensor unit FS includes photodiodes D1, D2, and D3 provided on the glass substrate 14a.
  • Photodiodes D1, D2, and D3, which are examples of the light receiving unit of the optical sensor unit FS, are arranged in one direction at a pitch corresponding to the pitch of the color filters 23r, 23g, and 23b included in the plurality of picture elements in the display region. ing.
  • Light shielding layers 16a, 16b, and 16c are provided between the photodiodes D1, D2, and D3 and the glass substrate 14a.
  • the light shielding layers 16a, 16b, and 16c are an example of a shielding part that is provided to prevent the light emitted from the backlight 10 from directly affecting the operation of the photodiodes D1, D2, and D3.
  • data signal lines such as a thin film transistor M1, a gate line G, and a source line S that form a pixel circuit are further formed.
  • pixel electrodes 19r, 19g, and 19b connected to the thin film transistor M1 through contact holes are provided on the thin film transistor M1 through contact holes.
  • the pixel electrodes 19r, 19g, and 19b are provided at positions facing the color filters 23r, 23g, and 23b.
  • An alignment film 20a is provided on the pixel electrodes 19r, 19g, and 19b.
  • sensor openings 18a, 18b, and 18c are provided on the photodiodes D1, D2, and D3.
  • the sensor openings 18a, 18b, and 18c may be filled with, for example, another wavelength selection filter or a white color filter in addition to the infrared transmission filter described above.
  • RGB color filters may be filled in the sensor openings 18a, 18b, and 18c.
  • the infrared light transmission filter is filled in the sensor opening 18b, components other than the infrared light in the light incident on the sensor opening 18b are cut. Therefore, noise components due to external light can be cut. As a result, the S / N ratio is improved.
  • the sensor openings 18a, 18b, and 18c are arranged side by side in one direction. Out of the sensor openings 18a, 18b, and 18c arranged in one direction, the outer sensor openings 18a and 18c are shifted toward the center of the optical sensor section FS (one optical sensor unit). Specifically, the photodiode D1 and the sensor opening 18a pass through the center of the sensor opening 18a and the line (center line c1) perpendicular to the substrate 100 is located inside the center line k1 of the photodiode D1. And are arranged.
  • the photodiode D3 and the sensor opening 18c are arranged so that the center line c3 of the sensor opening 18c is located inside the center line k3 of the photodiode D3.
  • the photodiode D2 and the sensor opening 18b are arranged so that the center line k2 of the center photodiode D2 is at the same position as the center line c2 of the upper sensor opening 18b.
  • the sensor openings 18a and 18c located on the outside are provided at positions shifted inward with respect to the light receiving parts (photodiodes D1 and D3) provided on the lower side. Accordingly, the range of incident light received by the plurality of photodiodes D1, D2, and D3 included in one photosensor unit FS and the incident light received by any one photodiode of one photosensor unit FS. The range difference can be reduced. As a result, unnecessary light can be removed, leading to an improvement in resolution.
  • FIG. 5A and 5B are diagrams for explaining a light receiving region of one light sensor unit and a light receiving region of one light receiving unit included in one light sensor unit.
  • FIG. 5A is a diagram illustrating an arrangement example of the sensor openings SK1, SK2, and SK3 and the pixel openings GK1, GK2, and GK3 on the display surface when the positions of the sensor opening and the light receiving unit are not shifted. It is.
  • FIG. 5B shows the arrangement of the sensor openings SH1, SH2, SH3 and the pixel openings GK1, GK2, GK3 on the display surface when the outer sensor openings are shifted inward with respect to the light receiving section. It is a figure which shows an example.
  • a light receiving portion (for example, a photodiode) is provided at a position overlapping each of the sensor openings SK1, SK2, and SK3 in a direction perpendicular to the display surface, that is, directly below.
  • the plurality of light receiving units are included in one optical sensor unit (optical sensor unit). That is, one optical sensor unit is provided for two or more picture elements.
  • a dotted line DR1 indicates a range of incident light received by the light receiving unit below the central sensor opening SK2 through the sensor opening SK2. That is, the dotted line DR1 indicates the light receiving region of one light receiving unit.
  • a dotted line UR1 indicates a range of incident light received by a plurality of light receiving portions provided respectively below the sensor openings SK1, SK2, and SK3. That is, the dotted line UR1 indicates a light receiving region of one photosensor unit (photosensor unit) including a plurality of light receiving units. In this way, the light receiving area (UR1) of one entire optical sensor unit is wider than the light receiving area (DR1) of one light receiving unit. Since the light receiving area of one photosensor unit increases in this way, the resolution decreases.
  • the example shown in FIG. 5B is also a configuration in which one optical sensor unit (optical sensor unit) is provided for two or more picture elements.
  • the outer sensor openings SH1 and SH3 are inward of the light receiving sections J1 and J2 provided in the lower part, respectively. It is provided at the position shifted to. For this reason, the light receiving region of the entire photosensor unit indicated by the dotted line UR2 is substantially equal to the light receiving region of the single light receiving unit indicated by the dotted line DR2.
  • the outer sensor openings SH1 and SH3 are shifted in the center direction (sensor openings SH1 and SH3 located at one end or the other end in the direction in which the plurality of sensor openings SH1, SH2, and SH3 are arranged). Is shifted to the other end side or one end side), the light receiving area area of one picture element and the light receiving area area of the one optical sensor unit can be brought close to each other, and the resolution can be improved.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a configuration example of the sensor opening and the light receiving unit.
  • the cross-sectional view shown in FIG. 6 shows an example of the arrangement of the sensor openings 18a to 18c and the light receiving parts (photodiodes D1, D2, D3) in the X2-X′2 cross section of FIG. 4A.
  • the arrangement conditions are as follows. The following conditions are examples, and the present invention is not limited to the following conditions.
  • optical sensor unit 3 light receiving parts (photodiodes)-Light receiving part size: 15 x 15 ⁇ m ⁇ Sensor opening size: 20 ⁇ 20 ⁇ m ⁇ Receiver pitch: 35 ⁇ m ⁇ Sensor opening pitch: 26.5 ⁇ m ⁇ Distance between light receiving part and sensor opening: 10 ⁇ m ⁇ Distance between light receiving part and panel surface: 360 ⁇ m ⁇ Distance between panel surface and measurement object: 10 ⁇ m
  • the photodiodes D1, D2, and D3 included in the optical sensor unit are arranged in a direction in which the picture elements are arranged at a pitch corresponding to the pitch of the picture elements (specifically, the color filters 23r, 23g, and 23b). Are arranged side by side in the same direction.
  • the pitches of the photodiodes D1, D2, and D3 are the same as the pitches of the picture elements (specifically, the color filters 23r, 23g, and 23b).
  • the pitch (26.5 ⁇ m) of the sensor openings 18a, 18b, and 18c is smaller than the pitch (35 ⁇ m) of the photodiodes D1, D2, and D3.
  • the photodiode D2 is located directly below the sensor opening 18b.
  • the outer sensor openings 18a and 18c are arranged at positions shifted inward with respect to the photodiodes D1 and D3.
  • the light-shielding portion (black matrix 22) outside the outer sensor openings 18a and 18c is outside so that light from other than the sensor openings 18a, 18b, and 18c does not enter the photodiodes D1, D2, and D3. It is preferable to be formed to extend. That is, it is preferable that only the outer sensor openings 18a and 18c are shifted inward, and the outer end of the light shielding portion (black matrix 22) is fixed without shifting. In the example shown in FIG. 6, the width of the black matrix further outside the outer sensor openings 18a and 18c is 23.5 ⁇ m.
  • a dotted line P1 shown in FIG. 6 indicates a range of light taken in by each of the photodiodes D1, D2, and D3.
  • An ellipse Q1 indicates a range of light taken in by one optical sensor unit (optical sensor unit). The range of light that one photodiode captures is substantially the same as the range of light that one optical sensor unit captures.
  • the photodiodes D1, D2 , D3 receive light having an area of about 57000 ⁇ m 2 .
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing a configuration example when the outer sensor openings 18a and 18c are not shifted inward.
  • the pitch of the sensor openings 18a, 18b, and 18c and the pitch of the photodiodes D1, D2, and D3 are all 35 ⁇ m and the same.
  • the photodiodes D1, D2, and D3 receive light having an area of about 63000 ⁇ m 2 .
  • a dotted line P2 shown in FIG. 7 indicates a range of light taken in by each of the photodiodes D1, D2, and D3.
  • An ellipse Q2 indicates the range of light taken by one optical sensor unit.
  • the range of light captured by one photosensor unit is wider than the range of light captured by one photodiode.
  • about 10% of unnecessary light can be removed, and the resolution can be improved.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating another configuration example of the sensor opening and the light receiving unit.
  • the cross-sectional view shown in FIG. 8 is another example of the arrangement of the sensor openings 18a, 18b, 18c and the light receiving parts (photodiodes D1, D2, D3) in the X2-X′2 cross section of FIG. 4A.
  • the arrangement conditions are as follows. The following conditions are examples, and the present invention is not limited to the following conditions.
  • optical sensor unit 3 light receiving parts (photodiodes)-Light receiving part size: 15 x 15 ⁇ m ⁇ Sensor opening size: 20 ⁇ 20 ⁇ m ⁇ Receiver pitch: 43.5 ⁇ m ⁇ Sensor opening pitch: 35 ⁇ m ⁇ Distance between light receiving part and sensor opening: 10 ⁇ m ⁇ Distance between light receiving part and panel surface: 360 ⁇ m ⁇ Distance between panel surface and measurement object: 10 ⁇ m
  • the photodiodes D1, D2, and D3 included in the optical sensor unit are arranged in a direction in which the picture elements are arranged at a pitch corresponding to the pitch of the picture elements (specifically, the color filters 23r, 23g, and 23b). Are arranged side by side in the same direction.
  • the pitch of the sensor openings 18a, 18b, and 18c and the pitch of the picture elements are the same.
  • the pitch (43.5 ⁇ m) of the photodiodes D1, D2, D3 is larger than the pitch (35 ⁇ m) of the sensor openings 18a, 18b, 18c.
  • the photodiode D2 is located directly below the sensor opening 18b. Accordingly, the outer photodiodes D1 and D3 are arranged at positions shifted from the center to the outer side with respect to the sensor openings 18a and 18c.
  • a dotted line P3 shown in FIG. 8 indicates a range of light taken by each of the photodiodes D1, D2, and D3.
  • An ellipse Q3 indicates a range of light taken in by one optical sensor unit (optical sensor unit).
  • the range of light that one photodiode captures is substantially the same as the range of light that one optical sensor unit captures.
  • the photodiodes D1, D2 , D3 receive light having an area of about 57000 ⁇ m 2 .
  • about 10% of unnecessary light can be removed compared to the configuration shown in FIG. 7, and the resolution can be improved.
  • one light sensor unit includes three light receiving units (photodiodes) has been described, but the number of light receiving units included in one light sensor unit. May be further increased, or two light receiving portions may be provided. Increasing the number of light receiving portions per one optical sensor unit tends to increase the amount of unnecessary light that can be removed. As a result, a further resolution improvement effect can be obtained.
  • the shift is not limited to the outermost sensor opening.
  • the outer sensor openings are all shifted when viewed from the center of the optical sensor unit (the midpoint of the straight line connecting the centers of the light receiving units located at both ends in the direction in which the plurality of light receiving units are arranged). Also good.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a light receiving unit and a sensor opening of a liquid crystal display device as a display device according to the second embodiment.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration of one photosensor unit, that is, one photosensor unit.
  • the optical sensor unit includes three light receiving units (here, photodiodes D1, D2, and D3 as an example) arranged side by side in one direction, and three sensors respectively formed thereon. Opening for use. Portions other than the configuration shown in FIG. 9 can be the same as the configuration shown in FIGS. 1 to 4 of the first embodiment.
  • a metal layer 27 is provided between the black matrix 22 and the light receiving portions D1, D2, and D3.
  • the black matrix 22 has one opening 18 for one photosensor unit.
  • the metal layer 27 is provided with sensor openings 28a, 28b, and 28c.
  • the openings are controlled by the sensor openings 28a, 28b, and 28c. That is, sensor openings 28 a, 28 b, and 28 c in a range narrower than the opening 18 are formed in the metal layer 27 so as to further limit the light incident on the opening 18 of the black matrix 22.
  • the sensor openings 28a, 28b, and 28c are provided in the upper portions of the photodiodes D1, D2, and D3, respectively.
  • Sensor openings 28a, 28b, and 28c and photodiodes D1, D2, and D3 correspond to color filters 23r, 23g, and 23b (shown in FIGS. 4A and 4B) included in red, green, and blue picture elements, respectively.
  • the color filters 23r, 23g, and 23b are arranged side by side in the same direction.
  • the sensor openings 28a and 28c are provided at positions shifted inward with respect to the diodes D1 and D3 provided at the lower portions thereof.
  • the metal layer 27 for forming the sensor openings 28a, 28b, and 28c may be provided on the TFT substrate 100 side, or may be provided on the counter substrate 101.
  • the data signal line can also be used as at least a part of the metal layer forming the sensor opening.
  • the sensor openings 28a, 28b, and 28c are formed in the metal layer 27 provided between the layer of the black matrix 22 and the photodiodes D1, D2, and D3. , 28b, 28c are provided at positions closer to the photodiodes D1, D2, D3. As a result, it is possible to suppress the influence of noise light incident obliquely on the photodiodes D1, D2, and D3. Further, when the metal layer 27 in which the sensor openings 28a, 28b, and 28c are formed is provided on the TFT substrate 100 side, the alignment between the substrates 100 and 101 that occurs during the bonding process of the TFT substrate 100 and the counter substrate 101 is performed. The effect of displacement (positional displacement) is eliminated. Therefore, there is an advantage that incident light can be controlled with higher accuracy than in the case where the sensor opening is provided only on the counter substrate 101.
  • the arrangement conditions are as follows.
  • the following conditions are examples, and the present invention is not limited to the following conditions.
  • -1 optical sensor unit 3 light receiving parts (photodiodes)-Light receiving part size: 15 x 15 ⁇ m ⁇
  • Sensor opening size (metal layer) 15 ⁇ 15 ⁇ m ⁇
  • Sensor opening size (black matrix layer) 20 ⁇ 20 ⁇ m ⁇
  • Receiver pitch 35 ⁇ m ⁇
  • Sensor opening pitch 25 ⁇ m ⁇ Distance between light receiving part and sensor opening (metal layer): 5 ⁇ m ⁇ Distance between light receiving part and sensor opening (black matrix layer): 10 ⁇ m ⁇ Distance between light receiving part and panel surface: 360 ⁇ m ⁇ Distance between panel surface and measurement object: 10 ⁇ m -Black matrix layer opening pitch: 95 ⁇ m
  • the photodiodes D1, D2, and D3 included in the optical sensor unit correspond to the pitch of picture elements (specifically, color filters 23r, 23g, and 23b) (see FIGS. 4A and 4B).
  • the picture elements are arranged side by side in the same direction as the direction in which the picture elements are arranged.
  • the pitches of the photodiodes D1, D2, and D3 are the same as the pitches of the picture elements (specifically, the color filters 23r, 23g, and 23b).
  • the pitch (25 ⁇ m) of the sensor openings 28a, 28b, and 28c is smaller than the pitch (35 ⁇ m) of the photodiodes D1, D2, and D3.
  • the photodiode D2 is located directly below the sensor opening 28b. Accordingly, the outer sensor openings 28a and 28c are arranged at positions shifted inward with respect to the photodiodes D1 and D3. In the metal layer 27, portions further outside the outer sensor openings 28a and 18c are formed to extend outward to the extent that external light from other than the sensor openings 28a, 28b and 28c can be prevented. It is preferable that
  • a dotted line P4 shown in FIG. 9 indicates a range of light taken in by each of the photodiodes D1, D2, and D3.
  • An ellipse Q4 indicates the range of light taken in by one optical sensor unit (optical sensor unit). The range of light that one photodiode captures is substantially the same as the range of light that one optical sensor unit captures.
  • the photodiodes D1, D2 , D3 receive light having an area of about 57000 ⁇ m 2 .
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing a configuration example when the outer sensor openings 28a, 28c are not shifted inward.
  • the pitch of the sensor openings 28a, 28b, 28c and the pitch of the photodiodes D1, D2, D3 are all 35 ⁇ m and the same.
  • openings 18a, 18b, and 18c formed in the black matrix 22 are provided above the photodiodes D1, D2, and D3.
  • the pitch of these openings 18a, 18b, 18c is 35 ⁇ m.
  • the photodiodes D1, D2, and D3 receive light having an area of about 63000 ⁇ m 2 .
  • one light sensor unit includes three light receiving units (photodiodes). However, the number of light receiving units included in one light sensor unit may be further increased. Two light receiving parts may be provided.
  • the light receiving unit and the sensor opening are arranged in one direction.
  • the direction in which the light receiving unit and the sensor opening are arranged is not limited to one direction.
  • the light receiving part and the sensor opening part may be arranged side by side in two or more directions. In this case, in each direction, the outer sensor opening can be shifted inward with respect to the lower light receiving part.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a light receiving unit and a sensor opening of a liquid crystal display device as a display device according to the third embodiment.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating a configuration of one photosensor unit, that is, one photosensor unit.
  • the optical sensor unit includes three light receiving units (here, photodiodes D1, D2, and D3 as an example) arranged side by side in one direction and one sensor formed thereon. And an opening 18. Portions other than the configuration shown in FIG. 11 can be the same as the configuration shown in FIGS. 1 to 4 of the first embodiment.
  • a metal layer 27 is provided between the black matrix 22 and the light receiving portions D1, D2, and D3.
  • the black matrix 22 has one opening 18 for one photosensor unit.
  • the metal layer 27 is provided with one sensor opening 28. Thereby, the opening is controlled. That is, a sensor opening 28 in a range narrower than the opening 18 is formed in the metal layer 27 so as to further limit the light incident on the opening 18 of the black matrix 22.
  • the sensor opening 28 is provided above the photodiodes D1, D2, and D3.
  • the photodiodes D1, D2, and D3 correspond to the color filters 23r, 23g, and 23b (shown in FIGS.
  • the arrangement conditions are as follows. The following conditions are examples, and the present invention is not limited to the following conditions.
  • -1 optical sensor unit 3 light receiving parts (photodiodes)-Light receiving part size: 15 x 15 ⁇ m ⁇
  • Sensor opening size (metal layer) 65 ⁇ 15 ⁇ m ⁇
  • Sensor opening size (black matrix layer) 70 ⁇ 20 ⁇ m ⁇
  • Receiver pitch 35 ⁇ m ⁇ Distance between light receiving part and sensor opening (metal layer): 5 ⁇ m ⁇ Distance between light receiving part and sensor opening (black matrix layer): 10 ⁇ m ⁇ Distance between light receiving part and panel surface: 360 ⁇ m ⁇ Distance between panel surface and measurement object: 10 ⁇ m
  • the photodiodes D1, D2, and D3 included in the optical sensor unit correspond to the pitch of picture elements (specifically, color filters 23r, 23g, and 23b) (see FIGS. 4A and 4B).
  • the picture elements are arranged side by side in the same direction as the direction in which the picture elements are arranged.
  • the outer ends D1t and D3t of the photodiodes D1 and D3 located on the outermost side in the direction in which the photodiodes D1, D2, and D3 are arranged are outside the sensor opening 28. It is located outside the end 28t. That is, the outer end 28t of the sensor opening 28 is shifted inward with respect to the outer ends D1t and D3t of the photodiodes D1 and D3 located on the outer side.
  • the light receiving range of the outer photodiodes D1 and D3 is also shifted inward. For this reason, the overlapping region between the light receiving range of the outer photodiodes D1 and D3 and the light receiving range of the center photodiode D2 becomes large. That is, the difference between the range of light captured by one photosensor unit and the range of light detected by any one photodiode in one photosensor unit is reduced. As a result, unnecessary light can be prevented from entering, and consequently, the resolution can be improved.
  • a dotted line P6 shown in FIG. 11 indicates a range of light taken in by each of the photodiodes D1, D2, and D3.
  • An ellipse Q6 indicates the range of light taken by one optical sensor unit. The range of light that one photodiode captures is substantially the same as the range of light that one optical sensor unit captures.
  • the photodiodes D1, D2 , D3 receive light having an area of about 57000 ⁇ m 2 .
  • FIG. 12 is a cross-sectional view showing a configuration example when the outer end 28t of the sensor opening 28 is not shifted to the inner side of the outer ends D1t and D3t of the photodiodes D1 and D3.
  • the outer end 28t of the sensor opening 28 is substantially at the same position as the outer ends D1t and D3t of the outer photodiodes D1 and D3 in the projection in the thickness direction of the liquid crystal panel.
  • the photodiodes D1, D2, and D3 receive light having an area of about 63000 ⁇ m 2 .
  • the 12 indicates a range of light taken by each of the photodiodes D1, D2, and D3.
  • An ellipse Q7 indicates the range of light taken in by one optical sensor unit.
  • the range of light captured by one photosensor unit is wider than the range of light captured by one photodiode.
  • the outer end 28t of the sensor opening 28 shown in FIG. 11 is shifted inward by 10 ⁇ m from the outer end 28t of the sensor opening 28 shown in FIG. In the configuration shown in FIG. 11, compared to the configuration shown in FIG. 12, about 10% of unnecessary light can be removed, and the resolution can be improved.
  • one light sensor unit includes three light receiving units (photodiodes D1, D2, and D3). However, even if the number of light receiving units included in one photo sensor unit is further increased. Alternatively, two light receiving units may be provided.
  • the light receiving units are arranged in one direction.
  • the direction in which the light receiving units are arranged is not limited to one direction.
  • the light receiving units may be arranged side by side in two or more directions. In this case, in each direction, the end of the sensor opening may be shifted inward with respect to the outer end of the outermost light receiving unit.
  • the light receiving section in the first to third embodiments is not limited to a photodiode, and for example, a phototransistor or the like can be used as a light detection element.
  • the display device according to the present invention is not limited to a liquid crystal display device, and can be applied to any display device that displays an image with a plurality of pixels.
  • the present invention is industrially applicable as a display device having a sensor circuit in the pixel region of the TFT substrate.

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Abstract

　複数の受光部を含む光センサにおいても、解像度低下を抑える。画像を表示する表示領域に複数の光センサ部が設けられた光センサ付き表示装置において、各光センサ部は、前記表示領域における画像の表示面からの光の入射を可能にする複数のセンサ用開口部（１８ａ～１８ｃ）と、複数のセンサ用開口部（１８ａ～１８ｃ）それぞれの下部に設けられ、センサ用開口部（１８ａ～１８ｃ）から入射した光を受光し電気信号に変換する複数の受光部（Ｄ１～Ｄ３）とを備え、複数のセンサ用開口部（１８ａ～１８ｃ）と複数の受光部（Ｄ１～Ｄ３）は、少なくとも１方向に並んで配置されており、複数のセンサ用開口部（１８ａ～１８ｃ）のうち、外側に位置するセンサ用開口部（１８ａ、１８ｃ）は、その下部に設けられる受光部（Ｄ１、Ｄ３）に対して内側へずれた位置に設けられる。

Description

表示装置
　本発明は、フォトダイオードまたはフォトトランジスタ等の光センサを有する表示装置に関する。
　従来、例えば、フォトダイオード等の光検出素子を画素内に備えたことにより、外光の明るさを検出したり、ディスプレイに近接した物体の画像を取り込んだりすることが可能な、光センサ付きの表示装置が提案されている。このような光センサ付きの表示装置では、例えば、画素ごとに、受光部としての光検出素子が設けられる。このように、１画素に１つ以上の光検出素子を設けた光センサ付きの表示装置においては、ディスプレイに近接した物体を認識するために十分な電気信号を得る観点から、２以上の光検出素子を１光センサユニットとする構成が提案されている（例えば、特開２００１－３２０５４７号公報、特開２００４－４５８７５号公報、特開２００８－９７１７１号公報、特開２００８－２６２２０４号公報参照）。
　しかしながら、２以上の光検出素子を１光センサユニットとした場合、１つの光検出素子を１光センサユニットとした場合に比べ、１光センサユニットの受光面積が増える。これにより、解像度が低下する。その結果、取り込む画像の解像度低下や、タッチ位置の誤認識を招いている。
　ゆえに、本発明は、複数の受光部を含む光センサにおいても、解像度低下を抑えることを目的とする。
　本発明の表示装置は、画像を表示する表示領域に複数の光センサ部が設けられた光センサ付きの表示装置であって、各光センサ部は、前記画像の表示面からの光の入射を可能にする複数のセンサ用開口部と、前記複数のセンサ用開口部それぞれの下部に設けられ、前記センサ用開口部から入射した光を受光し電気信号に変換する複数の受光部とを備え、前記複数のセンサ用開口部と前記複数の受光部は、少なくとも１方向に並んで配置されており、前記複数のセンサ用開口部のうち、前記表示領域の外側に位置する前記センサ用開口部は、前記センサ用開口部の下部に設けられた前記受光部に対して前記表示領域の内側へずれた位置に設けられている。
　本発明の表示装置によれば、複数の受光部を含む光センサにおいても、解像度低下を抑えることができる。
図１は、第１の実施形態にかかる液晶表示装置が備えるＴＦＴ基板の概略構成を示すブロック図である。 図２は、ＴＦＴ基板の画素領域における画素と光センサ部との配置を示す等価回路図である。 図３は、液晶表示装置を駆動する際のタイミングチャートの一例を示す図である。 図４Ａは、第１の実施形態にかかる液晶表示装置の画素領域１における１光センサユニット分の領域の上面図である。 図４Ｂは、図４ＡのＸ２－Ｘ’２線断面図である。 図４Ｃは、図４ＡのＹ２－Ｙ’２線断面図である。 図５Ａは、１つの光センサ部の受光領域と、光センサ部内の１つの受光部の受光領域を説明するための図である。 図５Ｂは、１つの光センサ部の受光領域と、光センサ部内の１つの受光部の受光領域を説明するための図である。 図６は、第１の実施形態におけるセンサ用開口部と受光部の構成例を示す断面図である。 図７は、外側のセンサ用開口部を内側へシフトさせない場合の構成例を示す断面図である。 図８は、第１の実施形態におけるセンサ用開口部と受光部の、他の構成例を示す断面図である。 図９は、第２の実施形態にかかる光センサ内蔵型液晶表示装置の受光部およびセンサ用開口部の構成を示す断面図である。 図１０は、外側のセンサ用開口部を内側へシフトさせない場合の構成例を示す断面図である。 第３の実施形態にかかる光センサ内蔵型液晶表示装置の受光部およびセンサ用開口部の構成を示す断面図である。 図１２は、外側のセンサ用開口部の外側端部を、フォトダイオードの外側端部の内側へシフトさせない場合の構成例を示す断面図である。
　本発明の一実施形態に係る表示装置は、画像を表示する表示領域に複数の光センサ部が設けられた光センサ付きの表示装置であって、各光センサ部は、前記画像の表示面からの光の入射を可能にする複数のセンサ用開口部と、前記複数のセンサ用開口部それぞれの下部に設けられ、前記センサ用開口部から入射した光を受光し電気信号に変換する複数の受光部とを備え、前記複数のセンサ用開口部と前記複数の受光部は、少なくとも１方向に並んで配置されており、前記複数のセンサ用開口部のうち、前記表示領域の外側に位置する前記センサ用開口部は、前記センサ用開口部の下部に設けられた前記受光部に対して前記表示領域の内側へずれた位置に設けられている（第１の構成）。
　第１の構成においては、並んで配置された複数のセンサ用開口部のうち、表示領域の外側に位置するセンサ用開口部は、当該センサ用開口部の下部に設けられた受光部に対して表示領域の内側へずれた位置に設けられている。これにより、外側の受光部が受光する、表示面からの入射光の範囲も内側へずれる。そのため、外側の受光部が受光する入射光の範囲と、中央付近の受光部が受光する入射光の範囲との重なり領域が大きくなる。すなわち、１つの光センサ部で取り込む光の範囲と、１つの光センサ部中のいずれか１つの受光部で検出される光の範囲との差分が小さくなる。その結果、不必要な光が入射するのを抑制することができ、ひいては、解像度を向上させることができる。
　第２の構成は、第１の構成において、前記受光部は、前記表示領域に設けられた複数の絵素のピッチに対応するピッチで少なくとも１方向に並んで配置され、前記複数のセンサ用開口部は、前記複数の受光部のピッチより小さいピッチで並んで配置されている構成である。
　第３の構成は、第１の構成において、前記センサ用開口部は、前記表示領域に設けられた複数の絵素のピッチに対応するピッチで少なくとも１方向に並んで配置され、前記受光部は、前記複数のセンサ用開口部のピッチより大きいピッチで並んで配置されている構成である。
　本発明の一実施形態に係る表示装置は、画像を表示する表示領域に複数の光センサ部が設けられた光センサ付きの表示装置であって、各光センサ部は、前記画像の表示面からの光の入射を可能にするセンサ用開口部と、前記センサ用開口部の下部に設けられ、前記センサ用開口部から入射した光を受光し電気信号に変換する複数の受光部とを備え、前記複数の受光部は少なくとも１方向に並んで配置されており、前記センサ用開口部における前記複数の受光部が並ぶ方向での端部は、前記複数の受光部のうち、前記１方向において最も外側に位置する前記受光部における前記表示領域の外側の端部に対して前記表示領域の内側へずれた位置にある（第４の構成）。
　第４の構成においては、センサ用開口部における複数の受光部が並ぶ方向での端部は、複数の受光部のうち、１方向において最も外側に位置する受光部における表示領域の外側の端部に対して表示領域の内側へずれた位置にある。これにより、外側の受光部が受光する、表示面からの入射光の範囲も内側へずれる。そのため、１つの光センサ部で取り込む光の範囲と、１つの光センサ部中のいずれか１つの受光部で検出される光の範囲との差分が小さくなる。その結果、不必要な光が入射するのを抑制することができ、ひいては、解像度を向上させることができる。
　第５の構成は、第１～第４の構成の何れか一つにおいて、前記表示面と前記受光部との間に設けられた金属層を更に備えており、前記センサ用開口部が、前記金属層に形成されている構成である。このような構成においては、受光部により近い位置にセンサ用開口部を配置することができる。その結果、ノイズ光が受光部に入射するのを抑えることが可能となる。
　第６の構成は、第１～第５の構成の何れか一つにおいて、前記表示面とは反対側に設けられる光源と、前記受光部と前記光源との間に設けられ、前記光源の光が直接前記受光部へ到達するのを遮る遮蔽部とをさらに備えている構成である。
　第７の構成は、第１～第６の構成の何れか一つにおいて、画像表示のための光を出射する表示用光源と、前記表示用光源が出射する光の帯域とは異なるセンサ用帯域の光を出射するセンサ用光源とをさらに備え、前記センサ用開口部から前記受光部へ至る光路上に、前記センサ用帯域の光を通過させるフィルタを有する構成である。
　第８の構成は、第１～第７の構成の何れか一つにおいて、画素回路が設けられる第１の基板と、液晶層と、前記液晶層を挟んで、前記第１の基板と対向する第２の基板とを備え、前記受光部は、前記第１の基板に設けられている構成である。
　本発明の一実施形態に係る表示装置は、画像を表示する表示領域に複数の光センサ部が設けられた光センサ付きの表示装置であって、各光センサ部は、前記画像の表示面からの光の入射を可能にする複数のセンサ用開口部と、前記複数のセンサ用開口部のそれぞれの下部に設けられ、前記センサ用開口部から入射した光を受光し電気信号に変換する複数の受光部とを備え、１つの前記光センサ部に含まれる前記複数の受光部は、前記表示面の同じ範囲の入射光を受光するように、前記複数のセンサ用開口部および前記複数の受光部が配置されている（第９の構成）。
　以下、本発明のより具体的な実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態は、本発明にかかる表示装置を液晶表示装置として実施する場合の構成例を示したものである。なお、本発明にかかる表示装置は、光センサ部を有することにより、画面に近接する物体を検知して入力操作を行うタッチパネル付き表示装置や、表示機能と撮像機能とを具備した双方向通信用表示装置等としての利用が想定される。
　また、以下で参照する各図は、説明の便宜上、本発明の実施形態の構成部材のうち、本発明を説明するために必要な主要部材のみを簡略化して示したものである。従って、本発明にかかる表示装置は、本明細書が参照する各図に示されていない任意の構成部材を備え得る。また、各図中の部材の寸法は、実際の構成部材の寸法および各部材の寸法比率等を忠実に表したものではない。
　（第１の実施形態）
　最初に、図１および図２を参照しながら、本発明の第１の実施形態にかかる表示装置としての光センサ内蔵型の液晶表示装置ＬＣＤ（図４Ｂ、Ｃ参照）が備えるＴＦＴ基板１００の構成について説明する。
　［ＴＦＴ基板の構成］
　図１は、液晶表示装置ＬＣＤが備えるＴＦＴ基板１００の概略構成を示すブロック図である。図１に示すように、ＴＦＴ基板１００は、ガラス基板上に、画素領域１、ディスプレイゲートドライバ２、ディスプレイソースドライバ３、センサカラム（ｃｏｌｕｍｎ）ドライバ４、センサロウ（ｒｏｗ）ドライバ５、バッファアンプ６、ＦＰＣコネクタ７を少なくとも備えている。また、画素領域１内に設けられた、後述する複数の光センサ部ＦＳ（図２参照）で取り込まれた画像信号を処理するための信号処理回路８が、前記ＦＰＣコネクタ７とＦＰＣ９とを介して、ＴＦＴ基板１００に接続されている。
　画素領域１は、画像を表示するための複数の画素を含む画素回路が形成された領域である。画素領域１が、画像を表示する表示領域となる。本実施形態では、画素回路における各画素内には、画像を取り込むための複数の光センサ部ＦＳが設けられている。画素回路は、ｍ本のゲート線Ｇ１～Ｇｍによりディスプレイゲートドライバ２と接続されている。画素回路は、３ｎ本のソース線Ｓｒ１～Ｓｒｎ、Ｓｇ１～Ｓｇｎ、Ｓｂ１～Ｓｂｎによりディスプレイソースドライバ３と接続されている。画素回路は、ｍ本のリセット信号線ＲＳ１～ＲＳｍおよびｍ本の読み出し信号線ＲＷ１～ＲＷｍによりセンサロウドライバ５と接続されている。画素回路は、ｎ本のセンサ出力線ＳＳ１～ＳＳｎによりセンサカラムドライバ４と接続されている。
　なお、ＴＦＴ基板１００上の上記の構成部材は、半導体プロセスによってガラス基板上にモノリシックに形成することも可能である。あるいは、上記の構成部材のうちのアンプやドライバ類を、例えばＣＯＧ（Ｃｈｉｐ　Ｏｎ　Ｇｌａｓｓ）技術等によってガラス基板上に実装した構成としても良い。あるいは、図１においてＴＦＴ基板１００上に示した上記の構成部材の少なくとも一部が、ＦＰＣ９上に実装されていてもよい。ＴＦＴ基板１００は、全面に対向電極２１（図４Ｂ，Ｃ参照）が形成された、後述する対向基板１０１（図４Ｂ，Ｃ参照）と貼り合わされる。ＴＦＴ基板１００と対向基板との間隙に液晶材料が封入される。
　ＴＦＴ基板１００の背面には、バックライト１０が設けられる。バックライト１０は、白色光（可視光）を出射する白色ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）１１および赤外光（赤外線）を出射する赤外ＬＥＤ１２を備える。本実施形態では、一例として、赤外ＬＥＤ１２は、光センサ部ＦＳの信号光帯域（センサ用帯域）の光を出射する発光体として用いられる。白色ＬＥＤ１１は、表示のための光を出射する発光体として用いられる。なお、バックライト１０の発光体は、上記例に限られない。例えば、可視光の発光体として、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤおよび青色ＬＥＤの組み合わせを用いることができる。また、ＬＥＤに代えて冷陰極管（ＣＣＦＬ：Ｃｏｌｄ　Ｃａｔｈｏｄ　Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ　Ｌａｍｐ）を用いることもできる。また、光センサ部ＦＳの信号光帯域を可視光帯域とし、バックライト１０は白色ＬＥＤのみ備える構成であってもよい。
　［表示回路の構成］
　図２は、ＴＦＴ基板１００の画素領域１における画素と光センサ部ＦＳとの配置を示す等価回路図である。図２の例では、１つの画素が、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３色の絵素（サブピクセル）によって形成されている。この３絵素で構成される１つの画素内に、１つの光センサ部ＦＳが設けられている。ここで、画素は、表示解像度の単位となる。画素領域１は、ｍ行×ｎ列のマトリクス状に配置された画素と、同じくｍ行×ｎ列のマトリクス状に配置された光センサ部ＦＳとを有する。なお、上述のとおり、絵素数は、ｍ×３ｎである。
　このため、図２に示すように、画素領域１は、画素用の配線として、井桁状に配置されたゲート線Ｇおよびソース線Ｓｒ、Ｓｇ、Ｓｂを有している。ゲート線Ｇは、ディスプレイゲートドライバ２に接続されている。ソース線Ｓｒ、Ｓｇ、Ｓｂは、ディスプレイソースドライバ３に接続されている。なお、ゲート線Ｇは、画素領域１内にｍ行設けられている。以下、個々のゲート線Ｇを区別して説明する必要がある場合は、Ｇｉ（ｉ＝１～ｍ）のように表記する。一方、ソース線Ｓｒ、Ｓｇ、Ｓｂは、上述のとおり、１つの画素内の３絵素にそれぞれ画像データを供給するために、１画素につき３本ずつ設けられている。ソース線Ｓｒ、Ｓｇ、Ｓｂを個々に区別して説明する必要がある場合は、Ｓｒｊ，Ｓｇｊ，Ｓｂｊ（ｊ＝１～ｎ）のように表記する。
　ゲート線Ｇとソース線Ｓｒ、Ｓｇ、Ｓｂとの交点には、画素用のスイッチング素子として、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）Ｍ１が設けられている。なお、図２では、赤色、緑色、青色のそれぞれの絵素に設けられている薄膜トランジスタＭ１を、Ｍ１ｒ，Ｍ１ｇ，Ｍ１ｂと表記している。薄膜トランジスタＭ１のゲート電極は、ゲート線Ｇに接続されている。薄膜トランジスタＭ１のソース電極は、ソース線Ｓに接続されている。薄膜トランジスタＭ１のドレイン電極は、図示しない画素電極に接続されている。これにより、図２に示すように、薄膜トランジスタＭ１のドレイン電極と対向電極（ＶＣＯＭ）との間に液晶容量ＣLCが形成される。また、ドレイン電極とＴＦＴＣＯＭとの間に補助容量ＣLSが形成されている。
　図２において、１本のゲート線Ｇｉと１本のソース線Ｓｒｊとの交点に接続された薄膜トランジスタＭ１ｒによって駆動される絵素には、この絵素に対応するように赤色のカラーフィルタが設けられている。そして、薄膜トランジスタＭ１ｒによって駆動される絵素は、ソース線Ｓｒｊを介してディスプレイソースドライバ３から赤色の画像データが供給されることにより、赤色の絵素として機能する。また、ゲート線Ｇｉとソース線Ｓｇｊとの交点に接続された薄膜トランジスタＭ１ｇによって駆動される絵素には、この絵素に対応するように緑色のカラーフィルタが設けられている。そして、薄膜トランジスタＭ１ｇによって駆動される絵素は、ソース線Ｓｇｊを介してディスプレイソースドライバ３から緑色の画像データが供給されることにより、緑色の絵素として機能する。さらに、ゲート線Ｇｉとソース線Ｓｂｊとの交点に接続された薄膜トランジスタＭ１ｂによって駆動される絵素には、この絵素に対応するように青色のカラーフィルタが設けられている。そして、薄膜トランジスタＭ１ｂによって駆動される絵素は、ソース線Ｓｂｊを介してディスプレイソースドライバ３から青色の画像データが供給されることにより、青色の絵素として機能する。
　なお、図２の例では、画素領域１において、１画素（３絵素）に１つの割合で光センサ部ＦＳが設けられている。すなわち、１画素が１光センサユニットとなる構成である。本実施形態では、光センサ部ＦＳは、絵素ごとに設けられた複数の受光部を備える。受光部ごとに設けられるセンサ用開口部を通じて入射する光を受光部が検出し、電気信号に変換する。なお、画素と光センサ部の配置割合は、この例のみに限定されず、任意である。例えば、１絵素につき１つの光センサ部が配置されていても良いし、複数画素に対して１つの光センサ部が配置された構成であっても良い。
　［光センサ回路の構成］
　光センサ部ＦＳは、図２に示すように、受光部の一例であるフォトダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３、キャパシタＣ１、およびスイッチング素子の一例であるトランジスタＭ２を備える。なお、図２では図示されていないが、光センサ部ＦＳは、センサ用開口部１８ａ、１８ｂ、１８ｃ（図４Ｂ参照）を備えている。
　フォトダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３は、赤色の絵素、緑色の絵素および青色の絵素にそれぞれ対応する位置に設けられている。フォトダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３の上部には、それぞれ、センサ用開口部１８ａ、１８ｂ、１８ｃ（図４Ｂ参照）が設けられている。フォトダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３は、それぞれのセンサ用開口部１８ａ、１８ｂ、１８ｃから入射する光を受光する。フォトダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３は、並列に接続されている。フォトダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３のアノードには、リセット信号を供給するリセット信号線ＲＳが接続されている。フォトダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３のカソードには、トランジスタＭ２のゲートが接続されている。
　ここでは、フォトダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３とトランジスタＭ２のゲートとを結ぶ配線上のノードを蓄積ノードＩＮＴと表記している。蓄積ノードＩＮＴには、さらにキャパシタＣ１の一方の電極が接続されている。キャパシタＣ１の他方の電極は、読み出し信号を供給する読み出し信号線ＲＷに接続されている。トランジスタＭ２のドレインは、配線ＶＤＤに接続されている。トランジスタＭ２のソースは、配線ＯＵＴに接続されている。配線ＶＤＤは、定電圧ＶDDを光センサ部へ供給する配線である。配線ＯＵＴは、光センサ部ＦＳの出力信号を出力する出力配線の一例である。
　図２に示す回路構成においては、リセット信号線ＲＳからリセット信号が供給され、蓄積ノードＩＮＴの電位ＶINTが初期化される。リセット信号供給後にフォトダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３は逆バイアスとなる。読み出し信号線ＲＷからキャパシタＣ１を介して蓄積ノードＩＮＴへ読み出し信号が供給されると、蓄積ノードＩＮＴの電位ＶINTが、突き上げられる。これにより、トランジスタＭ２が導通状態となる。その結果、蓄積ノードＩＮＴの電位ＶINTに応じた出力信号が配線ＯＵＴへ出力される。ここでは、リセット信号の供給が終わってから、読み出し信号の供給が開始されるまでの期間（積分期間）に、受光量に応じた電流がフォトダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３に流れる。そして、この電流に応じた電荷がキャパシタＣ１から流れ出す。そのため、読み出し信号供給時には、蓄積ノードＩＮＴの電位ＶINTは、フォトダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３に流れた電流に応じて変化する。蓄積ノードＩＮＴの電位ＶINTに応じた出力信号が、配線ＯＵＴへ出力される。その結果、出力信号は、フォトダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３の受光量を反映したものになる。なお、センサ回路は、上記例に限られない。
　図２に示す例では、ソース線Ｓｒが、センサカラムドライバ４から定電圧ＶDDを光センサ部ＦＳへ供給するための配線ＶＤＤを兼ねている。また、ソース線Ｓｇが、センサ出力用の配線ＯＵＴを兼ねている。リセット信号線ＲＳおよび読み出し信号線ＲＷは、センサロウドライバ５に接続されている。これらのリセット信号線ＲＳおよび読み出し信号線ＲＷは１行毎に設けられているので、以降、各配線を区別する必要がある場合は、ＲＳｉまたはＲＷｉ（ｉ＝１～ｍ）のように表記する。
　センサロウドライバ５は、所定の時間間隔ｔrowで、図２に示したリセット信号線ＲＳｉおよび読み出し信号線ＲＷｉを順次選択していく。これにより、画素領域１において信号電荷を読み出すべき光センサ部ＦＳの行（ｒｏｗ）が順次選択される。
　なお、図２に示すように、配線ＯＵＴの端部には、トランジスタＭ３のドレインが接続されている。トランジスタＭ３は、例えば、絶縁ゲート型電界効果トランジスタとすることができる。このトランジスタＭ３のドレインには、出力配線ＳＯＵＴが接続されている。これにより、トランジスタＭ３のドレインの電位ＶSOUTが、光センサ部ＦＳからの出力信号としてセンサカラムドライバ４へ出力される。トランジスタＭ３のソースは、配線ＶＳＳに接続されている。トランジスタＭ３のゲートは、参照電圧配線ＶＢを介して、参照電圧電源（図示せず）に接続されている。
　［動作例］
　図３は、液晶表示装置ＬＣＤ１を駆動する際のタイミングチャートの一例を示す図である。図３に示す例では、垂直同期信号ＶＳＹＮＣは、１フレーム時間ごとにハイレベルになる。１フレーム時間は表示期間とセンシング期間に分割される。センス信号ＳＣは、表示期間かセンシング期間かを示す信号である。センス信号ＳＣは、表示期間ではローレベルになり、センシング期間ではハイレベルになる。
　表示期間では、ディスプレイソースドライバ３からソース線Ｓｒ、Ｓｇ、Ｓｂに表示データの信号が供給される。表示期間において、ディスプレイゲートドライバ２は、ゲート線Ｇ１～Ｇｍの電圧を順次ハイレベルにする。ゲート線Ｇｉの電圧がハイレベルである間、ソース線Ｓｒ１～Ｓｒｎ、Ｓｇ１～Ｓｇｎ、Ｓｂ１～Ｓｂｎには、ゲート線Ｇｉに接続された３ｎ個の絵素それぞれの階調（画素値）に対応する電圧が印加される。
　センシング期間では、ソース線Ｓｒ１～Ｓｒｎには定電圧ＶDDが印加される。センシング期間において、センサロウドライバ５は、所定の時間間隔ｔrowで、リセット信号線ＲＳｉおよび読み出し信号線ＲＷｉの行を順次選択していく。選択された行のリセット信号線ＲＳｉと読み出し信号線ＲＷｉには、それぞれ、リセット信号と読み出し信号が印加される。ソース線Ｓｇ１～Ｓｇｎには、選択された行の読み出し信号線ＲＷｉに接続されたｎ個の光センサ部ＦＳで検出された光量に応じた電圧が出力される。
　［液晶表示装置の構造例］
　図４Ａは、本実施形態にかかる液晶表示装置ＬＣＤの画素領域１における１画素分の領域の上面図である。図４Ｂは、図４ＡのＸ２－Ｘ'２線断面図、図４Ｃは、図４ＡのＹ２－Ｙ'２線断面図である。図４Ｂおよび図４Ｃに示すように、本実施形態の液晶表示装置ＬＣＤは、液晶パネル１０３と、バックライト１０を備える。液晶パネル１０３は、画素回路が設けられる第１の基板（ＴＦＴ基板１００）と、カラーフィルタ２３ｒ、２３ｇ、２３ｂが設けられる第２の基板（対向基板１０１）とが、液晶層３０を挟んで対向して配置された構造を有する。すなわち、液晶パネル１０３は、ＴＦＴ側とカラーフィルタ側の２枚のガラス基板１４ａ、１４ｂの間に液晶層３０を挟み込んだ構造を有する。本実施形態では、液晶パネル１０３の２面のうち対向基板１０１側の面が表面になり、ＴＦＴ基板１００側の面が背面になる。即ち、液晶パネル１０３の２面のうち対向基板１０１側の面（表面）が、画像の表示面になる。バックライト１０は、液晶パネル１０３の背面側に設けられている。また、液晶パネル１０３の背面および表面には、偏光板１３ａ、１３ｂがそれぞれ設けられている。
　対向基板１０１では、ガラス基板１４ｂの液晶層３０側の面に、カラーフィルタ２３ｒ、２３ｇ、２３ｂ、ブラックマトリクス２２（遮光膜）およびセンサ用開口部１８ａ、１８ｂ、１８ｃを含む層が形成されている。この層を覆うように、対向電極２１および配向膜２０ｂが形成されている。
　センサ用開口部１８ａ、１８ｂ、１８ｃは、ＲＧＢの絵素のカラーフィルタ２３ｒ、２３ｇ、２３ｂに対応する位置にそれぞれ設けられる。センサ用開口部１８ａ、１８ｂ、１８ｃは、表示面から光センサ部ＦＳが検出すべき帯域の光の入射を可能にする部分である。センサ用開口部１８ａ、１８ｂ、１８ｃは、センサ用帯域（信号光帯域）の光が透過できる材料で形成されている。例えば、センサ用開口部１８ａ、１８ｂ、１８ｃは、赤外域以外の光を吸収する赤外光透過フィルタで形成することができる。赤外光透過フィルタにより、フォトダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３へのノイズ光の入射が抑制される。赤外光透過フィルタは、カラーフィルタ２３ｒ、２３ｇ、２３ｂと同様の樹脂フィルタを用いることができる。例えば、アクリル樹脂やポリミイド樹脂等のベース樹脂に、顔料やカーボンを分散させたネガ型の感光性レジストで、赤外光透過フィルタやカラーフィルタを形成することができる。
　ＴＦＴ基板１００では、ガラス基板１４ｂに設けられた、各絵素が備えるカラーフィルタ２３ｒ、２３ｇ、２３ｂと対応する位置に、光センサ部ＦＳを含む画素回路が形成される。具体的には、光センサ部ＦＳは、ガラス基板１４ａ上に設けられたフォトダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３を含む。光センサ部ＦＳの受光部の一例であるフォトダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３は、表示領域における複数の絵素が備えるカラーフィルタ２３ｒ、２３ｇ、２３ｂのピッチに対応するピッチで１方向に並んで配置されている。フォトダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３と、ガラス基板１４ａとの間には、遮光層１６ａ、１６ｂ、１６ｃが設けられている。遮光層１６ａ、１６ｂ、１６ｃは、バックライト１０からの出射光が直接にフォトダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３の動作に影響を与えることを防止するために設けられる遮蔽部の一例である。
　ガラス基板１４ａ上には、さらに、画素回路を構成する薄膜トランジスタＭ１、ゲート線Ｇ、ソース線Ｓ等のデータ信号線が形成される。これら薄膜トランジスタＭ１、ゲート線Ｇ、ソース線Ｓの上には、コンタクトホールを介して薄膜トランジスタＭ１と接続された画素電極１９ｒ、１９ｇ、１９ｂが設けられている。画素電極１９ｒ、１９ｇ、１９ｂは、カラーフィルタ２３ｒ、２３ｇ、２３ｂに対向する位置に設けられている。画素電極１９ｒ、１９ｇ、１９ｂの上には、配向膜２０ａが設けられている。
　図４Ｂに示すように、各フォトダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３上には、センサ用開口部１８ａ、１８ｂ、１８ｃが設けられている。センサ用開口部１８ａ、１８ｂ、１８ｃ内は、上記の赤外線透過フィルタの他、例えば、他の波長選択フィルタやホワイトのカラーフィルタが充填される場合もある。また、カラースキャナの機能を実現するために、ＲＧＢ３色のカラーフィルタがセンサ用開口部１８ａ、１８ｂ、１８ｃに充填される場合もある。
　図４Ｃに示す実線矢印Ｘ１で示されるように、バックライト１０から出射した赤外光は、液晶パネル表面から出て検出対象物Ｋで反射し、センサ用開口部１８ｂを通ってフォトダイオードＤ２へ入射する。この入射光は、フォトダイオードＤ２にとって信号光となる。ここで、センサ用開口部１８ｂに赤外光透過フィルタが充填されるので、センサ用開口部１８ｂへ入射する光のうち赤外光以外の成分はカットされる。そのため、外光によるノイズ成分をカットすることができる。その結果、Ｓ／Ｎ比が向上する。
　本実施形態では、センサ用開口部１８ａ、１８ｂ、１８ｃは、１方向に並んで配置される。１方向に並ぶセンサ用開口部１８ａ、１８ｂ、１８ｃのうち、外側のセンサ用開口部１８ａ、１８ｃは、光センサ部ＦＳ（１光センサユニット）の中心方向にシフトしている。具体的には、センサ用開口部１８ａの中心を通り基板１００に垂直な線（中心線ｃ１）がフォトダイオードＤ１の中心線ｋ１より内側に位置するように、フォトダイオードＤ１とセンサ用開口部１８ａとが配置されている。同様に、センサ用開口部１８ｃの中心線ｃ３がフォトダイオードＤ３の中心線ｋ３より内側に位置するように、フォトダイオードＤ３とセンサ用開口部１８ｃとが配置されている。中央のフォトダイオードＤ２の中心線ｋ２が上部のセンサ用開口部１８ｂの中心線ｃ２と同じ位置になるように、フォトダイオードＤ２とセンサ用開口部１８ｂとが配置されている。
　このように、外側に位置するセンサ用開口部１８ａ、１８ｃが、その下部に設けられている受光部（フォトダイオードＤ１、Ｄ３）に対して、内側へずれた位置に設けられている。これにより、１つの光センサ部ＦＳに含まれる複数のフォトダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３が受光する入射光の範囲と、１つの光センサ部ＦＳのいずれか１つのフォトダイオードが受光する入射光との範囲の差分を小さくすることができる。その結果、不必要な光を除去でき、解像度の向上につながる。
　図５Ａおよび図５Ｂは、１つの光センサ部の受光領域と、１つの光センサ部に含まれる１つの受光部の受光領域を説明するための図である。図５Ａは、センサ用開口部と受光部の位置をずらさずに配置した場合の、表示面におけるセンサ用開口部ＳＫ１、ＳＫ２、ＳＫ３と絵素開口部ＧＫ１、ＧＫ２、ＧＫ３の配置例を示す図である。図５Ｂは、外側のセンサ用開口部を受光部に対して内側にシフトして配置した場合の、表示面におけるセンサ用開口部ＳＨ１、ＳＨ２、ＳＨ３と絵素開口部ＧＫ１、ＧＫ２、ＧＫ３の配置例を示す図である。
　図５Ａに示す例では、センサ用開口部ＳＫ１、ＳＫ２、ＳＫ３の各々と表示面に垂直な方向に重なる位置、すなわち真下に、それぞれ、受光部（例えば、フォトダイオード）が設けられる。これらの複数の受光部が、１つの光センサユニット（光センサ部）に含まれる。すなわち、２絵素以上に対して１つの光センサユニットが設けられる。図５Ａにおいて、点線ＤＲ１は、中央のセンサ用開口部ＳＫ２の下部にある受光部がセンサ用開口部ＳＫ２を介して受光する入射光の範囲を示す。すなわち、点線ＤＲ１は、１つの受光部の受光領域を示している。点線ＵＲ１は、センサ用開口部ＳＫ１、ＳＫ２、ＳＫ３の下部にそれぞれ設けられた複数の受光部が受光する入射光の範囲を示す。すなわち、点線ＵＲ１は、複数の受光部を含む、１つの光センサユニット（光センサ部）の受光領域を示している。このように、１つの光センサユニット全体の受光領域（ＵＲ１）は、１つの受光部の受光領域（ＤＲ１）より広くなっている。このように１つの光センサユニットの受光面積が増えるため、解像度が低下する。
　図５Ｂに示す例も、２絵素以上に対して１つの光センサユニット（光センサ部）が設けられる構成である。図５Ｂに示す例では、１方向に並ぶセンサ用開口部ＳＨ１、ＳＨ２、ＳＨ３のうち、外側のセンサ用開口部ＳＨ１、ＳＨ３は、下部にそれぞれ設けられた受光部Ｊ１、Ｊ２に対して、内側へシフトした位置に設けられる。そのため、点線ＵＲ２で示される１つの光センサユニット全体の受光領域と、点線ＤＲ２で示される１つの受光部の受光領域とが略等しくなっている。このように、外側のセンサ用開口部ＳＨ１、ＳＨ３を中心方向にシフトさせる（複数のセンサ用開口部ＳＨ１、ＳＨ２、ＳＨ３が並ぶ方向での一端若しくは他端に位置するセンサ用開口部ＳＨ１、ＳＨ３を他端側若しくは一端側にずらす）ことで、１絵素分の受光領域面積と１光センサユニットの受光領域面積を近付け、解像度を向上させることができる。
　(具体的な構成例１)
　図６は、センサ用開口部と受光部の構成例を示す断面図である。図６に示す断面図は、図４ＡのＸ２－Ｘ'２線断面における、センサ用開口部１８ａ～１８ｃおよび受光部（フォトダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３）の配置の一例を示す。図６に示す例では、配置の条件は、以下のようになっている。なお、下記条件は一例であり、本発明は下記条件に限定されるものではない。
・１光センサユニット：受光部（フォトダイオード）×3個
・受光部サイズ：15×15μm
・センサ用開口部サイズ：20×20μm
・受光部ピッチ：35μm
・センサ用開口部ピッチ：26.5μm
・受光部-センサ用開口部間の距離：10μm
・受光部-パネル表面間の距離：360μm
・パネル表面-測定対象物間の距離：10μm
　図６に示す例では、光センサ部に含まれるフォトダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３は、絵素（具体的には、カラーフィルタ２３ｒ、２３ｇ、２３ｂ）のピッチに対応するピッチで絵素が並ぶ方向と同じ方向に並んで配置されている。本例では、フォトダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３のピッチと、絵素（具体的には、カラーフィルタ２３ｒ、２３ｇ、２３ｂ）のピッチが同じである。センサ用開口部１８ａ、１８ｂ、１８ｃのピッチ(26.5μm)は、フォトダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３のピッチ(35μm)より小さい。フォトダイオードＤ２は、センサ用開口部１８ｂの真下に位置している。これにより、外側のセンサ用開口部１８ａ、１８ｃは、フォトダイオードＤ１、Ｄ３に対して内側へシフトした位置に配置される。
　なお、外側のセンサ開口部１８ａ、１８ｃの外側の遮光部（ブラックマトリクス２２）は、センサ用開口部１８ａ、１８ｂ、１８ｃ以外からの光がフォトダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３に入射しない程度に外側に延びて形成されることが好ましい。すなわち、外側のセンサ用開口部１８ａ、１８ｃのみを内側にシフトし、遮光部（ブラックマトリクス２２）の外側端部はシフトせずに固定する構成が好ましい。図６に示す例では、外側のセンサ用開口部１８ａ、１８ｃのさらに外側のブラックマトリクスの幅は23.5μmである。
　図６中で示す点線Ｐ１は、各フォトダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３が取り込む光の範囲を示したものである。また楕円Ｑ１は、１つの光センサ部（光センサユニット）が取り込む光の範囲を示している。１つのフォトダイオードが取り込む光の範囲と、１つの光センサユニットが取り込む光の範囲は略同じになっている。
　上記の条件で、パネル上部10μmの位置に測定対象物がある場合、パネル外部の空気の屈折率をｎ0＝１、パネル内部の屈折率をｎ＝１．５とすると、フォトダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３は、約57000μm2の面積の光を受光する。
　これに対して、図７は、外側のセンサ用開口部１８ａ、１８ｃを内側へシフトさせない場合の構成例を示す断面図である。図７に示す例では、センサ用開口部１８ａ、１８ｂ、１８ｃのピッチとフォトダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３のピッチはいずれも35μmで同じである。図７に示す構成の場合、フォトダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３は、約63000μm2の面積の光を受光する。図７中で示す点線Ｐ２は、各フォトダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３が取り込む光の範囲を示したものである。また楕円Ｑ２は、１つの光センサユニットが取り込む光の範囲を示している。１つのフォトダイオードが取り込む光の範囲より、１つの光センサユニットが取り込む光の範囲が広くなっている。このように、図６に示す構成においては、図７に示す構成に比べて、約10％の不必要な光を除去でき、解像度の向上が可能になる。
　(具体的な構成例２)
　図８は、センサ用開口部と受光部の他の構成例を示す断面図である。図８に示す断面図は、図４ＡのＸ２－Ｘ'２線断面における、センサ用開口部１８ａ、１８ｂ、１８ｃおよび受光部（フォトダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３）の配置の他の一例である。図８に示す例では、配置の条件は、以下のようになっている。なお、下記条件は一例であり、本発明は下記条件に限定されるものではない。
・１光センサユニット：受光部（フォトダイオード）×３個
・受光部サイズ：15×15μm
・センサ用開口部サイズ：20×20μm
・受光部ピッチ：43.5μm
・センサ用開口部ピッチ：35μm
・受光部-センサ用開口部間の距離：10μm
・受光部-パネル表面間の距離：360μm
・パネル表面-測定対象物間の距離：10μm
　図８に示す例では、光センサ部に含まれるフォトダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３は、絵素（具体的には、カラーフィルタ２３ｒ、２３ｇ、２３ｂ）のピッチに対応するピッチで絵素が並ぶ方向と同じ方向に並んで配置されている。本例では、センサ用開口部１８ａ、１８ｂ、１８ｃのピッチと、絵素（具体的には、カラーフィルタ２３ｒ、２３ｇ、２３ｂ）のピッチが同じである。フォトダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３のピッチ(43.5μm)は、センサ用開口部１８ａ、１８ｂ、１８ｃのピッチ(35μm)より大きい。フォトダイオードＤ２は、センサ用開口部１８ｂの真下に位置している。これにより、外側のフォトダイオードＤ１、Ｄ３は、センサ用開口部１８ａ、１８ｃに対して中心から外側へシフトした位置に配置されている。
　図８中で示す点線Ｐ３は、各フォトダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３が取り込む光の範囲を示したものである。また楕円Ｑ３は、１つの光センサ部（光センサユニット）が取り込む光の範囲を示している。１つのフォトダイオードが取り込む光の範囲と、１つの光センサユニットが取り込む光の範囲は略同じになっている。上記の条件で、パネル上部10μmの位置に測定対象物がある場合、パネル外部の空気の屈折率をｎ0＝１、パネル内部の屈折率をｎ＝１．５とすると、フォトダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３は、約57000μm2の面積の光を受光する。図８に示す構成においては、図７に示す構成に比べて、約10％の不必要な光を除去でき、解像度の向上が可能になる。
　以上、構成例１、２では、１つの光センサ部（光センサユニット）に、３つの受光部（フォトダイオード）が含まれる場合を示したが、１つの光センサ部に含まれる受光部の個数をさらに増やしてもよいし、受光部を２つにしてもよい。１光センサユニットあたりの受光部の個数を増やすと、除去できる不必要な光の量が増える傾向にある。その結果、更なる解像度の向上効果が得られる。
　上記構成例では、最も外側のセンサ用開口部が受光部に対して内側にシフトする場合を示したが、シフトさせるのは、最も外側のセンサ用開口部に限らない。例えば、光センサ部の中心（複数の受光部が並ぶ方向での両端に位置する受光部の中心同士を結ぶ直線の中点）から見て外側のセンサ用開口部はすべてシフトする構成であってもよい。
　（第２の実施形態）
　図９は、第２の実施形態にかかる表示装置としての液晶表示装置の受光部およびセンサ用開口部の構成を示す断面図である。図９は、１つの光センサ部、すなわち、１つの光センサユニットにおける構成を示す図である。図９に示す例では、光センサ部は、１方向に並んで配置される３つの受光部（ここでは、一例としてフォトダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３）と、その上にそれぞれ形成される３つのセンサ用開口部とを含んでいる。図９に示す構成以外の部分については、第１の実施形態の図１～４に示す構成と同様とすることができる。
　図９に示すように、本実施形態では、ブラックマトリクス２２と受光部Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３との間に金属層２７が設けられる。ブラックマトリクス２２には、１つの光センサユニットに対して１つの開口部１８が形成されている。金属層２７には、センサ用開口部２８ａ、２８ｂ、２８ｃが設けられている。これらセンサ用開口部２８ａ、２８ｂ、２８ｃにより、開口が制御される。すなわち、ブラックマトリクス２２の開口部１８へ入射した光をさらに制限するように、開口部１８より狭い範囲のセンサ用開口部２８ａ、２８ｂ、２８ｃが金属層２７に形成されている。センサ用開口部２８ａ、２８ｂ、２８ｃは、フォトダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３のそれぞれの上部に設けられる。センサ用開口部２８ａ、２８ｂ、２８ｃおよびフォトダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３は、赤色、緑色および青色の絵素がそれぞれ備えるカラーフィルタ２３ｒ、２３ｇ、２３ｂ（図４Ａ、図４Ｂ参照に図示）に対応して、これらカラーフィルタ２３ｒ、２３ｇ、２３ｂの並ぶ方向と同じ方向に並んで配置されている。センサ用開口部２８ａ、２８ｃは、それぞれの下部に設けられたダイオードＤ１、Ｄ３に対して内側にずれた位置に設けられる。
　センサ用開口部２８ａ、２８ｂ、２８ｃを形成するための金属層２７は、ＴＦＴ基板１００側に設けてられていてもよいし、対向基板１０１に設けられていてもよい。ＴＦＴ基板１００側に設けた場合は、例えば、データ信号線を、センサ用開口部を形成する金属層の少なくとも１部に兼用することができる。
　このように、ブラックマトリクス２２の層とフォトダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３の間に設けられた金属層２７に対して、センサ用開口部２８ａ、２８ｂ、２８ｃを形成することで、センサ用開口部２８ａ、２８ｂ、２８ｃが、フォトダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３により近い位置に設けられる。その結果、各フォトダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３へ斜めに入射するノイズ光の影響を抑えることができる。また、センサ開口部２８ａ、２８ｂ、２８ｃが形成された金属層２７をＴＦＴ基板１００側に設けた場合、ＴＦＴ基板１００と対向基板１０１の貼り合わせ工程の際に発生する基板１００，１０１間のアライメントずれ（位置ずれ）の影響が無くなる。そのため、対向基板１０１のみにセンサ開口部を設ける場合に比べ、より精度良く入射光を制御できるというメリットがある。
　図９に示す例では、配置の条件は、以下のようになっている。なお、下記条件は一例であり、本発明は下記条件に限定されるものではない。
・１光センサユニット：受光部（フォトダイオード）×3個
・受光部サイズ：15×15μm
・センサ用開口部サイズ（金属層）：15×15μm
・センサ用開口部サイズ（ブラックマトリクス層）：20×20μm
・受光部ピッチ：35μm
・センサ用開口部ピッチ：25μm
・受光部-センサ用開口部（金属層）間の距離：5μm
・受光部-センサ用開口部（ブラックマトリクス層）間の距離：10μm
・受光部-パネル表面間の距離：360μm
・パネル表面-測定対象物間の距離：10μm
・ブラックマトリクス層の開口部ピッチ：95μm
　図９に示す例では、光センサ部に含まれるフォトダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３は、絵素（具体的には、カラーフィルタ２３ｒ、２３ｇ、２３ｂ）（図４Ａ、図４Ｂ参照）のピッチに対応するピッチで絵素が並ぶ方向と同じ方向に並んで配置されている。本例では、フォトダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３のピッチと、絵素（具体的には、カラーフィルタ２３ｒ、２３ｇ、２３ｂ）のピッチが同じである。センサ用開口部２８ａ、２８ｂ、２８ｃのピッチ(25μm)は、フォトダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３のピッチ(35μm)より小さい。フォトダイオードＤ２は、センサ用開口部２８ｂの真下に位置している。これにより、外側のセンサ用開口部２８ａ、２８ｃは、フォトダイオードＤ１、Ｄ３に対して内側へシフトした位置に配置されている。なお、金属層２７において、外側のセンサ用開口部２８ａ、１８ｃのさらに外側に位置する部分は、センサ用開口部２８ａ、２８ｂ、２８ｃ以外からの外光の入射を防げる程度に外側に延びて形成されていることが好ましい。
　図９中で示す点線Ｐ４は、各フォトダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３が取り込む光の範囲を示したものである。また楕円Ｑ４は、１つの光センサ部（光センサユニット）が取り込む光の範囲を示している。１つのフォトダイオードが取り込む光の範囲と、１つの光センサユニットが取り込む光の範囲は略同じになっている。
　上記の条件で、パネル上部10μmの位置に測定対象物がある場合、パネル外部の空気の屈折率をｎ0＝１、パネル内部の屈折率をｎ＝１．５とすると、フォトダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３は、約57000μm2の面積の光を受光する。
　これに対して、図１０は、外側のセンサ用開口部２８ａ、２８ｃを内側へシフトさせない場合の構成例を示す断面図である。図１０に示す例では、センサ用開口部２８ａ、２８ｂ、２８ｃのピッチとフォトダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３のピッチはいずれも35μmで同じである。また、フォトダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３のそれぞれの上部にブラックマトリクス２２に形成された開口部１８ａ、１８ｂ、１８ｃが設けられている。これらの開口部１８ａ、１８ｂ、１８ｃのピッチは35μmである。図１０に示す構成の場合、フォトダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３は、約63000μm2の面積の光を受光する。図１０中で示す点線Ｐ５は、各フォトダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３が取り込む光の範囲を示したものである。また楕円Ｑ５は、１つの光センサユニットが取り込む光の範囲を示している。１つのフォトダイオードが取り込む光の範囲より、１つの光センサユニットが取り込む光の範囲が広くなっている。このように、図９に示す構成においては、図１０に示す構成に比べて、約10％の不必要な光を除去でき、解像度の向上が可能になる。
　なお、上記例では、１つの光センサ部に、３つの受光部（フォトダイオード）が含まれる場合を示したが、１つの光センサ部に含まれる受光部の個数をさらに増やしてもよいし、受光部を２つにしてもよい。
　また、上記第１および第２の実施形態では、受光部およびセンサ用開口部が１つの方向に並ぶ例を示したが、受光部及びセンサ用開口部が並ぶ方向は１方向に限られない。受光部およびセンサ用開口部は、２以上の方向に並んで配置されていてもよい。この場合、それぞれの方向において、外側のセンサ用開口部が下部の受光部に対して内側にシフトする構成とすることができる。
　（第３の実施形態）
　図１１は、第３の実施形態にかかる表示装置としての液晶表示装置の受光部およびセンサ用開口部の構成を示す断面図である。図１１は、１つの光センサ部、すなわち、１つの光センサユニットにおける構成を示す図である。図１１に示す例では、光センサ部は、１方向に並んで配置される３つの受光部（ここでは、一例としてフォトダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３）と、その上に形成される１つのセンサ用開口部１８とを含んでいる。図１１に示す構成以外の部分については、第１の実施形態の図１～４に示す構成と同様とすることができる。
　図１１に示すように、本実施形態では、ブラックマトリクス２２と受光部Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３との間に金属層２７が設けられている。ブラックマトリクス２２には、１つの光センサユニットに対して１つの開口部１８が形成されている。金属層２７には、１つのセンサ用開口部２８が設けられている。これにより、開口が制御される。すなわち、ブラックマトリクス２２の開口部１８へ入射した光をさらに制限するように、開口部１８より狭い範囲のセンサ用開口部２８が金属層２７に形成されている。センサ用開口部２８は、フォトダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３の上部に設けられる。フォトダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３は、赤色、緑色および青色の絵素がそれぞれ備えるカラーフィルタ２３ｒ、２３ｇ、２３ｂ（図４Ａ、図４Ｂ参照に図示）に対応して、これらカラーフィルタ２３ｒ、２３ｇ、２３ｂが並ぶ方向と同じ方向に並んで配置されている。複数のフォトダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３のうち、これら複数のフォトダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３が並ぶ方向において最も外側に位置するフォトダイオードＤ１、Ｄ３の外側の端部Ｄ１ｔ、Ｄ３ｔは、センサ用開口部２８における複数のフォトダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３が並ぶ方向での端部（以下、外側の端部とする）２８ｔより外側に位置している。
　図１１に示す例では、配置の条件は、以下のようになっている。なお、下記条件は一例であり、本発明は下記条件に限定されるものではない。
・１光センサユニット：受光部（フォトダイオード）×3個
・受光部サイズ：15×15μm
・センサ用開口部サイズ（金属層）：65×15μm
・センサ用開口部サイズ（ブラックマトリクス層）：70×20μm
・受光部ピッチ：35μm
・受光部-センサ用開口部（金属層）間の距離：5μm
・受光部-センサ用開口部（ブラックマトリクス層）間の距離：10μm
・受光部-パネル表面間の距離：360μm
・パネル表面-測定対象物間の距離：10μm
  図１１に示す例では、光センサ部に含まれるフォトダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３は、絵素（具体的には、カラーフィルタ２３ｒ、２３ｇ、２３ｂ）（図４Ａ、図４Ｂ参照）のピッチに対応するピッチで絵素が並ぶ方向と同じ方向に並んで配置されている。フォトダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３のうち、これらフォトダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３が並ぶ方向において最も外側に位置するフォトダイオードＤ１、Ｄ３の外側の端部Ｄ１ｔ、Ｄ３ｔは、センサ用開口部２８の外側の端部２８ｔより外側に位置している。すなわち、センサ用開口部２８の外側の端部２８ｔは、外側に位置するフォトダイオードＤ１、Ｄ３の外側の端部Ｄ１ｔ、Ｄ３ｔに対して内側へシフトしている。
　上記構成により、外側のフォトダイオードＤ１、Ｄ３の受光範囲も内側へシフトする。そのため、外側のフォトダイオードＤ１、Ｄ３の受光範囲と、中央のフォトダイオードＤ２の受光範囲との重なり領域が大きくなる。すなわち、１つの光センサ部で取り込む光の範囲と、１つの光センサ部中のいずれか１つのフォトダイオードで検出される光の範囲との差分が小さくなる。その結果、不必要な光が入射するのを抑制することができ、ひいては、解像度を向上させることができる。
　図１１中で示す点線Ｐ６は、各フォトダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３が取り込む光の範囲を示したものである。また楕円Ｑ６は、１つの光センサユニットが取り込む光の範囲を示している。１つのフォトダイオードが取り込む光の範囲と、１つの光センサユニットが取り込む光の範囲は略同じになっている。
　上記の条件で、パネル上部10μmの位置に測定対象物がある場合、パネル外部の空気の屈折率をｎ0＝１、パネル内部の屈折率をｎ＝１．５とすると、フォトダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３は、約57000μm2の面積の光を受光する。
　これに対して、図１２は、センサ用開口部２８の外側端部２８ｔを、フォトダイオードＤ１、Ｄ３の外側端部Ｄ１ｔ、Ｄ３ｔの内側へシフトさせない場合の構成例を示す断面図である。図１２に示す例では、センサ用開口部２８の外側端部２８ｔは、液晶パネルの厚さ方向の投影において、外側のフォトダイオードＤ１、Ｄ３の外側端部Ｄ１ｔ、Ｄ３ｔと略同じ位置にある。図１２に示す構成の場合、フォトダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３は、約63000μm2の面積の光を受光する。図１２中で示す点線Ｐ７は、各フォトダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３が取り込む光の範囲を示したものである。また楕円Ｑ７は、１つの光センサユニットが取り込む光の範囲を示している。１つのフォトダイオードが取り込む光の範囲より、１つの光センサユニットが取り込む光の範囲が広くなっている。なお、図１１に示すセンサ用開口部２８の外側端部２８ｔは、図１２に示すセンサ用開口部２８の外側端部２８ｔに比べて10μm内側へシフトしている。図１１に示す構成においては、図１２に示す構成に比べて、約10％の不必要な光を除去でき、解像度の向上が可能になる。
　上記例では、１つの光センサ部に、３つの受光部（フォトダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３）が含まれる場合を示したが、１つの光センサ部に含まれる受光部の個数をさらに増やしてもよいし、受光部を２つにしてもよい。
　また、上記例では、受光部が１つの方向に並ぶ例を示したが、受光部が並ぶ方向は１方向に限られない。受光部は、２以上の方向に並んで配置されていてもよい。この場合、それぞれの方向において、センサ用開口部の端部が、最も外側の受光部の外側端部に対して内側にシフトする構成とすることができる。
　上記の第１～第３の実施形態における受光部は、フォトダイオードに限られず、例えば、フォトトランジスタ等を光検出素子として用いることができる。また、本発明にかかる表示装置は液晶表示装置に限定されず、複数画素により画像を表示する任意の表示装置に適用可能である。
　本発明は、ＴＦＴ基板の画素領域内にセンサ回路を有する表示装置として、産業上利用可能である。

Claims (9)

  1. 　画像を表示する表示領域に複数の光センサ部が設けられた光センサ付きの表示装置であって、
    　各光センサ部は、
    　前記画像の表示面からの光の入射を可能にする複数のセンサ用開口部と、
    　前記複数のセンサ用開口部それぞれの下部に設けられ、前記センサ用開口部から入射した光を受光し電気信号に変換する複数の受光部とを備え、
    　前記複数のセンサ用開口部と前記複数の受光部は、少なくとも１方向に並んで配置されており、
    　前記複数のセンサ用開口部のうち、前記表示領域の外側に位置する前記センサ用開口部は、前記センサ用開口部の下部に設けられた前記受光部に対して前記表示領域の内側へずれた位置に設けられている、表示装置。
  2. 　前記受光部は、前記表示領域に設けられた複数の絵素のピッチに対応するピッチで少なくとも１方向に並んで配置され、
    　前記複数のセンサ用開口部は、前記複数の受光部のピッチより小さいピッチで並んで配置されている、請求項１に記載の表示装置。
  3. 　前記センサ用開口部は、前記表示領域に設けられた複数の絵素のピッチに対応するピッチで少なくとも１方向に並んで配置され、
    　前記受光部は、前記複数のセンサ用開口部のピッチより大きいピッチで並んで配置されている、請求項１に記載の表示装置。
  4. 　画像を表示する表示領域に複数の光センサ部が設けられた光センサ付きの表示装置であって、
    　各光センサ部は、
    　前記画像の表示面からの光の入射を可能にするセンサ用開口部と、
    　前記センサ用開口部の下部に設けられ、前記センサ用開口部から入射した光を受光し電気信号に変換する複数の受光部とを備え、
    　前記複数の受光部は少なくとも１方向に並んで配置されており、
    　前記センサ用開口部における前記複数の受光部が並ぶ方向での端部は、前記複数の受光部のうち、前記１方向において最も外側に位置する前記受光部における前記表示領域の外側の端部に対して前記表示領域の内側へずれた位置にある、表示装置。
  5. 　前記表示面と前記受光部との間に設けられた金属層を更に備えており、
    　前記センサ用開口部が、前記金属層に形成されている、請求項１～４のいずれか１項に記載の表示装置。
  6. 　前記表示面とは反対側に設けられる光源と、
    　前記受光部と前記光源との間に設けられ、前記光源の光が直接前記受光部へ到達するのを遮る遮蔽部とをさらに備える、請求項１～５のいずれか１項に記載の表示装置。
  7. 　画像表示のための光を出射する表示用光源と、
    　前記表示用光源が出射する光の帯域とは異なるセンサ用帯域の光を出射するセンサ用光源とをさらに備え、
    　前記センサ用開口部から前記受光部へ至る光路上に、前記センサ用帯域の光を通過させるフィルタを有する、請求項１～６のいずれか１項に記載の表示装置。
  8. 　画素回路が設けられる第１の基板と、
    　液晶層と、
    　前記液晶層を挟んで、前記第１の基板と対向する第２の基板とを備え、
    　前記受光部は、前記第１の基板に設けられている、請求項１～７のいずれか１項に記載の表示装置。
  9. 　画像を表示する表示領域に複数の光センサ部が設けられた光センサ付きの表示装置であって、
    　各光センサ部は、
    　前記画像の表示面からの光の入射を可能にする複数のセンサ用開口部と、
    　前記複数のセンサ用開口部のそれぞれの下部に設けられ、前記センサ用開口部から入射した光を受光し電気信号に変換する複数の受光部とを備え、
    　１つの前記光センサ部に含まれる前記複数の受光部は、前記表示面の同じ範囲の入射光を受光するように、前記複数のセンサ用開口部および前記複数の受光部が配置されている、表示装置。
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