CN103988119A

CN103988119A - 液晶显示装置

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Publication number: CN103988119A
Application number: CN201280060153.4A
Authority: CN
Inventors: 桧林保浩; 港浩一; 福吉健藏; 伊藤学
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2011-12-07
Filing date: 2012-10-04
Publication date: 2014-08-13
Anticipated expiration: 2032-10-04
Also published as: JP2013140323A; KR101552078B1; US20140267955A1; KR20140097559A; WO2013084577A1; TWI504987B; JP5360270B2; EP2790053B1; US9547191B2; TW201329578A; CN103988119B; EP2790053A1; EP2790053A4

Abstract

在实施方式的液晶显示装置(1)中，固体发光元件具备发出波长360nm～420nm之间的短波长光的第1发光元件和发出可见光的第2发光元件。液晶显示装置(1)的多个电极包括：导光电极(3c、3d)，驱动液晶层(6)中包含的液晶，以使得出射短波长光；以及像素电极(3a、3b)，驱动液晶层(6)中包含的液晶，以使得出射可见光。多个受光元件是具备透明沟道层的光电晶体管，该透明透光层含有镓、铟、锌、铪、锡、钇中的2种以上金属氧化物，具有俯视时与蓝滤光器(14B)重合的第1受光元件、以及俯视时与绿滤光器(14G)、红滤光器(14R)或黑矩阵(BM)重合的第2受光元件。

Description

液晶显示装置

技术领域

本发明的实施方式涉及具备受光元件的液晶显示装置。

背景技术

近年来，使用液晶显示装置的电子设备逐渐轻量化。例如，液晶显示装置在便携电话、移动PC等信息设备中使用。关于信息设备的操作，例如应用了用于通过手指或手写笔等对液晶显示画面进行直接输入的技术。

对液晶显示画面的直接输入方式包括外挂方式和内嵌方式，外挂方式指的是，在液晶面板的前表面设置具有传感功能的触摸面板，通过该触摸面板来接受输入，内嵌方式指的是，在液晶显示装置的阵列基板或对置基板上作为矩阵状配置的传感器形成传感功能，并内设于液晶单元。

作为在外挂方式中使用的技术，专利文献1(特开平10-171599号公报)公开了电阻膜方式、电磁感应方式、静电电容方式、光学式的触摸面板。但是，在液晶面板的表面配设触摸面板的外挂方式由于触摸面板的厚度和重量被加到液晶显示装置，因此成为厚度及重量增加的原因。此外，由于触摸面板的表面及触摸面板的内面的光反射，有时液晶显示品质下降。

与此相对，在液晶单元内设传感器的内嵌方式由于作为液晶显示装置不会增加液晶显示装置的厚度，显示品质不易下降，所以更为优选。作为具备传感功能的传感器，正在开发光传感器。

在信息设备所使用的液晶显示装置中，逐渐开始利用立体图像显示，例如对赋予了立体显示效果的按键显示中的触击感的需求、手指输入中的误动作防止等，技术需求增多。在手指输入中，有在液晶显示装置的表面外附触摸面板的方式。此外，为了轻量化，将光传感器内置于液晶面板并使用该光传感器的输入方式的开发在不断进行。内置该光传感器的液晶显示装置受到温度的影响及背光源的影响，为了防止手指输入的误动作，有时需要进行光传感器的补偿。

在将多晶硅或非晶硅作为沟道层的硅光电二极管中，由于环境温度等的变化而产生暗电流，有时会在观测数据中混入不是观测光的噪声。例如多晶硅或连续晶界硅等具备结晶的晶界的硅光电二极管的情况下，晶界的位置的偏差直接成为光电二极管特性的偏差，有时在液晶显示装置的画面内难以形成均质的多个光传感器。与该硅光电二极管相比，后述的氧化物半导体的光传感器的光电晶体管特性非常均质。

专利文献2(日本特开2002-335454号公报)和专利文献3(日本特开2007-18458号公报)公开了使用进行暗电流修正的光电二极管来进行运算修正的技术。这些专利文献2、3公开了通过摄像元件进行的暗电流修正技术，但是并未公开对显示装置应用氧化物半导体的光电晶体管时的稳定输入、以及对因反射光引起的噪声的处理技术。氧化物半导体的光电传感器不会产生硅系半导体的光电传感器所伴随的较大暗电流，不需要积极地进行暗电流修正。

专利文献4(WO2009/116205)公开了将受光元件用作触摸传感器的情况下，为了进行稳定的输入而从斜方向出射传感专用光的技术。但是，专利文献4没有公开因液晶单元内的反射光引起的噪声的处理技术，没有公开使用多个元件间的特性偏差较少且特性均质的氧化物半导体的受光元件，也没有公开使用信号补偿的受光元件而使得更稳定的输入技术。在专利文献4的技术中，传感专用光经由遮光层的狭缝始终朝向与观察者的方向不同的方向出射，但是由于来自黑矩阵的切缺部分的截面或TFT(薄膜晶体管)金属布线的漫反射、以及光的衍射等，传感专用光有时会进入观察者的眼睛而导致显示品质下降。此外，专利文献4并未公开根据液晶显示装置的使用目的(画质优先、安全性或手指输入等目的)而切换斜出射光的强度，也没有公开由于图像显示的明暗差(亮度差)而增长的反射光的信号偏差的减轻等。

近年来，被称为IGZO的氧化物半导体受到关注。与硅光电二极管相比，带隙高达2.5～3.5ev的氧化物半导体的暗电流极小，所以像上述硅光电二极管那样进行减去暗电流的补偿的必要性变低。此外，通过氧化物半导体形成了透明沟道层的光电晶体管，具备即使以大面积形成有多个、偏差也很少的均质特性。基于这样的观点，将氧化物半导体用作光传感器的技术开发在不断推进。

专利文献5(日本特开2010-186997号公报)和专利文献6(日本特开2011-118888号公报)公开了使用氧化物半导体的光传感器(受光元件)技术。专利文献5公开了主要应用在将有机物用作发光层的显示器中的光传感器技术。专利文献6涉及显示装置，该显示装置除了作为区域传感器的光传感器，还具备位置检测用的光传感器。在专利文献5及专利文献6中并未公开用于出射倾斜光的液晶驱动技术。

发明内容

发明所要解决的课题

本发明是鉴于以上情况而做出的，其目的在于提供一种受光元件的检测结果高精度且稳定的液晶显示装置。

用于解决课题的手段

在第1方式中，液晶显示装置包括：阵列基板、对置基板、液晶面板、背光单元。阵列基板具备：多个受光元件、多个电极、以及与该多个电极电连接的至少一个液晶驱动元件。对置基板具备：黑矩阵，与多个像素或子像素对应，形成在俯视时被划分为矩阵状的多个像素开口部；以及彩色滤光器层，包括与多个像素开口部对应的蓝滤光器、绿滤光器、红滤光器。背光单元具备使阵列基板和对置基板隔着液晶层相互对置的构造。背光单元设置在液晶面板的背面侧，包括固体发光元件。固体发光元件包括发出波长360nm～420nm之间的短波长光的第1发光元件、以及发出可见光的第2发光元件。多个电极包括：导光电极，驱动液晶层中含有的液晶，以使得出射短波长光；以及像素电极，驱动液晶层中含有的液晶，以使得出射可见光。多个受光元件是具备透明沟道层的光电晶体管，该透明沟道层含有镓、铟、锌、铪、锡、钇中的2种以上金属氧化物，多个受光元件包括在俯视时与蓝滤光器重合的第1受光元件、以及在俯视时与绿滤光器、红滤光器或黑矩阵重合的第2受光元件。

发明效果

在本发明的方式中，能够使液晶显示装置中具备的受光元件的检测结果高精度且稳定化。

附图说明

图1是表示第1实施方式的液晶显示装置的一例的局部俯视图。

图2是表示第1实施方式的液晶显示装置的一例的局部截面图。

图3是表示第1实施方式的液晶显示装置的子像素的排列状态的一例的俯视图。

图4是表示第1实施方式的液晶显示装置的受光元件的配置的一例的的截面图。

图5是表示第1实施方式的液晶显示装置的一例的截面图。

图6是表示仅对第1实施方式的液晶显示装置的第1像素电极施加了液晶驱动电压的状态的一例的局部截面图。

图7是表示仅对第1实施方式的液晶显示装置的第2像素电极施加了液晶驱动电压的状态的一例的局部截面图。

图8是表示对第1实施方式的液晶显示装置的导光电极施加了液晶驱动电压的状态的一例的局部截面图。

图9是表示仅对第2实施方式的液晶显示装置的第1像素电极施加了液晶驱动电压的状态的一例的局部截面图。

图10是表示仅对第2实施方式的液晶显示装置的第2像素电极施加了液晶驱动电压的状态的一例的局部截面图。

图11是表示对第2实施方式的液晶显示装置的像素电极的双方施加了液晶驱动电压的状态的一例的局部截面图。

图12是表示第3实施方式的液晶显示装置的一例的局部俯视图。

图13是表示第3实施方式的液晶显示装置的一例的局部截面图。

图14是表示仅对第3实施方式的液晶显示装置的第1像素电极施加了液晶驱动电压的状态的一例的局部截面图。

图15是表示仅对第3实施方式的液晶显示装置的第2像素电极施加了液晶驱动电压的状态的一例的局部截面图。

图16是表示仅对第3实施方式的液晶显示装置的第1导光电极施加了液晶驱动电压的状态的一例的局部截面图。

图17是表示仅对第3实施方式的液晶显示装置的第2导光电极施加了液晶驱动电压的状态的一例的局部截面图。

图18是表示第4实施方式的液晶显示装置的一例的局部截面图。

图19是表示第5实施方式的子像素的平面形状与像素电极及导光电极的形状之间的关系的第1例的俯视图。

图20是表示第5实施方式的子像素的平面形状与像素电极及导光电极的形状之间的关系的第2例的俯视图。

图21是表示第5实施方式的子像素的平面形状与像素电极及导光电极的形状之间的关系的第3例的俯视图。

具体实施方式

以下参照附图说明本发明的实施方式。另外，在以下的说明中，对于相同或实质上相同的功能及构造要素赋予相同符号，根据需要进行说明。

在各实施方式中，仅说明特征性的部分，对于与通常的液晶显示装置的构造要素没有实质差异的部分省略说明。

在各实施方式中，液晶显示装置的单个颜色的显示单位是1个子像素或1个像素。

在各实施方式中，以液晶具有负的介电常数各向异性的垂直取向的液晶的情况为代表例进行说明，但是也能够应用具有正的介电常数各向异性的水平取向的液晶等。液晶驱动电压施加时的液晶分子的旋转方向(动作方向)可以与基板面平行，也可以是沿垂直方向立起的方向。液晶驱动电压对液晶分子施加的电压的方向可以是水平，也可以2维或3维地倾斜，还可以是垂直方向。

各实施方式中的共同的代表性特征为：

(A)液晶显示装置在背光单元中除了具备发出可见波长域的可见光的光源之外，还具备发出波长360nm～420nm的照明光的短波长固体发光元件；

(B)来自短波长固体发光元件的发光作为用于对接近液晶画面的手指或手写笔等输入指示体进行照明的照明光使用；

(C)将氧化物半导体作为透明沟道层的多个受光元件配设在阵列基板上，与短波长固体发光元件的发光同步地检测相对于输入指示体离液晶画面而言的距离及位置、移动的速度等；

(D)受光元件在俯视时配设在与短波长的光透射率高的蓝滤光器重合的位置。

在各实施方式中详细描述的像素电极和导光电极可以兼具两者的功能而作为同一电极使用。另一方面，被施加用于灰度显示的各种电压的像素电极和被施加用于以特定电平(也可以是多个电平)出射照明光的特定电压的导光电极，可以分别以单独的构造配设于一个子像素或像素。在第1实施方式中说明通过不同的液晶驱动元件来驱动像素电极和导光电极的例子，在第2实施方式中说明将像素电极和导光电极设为一体构造的例子。

(第1实施方式)

在本实施方式中，通过不同的液晶驱动元件分别驱动像素电极和导光电极。该不同的液晶驱动元件的驱动定时也可以重合。作为液晶驱动元件，例如能够使用TFT。

对导光电极施加用于出射短波长光(照明光)的液晶驱动电压，该短波长光是用于对输入指示体进行照明的光。受光元件接受该短波长光而感应时，在液晶显示画面整体对各个导光电极均匀地施加相同的电压。但是，对各导光电极施加的相同电压如后述那样，根据出射光的强度切换而能够设定为多个电平。该导光电极的特征与为了进行灰度显示而在各种定时被施加各种驱动电压的像素电极不同。在后述的第2实施方式的、兼作导光电极和像素电极的构造中，优选使发出波长360nm～420nm的短波长光的短波长固体发光元件和发光元件可见光的光源(例如发出红/绿/蓝的光的LED等可见光固体发光元件)分别在不同的定时发光。

在本实施方式中，说明如下的液晶显示装置：作为光传感器的一例而具备受光元件，从该受光元件的观测值将基于液晶面板内的反射光的噪声除去，能够得到高精度、均质且稳定化的观测值，能够进行3维图像显示(立体显示)或2维图像显示。

在本实施方式中，主要说明受光元件、出射照明光的单元构造、导光电极、以及附随于该导光电极的液晶动作、附随于像素电极的3维图像显示。

图1是表示本实施方式的液晶显示装置的一例的局部俯视图。该图1表示本实施方式的液晶显示装置1的俯视时的状态(从观察者侧观察的状态)。

图2是表示本实施方式的液晶显示装置1的一例的局部截面图。该图2是图1的A-A’截面。图2表示与液晶显示装置1中配设的蓝滤光器14B等彩色滤光器、梳齿状或条纹状的像素电极3a、3b及导光电极3c、3d的长轴方向垂直的截面。在图2中，未图示垂直取向膜、偏振板、相位差板、以及图1所示的受光元件2a、2b。如后述那样，本实施方式的液晶显示装置1能够在3维图像显示和通常的2维图像显示之间切换。

图3是表示本实施方式的液晶显示装置1的子像素的排列状态的一例的俯视图。

图4是表示本实施方式的液晶显示装置1的第1受光元件2a、第2受光元件2b的配置的一例的截面图。该图4是图1的B-B’截面，表示与液晶显示装置1中配设的彩色滤光器层14中包含的例如蓝滤光器14B的长边方向垂直的截面。在该图4中，省略了垂直取向膜、偏振板、相位差板。对于以下的其他截面图也同样。

图5是表示本实施方式的液晶显示装置1的一例的截面图。

本实施方式的液晶显示装置1具备构成为使阵列基板4与对置基板5隔着液晶层6而对置的液晶面板7、光控制元件31以及背光单元30。

阵列基板4具备：透明基板8、遮光膜9、绝缘层10a、多个受光元件2a、2b、绝缘层10b、共用电极11a～11d、绝缘层10c、图像显示用的像素电极3a、3b、短波长光控制用的导光电极3c、3d、图像显示用的液晶驱动元件12a、12b、短波长光控制用的液晶驱动元件12c。

图6所示的遮光膜9例如形成于玻璃等透明基板8的一个面。

绝缘层10a形成在形成有遮光膜9的透明基板8上。遮光膜9例如由与TFT的栅极布线或源极布线相同的金属薄膜形成。

受光元件2a、2b形成在绝缘层10a之上。受光元件2a检测从黑矩阵BM的像素开口部AP1中配设的蓝滤光器14经过的光，但是有时在液晶面板7内反射的光也被该受光元件2a检测到。受光元件2a在俯视时与像素开口部AP1和遮光膜9重合，在截面的垂直方向，以夹在像素开口部AP1和遮光膜17之间的状态设置。遮光膜9能够作为后述的底栅构造的晶体管的栅极电极。受光元件2a的灵敏度区域例如是360nm～420nm的波长区域，更优选为与短波长固体发光元件35a、35b的发光峰值相当的灵敏度区域。例如，短波长固体发光元件35a、35b的发光峰值波长为390nm的情况下，受光元件2a在390nm附近具有受光灵敏度的峰值。例如，彩色滤光器层14中包含的蓝滤光器14B形成为，在385nm波长具有20％以上的透射率，在390nm波长具有30％以上的透射率，在400nm波长具有50％以上的透射率。受光元件2b检测在液晶面板7内反射的光。例如，作为由受光元件2b检测到的光，有来自对置基板5侧的各种界面的反射光和来自对置基板5与液晶层6的界面的反射光等。受光元件2b在俯视时与黑矩阵BM的框部BM1和遮光膜9重合，在截面的垂直方向上，以夹在黑矩阵BM的框部BM1和遮光膜9之间的状态配设。受光元件2b是信号补偿用的受光元件。

作为多个受光元件2a、2b及液晶驱动元件12a～12c的晶体管，例如使用具备透明沟道层的光电晶体管，该透明沟道层含有镓(Ga)、铟(In)、锌(Zn)、铪(Hf)、锡(Sn)、钇(Y)中的2种以上的金属氧化物。通过用2种以上或3种以上的复合氧化物形成透明沟道层，使透明沟道层非晶质化。由此，能够使具备复合氧化物层的二极管及晶体管各自的电特性均质化。另外，在透明沟道层形成后或透明沟道层的图案形成后，进行180℃～400℃的范围内的热处理，能够使该复合氧化物结晶化。通过使透明沟道层结晶化，能够使所述光电晶体管及形成于同一基板的晶体管的电特性更加稳定化。利用激光退火来对多个受光元件的一部分实施所述热处理，从而能够形成受光特性不同的受光元件。

受光元件2a、2b例如相对于相互邻接的像素或子像素而配设。例如可以将受光元件2a和受光元件2b串联连接，并进行这2个受光元件的信号的差分处理。例如也可以另行使晶体管与受光元件2a邻接，配设与该晶体管的漏电极和源电极连接的放大电路。

绝缘层10b形成在多个受光元件2a、2b及液晶驱动元件12a～12c之上。

共用电极11a～11d形成在绝缘层10b之上。

图像显示用的像素电极3a、3b及短波长光控制用的导光电极3c、3d形成在绝缘层10c之上。

图像显示用的液晶驱动元件12a、12b与图像显示用的像素电极3a、3b电连接。

短波长光控制用的液晶驱动元件12c与短波长控制用的导光电极3c、3d电连接。

作为图像显示用的液晶驱动元件12a、12b和短波长光控制用的液晶驱动元件12c，例如使用以氧化物半导体为沟道层的TFT。

在阵列基板4中，透明基板8的另一面侧成为液晶面板7的背面侧，像素电极3a、3b及导光电极3c、3d的形成侧隔着未图示的取向膜成为液晶层6侧。

设为液晶层6中包含的液晶例如为初始垂直取向。另外，液晶显示装置1可以是使用初始垂直取向的液晶的VA液晶方式，也可以是使用初始水平取向的液晶的ECB方式。以下作为VA液晶说明介电常数各向异性为负的液晶，但是也可以使用介电常数各向异性为正的液晶。作为VA液晶也能够使用介电常数各向异性为正的液晶。

液晶层6使用垂直取向液晶。因此，液晶层6的取向相对于基板面基本上垂直。液晶分子L1～L14相对于对置基板5及阵列基板4的表面垂直地取向。在本实施方式中，通过产生相对于基板倾斜的电场，能够省略对未图示的垂直取向膜进行光取向及研磨等的取向处理。在使用斜电场的本实施方式中，不需要以往的VA方式中必需的89度等严格的预倾角控制，能够使用例如90度等简单的初始垂直取向的液晶。另外，预倾角指的是未施加液晶驱动电压时的对置基板5或阵列基板4的表面与液晶分子的长轴所成的角度。

在本实施方式中，作为液晶的材料，能够使用在分子构造内含有氟原子的液晶材料(以下称为氟系液晶)。氟系液晶的介电常数较低，所以能够减少离子性杂质的混入，能够防止杂质导致的电压保持率的下降等性能劣化，能够抑制显示不均质的发生。

图2中未示出的偏振板例如能够通过正交尼科耳棱镜设置为常黑。或者，如果使2张偏振板的光轴平行而设为常白，则能够使来自后述的短波长固体发光元件的出射光在未施加液晶驱动电压时也能够从液晶面板面出射，容易充分利用为手指或手写笔等的照明光。

对置基板5具备：透明基板13、黑矩阵BM、彩色滤光器层14、透明树脂层(保护层)15、作为共用电极的对置电极16a～16d。在透明基板13的一个面上形成有被黑矩阵BM划分的蓝滤光器14B、红滤光器14R、绿滤光器14G。在包括这些蓝滤光器14B、红滤光器14R、绿滤光器14G的彩色滤光器层14上具备透明树脂层15。在透明树脂层15之上形成有对置电极16a～16d。在对置基板5中，透明基板13的另一面(在图示中为透明基板22的上部侧)成为观察者侧，对置电极16a～16d侧隔着未图示的取向膜成为液晶层6侧。

黑矩阵BM以与多个像素或子像素对应地形成在俯视时被划分为矩阵状的多个像素开口部AP1的方式，形成在透明基板13的一个面上。在本实施方式中，黑矩阵BM以像素或子像素为单位，具备形成像素开口部AP1的框部BM1中的平行的2个长边部和将该像素开口部AP1二分割的垂直方向的中央部BM2。中央部BM2也可以省略。

在本实施方式中，图2的截面所示的对置基板13的对置电极16a～16d相对于子像素的中心轴C以线对称配置。

在本实施方式中，图2的截面中示出的阵列基板4的像素电极3a、3b、导光电极3c、3d、共用电极11a～11d相对于子像素的中心轴C以线对称配置。

运算部17将从受光元件2a的观测值中减去受光元件2b的观测值而得的值，计算为补偿观测值(实测补偿值)。换言之，从受光元件2a的观测值中减去受光元件2b的观测值，求出受光元件2a的修正后的观测值。

在本实施方式中，相对于子像素，具备2个以上的液晶驱动元件12a～12c、与该2个以上的液晶驱动元件12a～12c分别对应的像素电极3a、像素电极3b、导光电极3c、3d。更具体地说，在截面图中，为了进行应当向观察者提供的图像显示用的可见光的透射控制，液晶驱动元件12a、12b与对像素开口部AP1下方的液晶L3～L12进行驱动的像素电极3a、3b电连接。在截面图中，液晶驱动元件12c与对液晶分子L1、L2、L13、L14进行驱动的导光电极3c、3d电连接。在本实施方式中，导光电极3c、3d由共用的液晶驱动元件12C来驱动，但是导光电极3c、3d也可以由不同的液晶驱动元件来驱动。

在图3中，显示元件扫描部18、传感器扫描部19、显示元件驱动部20、传感器读取部21与液晶面板7电连接。包含光源的背光单元30配设在液晶面板7的背面侧，但是在该图3中省略了图示。背光单元30的例如LED等固体发光元件32a、32b、35a、35b例如沿着液晶面板7的两侧边部排列。另外，详细情况在后述的实施方式中说明，作为固体发光元件的设置形态，例如也可以是红/绿/蓝等可见域的发光元件列在背光单元的两端排列，而短波长固体发光元件列同样地在背光单元的两端排列。短波长固体发光元件也可以使用不同波长的固体发光元件而排列为2列。这样的背光单元的固体发光元件除了液晶面板7的两侧边的端部之外，也可以配置在液晶面板7的上边的端部及液晶面板7的下边的端部。沿着液晶面板7的4个边排列的可见光的固体发光元件也可以通过局部调光法(local dimming)与显示内容进行匹配，调整各自的发光强度。由此，能够提高液晶显示的对比度。

可见光的固体发光元件32a、32b对应于2维图像显示或3维图像显示等的图像、或者对应于上述那样的局部调光法，调整发光的定时及发光强度。由此，液晶显示画面根据显示内容而在不同的显示部分成为明亮度及颜色不同的状态。从这样的液晶显示画面出射的可见光的强度根据显示部分、灰度显示等级、显示定时等较大地不同。因此，希望避免将从液晶显示画面出射的可见光用作对手指或手写笔等输入指示体的照明光。使用变动较大的可见光来检测输入指示体的情况下，有时难以正确地检测输入指示体的2维位置、距离显示面的高度、以及移动速度。使用了液晶显示装置的环境光(外部光)的输入指示体的检测也是，由于环境光的变动较大，有时难以进行高精度的检测。

在此，在本实施方式中，背光单元30除了可见光的固体发光元件32a、32b之外还具备短波长光的固体发光元件35a、35b，并且通过能够接受短波长光的受光元件2a来检测短波长光的来自输入指示体的反射光。进而，在本实施方式中，同步控制部36将可见光的固体发光元件32a、32b的发光定时和短波长光的固体发光元件35a、35b的发光定时设为不同的定时，使短波长的固体发光元件35a、35b的发光定时和受光元件2a的受光定时同步，进行更高精度的输入指示体的检测。

本实施方式中应用的短波长光的波长例如为360nm～420nm的范围。

蓝滤光器14B的透射率峰值大约为430nm～460nm的范围，所以在本实施方式中，设短波长的固体发光元件35a、35b的发光峰值是比430nm更短波长的420nm以下。考虑到人眼的感知度在比420nm更短波长的区域内也急剧下降而视觉辨认困难、以及由后面详述的氧化物半导体形成透明沟道层的光电晶体管的光的变换效率在比420nm更短的波长时变高，将本实施方式中应用的短波长光的波长上限设为420nm。

作为蓝滤光器14B的蓝色料，例如使用将作为有机颜料的C.I.PigmentBlue15：6的蓝颜料和C.I.Pigment Violet23的紫颜料混合而成的色料。使用了这些颜料的蓝滤光器14B在波长360nm～420nm的范围内有光透射，但是360nm以下的短波长的光几乎不透射。此外，贴附在液晶面板7的表面或背面而使用的偏振板及低反射片材等有机片材，具备将360nm以下的短波长、即紫外线截断或吸收的特性。此外，固体发光元件35a、35b在比360nm更长的波长侧成为高的发光效率，能够减少液晶显示装置1的耗电。考虑到上述特征，本实施方式中应用的光的波长下限设为360nm。

作为本实施方式的短波长的固体发光元件35a、35b，使用氮化铝镓系发光二极管、钻石系发光二极管、氧化锌系发光二极管、氮化镓系发光二极管。在氮化镓系二极管(被称为GaN系蓝色发光二极管)中也是，更优选在发光二极管的活性层中作为掺杂剂添加了铟的InGaN系发光二极管。通过调整In的组分，能够将发光峰值在360nm～420nm的范围内调整。例如，发光峰值385nm的InGaN系发光二极管作为能够进行表面安装的小尺寸的芯片市售。

作为本实施方式的受光元件2、2b，例如使用具备透明沟道层的光电晶体管，该透明沟道层如上述那样含有镓(Ga)、铟(In)、锌(Zn)、铪(Hf)、锡(Sn)、钇(Y)中的2种以上的金属氧化物。在作为氧化物半导体的这些复合金属氧化物的透明沟道层中，通过形成杂质能级(impuritylevel)，能够缩小其带隙，能够使受光元件2、2b的灵敏度域向长波长侧的可见域偏移。此外，通过用2种以上或3种以上的复合金属氧化物形成透明沟道层，能够使透明沟道层非晶质化，能够使具备该透明沟道层的二极管或晶体管的电特性均质化。

图1所示的蓝子像素、红子像素、绿子像素包含显示区域22和传感器区域23。在本实施方式中，将子像素设为最小显示单位，但是也可以将像素设为最小显示单位。例如，像素可以包含至少1个红子像素、至少1个蓝子像素、至少1个绿子像素。

在图1的局部俯视图及图4的局部截面图中，示出了受光元件2a、2b。受光元件2a、2b设置在传感器区域23。在传感器区域23中，例如具备进行受光元件2a、2b的信号处理的晶体管或二极管、进行受光数据的蓄积的电容器、进行减法处理的运算部17、发布受光元件2a、2b的重置信号的信号线等。进行信号处理的晶体管也可以在包含蓝子像素、红子像素、绿子像素的一个像素的传感器区域具备多个。对于受光元件2a、2b的输出值，通过应用进行信号处理的晶体管或二极管等，能够实现输出值的快速处理，能够通过输入指示体进行高速的输入操作。液晶驱动元件12a～12c可以形成在显示区域22，也可以形成在传感器区域23。液晶驱动元件12a～12c与未图示的栅极线、源极线等金属薄膜的布线电连接。

如图4所示，在受光元件2a的上部配置有蓝滤光器14B，在受光元件2a的下部配置有遮光膜9。在受光元件2b的上部配置有黑矩阵BM，在受光元件2b的下部配置有遮光膜9。通过在作为遮光图案的黑矩阵BM和遮光膜9之间配置受光元件2b，能够防止从液晶显示装置1的正面的法线方向向受光元件2b的光的入射、以及从位于液晶面板7背面的背光单元30向受光元件2b的光的直接入射。使用受光元件2b来除去液晶单元内产生的反射噪声，以得到正确的受光值。受光元件2b为了进行信号补偿而被使用。遮光膜9也可以用与栅极电极相同的材料通过同一工序形成。另外，在图4中，省略了受光元件2a、2b分别具备的源电极、漏电极的图示。

液晶显示装置1的显示内容的较亮的显示和较暗的显示等在其画面部位产生差异。此外，来自背光单元30的光在对置基板5的彩色滤光器层14、透明基板13的一个面、偏振膜等各种界面处部分地反射，作为反射光入射到受光元件2a、2b。该反射光成为受光强度的噪声。将光笔或激光等光输入设备作为输入指示体使用的情况下也同样，再反射光成为噪声。

为了将这样的基于反射光或再反射光引起的噪声除去而获得高精度的观测值，运算部18从受光元件2a的观测值(受光强度)中减去受光元件2b的观测值。由此，实现了噪声补偿。该信号补偿还能够一并进行基于将氧化物半导体作为透明沟道层的受光元件2a、2b的观测值的微小偏差、暗电流、温度而产生的噪声的补偿，能够得到极高精度的观测值。通过从受光元件2a的观测值(受光强度)中减去受光元件2b的观测值而进行的补偿，具有能够测定阳光等环境光成分中包含的紫外线的强度的优点。环境光成分的紫外线强度测定值例如能够用于防止日晒。

关于在明亮的显示和较暗的显示等在其画面的显示部分具有差异的受光元件之间进行补偿运算有时由于反射光或再反射光导致的噪声量较大地不同而并不优选。在使用光笔或激光等光输入设备的情况下也同样，在被光照射的部分的受光元件和未被光照射的部分的受光元件之间，噪声的电平较大地不同。因此，在本实施方式中，补偿运算通过邻接的受光元件2a、2b的观测值的相减来进行。

切换部24例如通过变更向导光电极11c、11d施加的电压的大小等方法来切换出射的短波长光的强度。

在由运算部17求出的补偿观测值表示有输入指示体接近了液晶显示画面的情况下，切换部24经由液晶驱动元件12c向导光电极11c、11d施加高的电压，能够自动提高短波长光出射的强度。通过提高短波长光出射强度，使得从液晶显示画面到输入指示体的距离即使分离例如7mm左右也能够识别输入指示体，在液晶画面上的3D按键显示中容易成为具有触击感的输入。例如，输入指示体的识别中，设定将运算部17补偿运算后的补偿观测值划分的2级别或多级别的大小不同的分区，检测属于各个分区的补偿观测值的数量(例如与液晶显示画面上的手指的面积相当)、或者属于各个分区的补偿观测值的数量的变化速度及其位置等。通过该检测，能够大致地识别液晶显示画面与输入指示体的距离及移动。

例如，也可以是，液晶显示装置1的切换部24具备指示受理部，也可以是，液晶显示装置1在画面上显示切换请求受理部并受理切换指示。切换部24按照输入的切换指示，切换短波长光的出射强度。例如，切换部24实现如下的模式中由观察者指定的模式，该模式为：不出射短波长光的“显示优先模式”、出射短波长光而用于手指输入的“手指操作模式”、以及用于防止第三者观看的“安全性模式”。在切换部24选择了“手指操作模式”的情况下，出射强度较大的短波长光。出射的短波长光的强度如上述那样，基于对导光电极3c、3d施加的液晶驱动电压来控制。“安全性模式”在后述的具有狭缝开口部的第3实施方式中使用。

在图4的B-B’截面的例子中，在与对置基板5侧的液晶层6接触的透明树脂层15的表面，不层叠作为透明导电膜的对置电极16a～16d。例如，透明导电膜(ITO)通常使用铟和锡的混合氧化物来形成。作为对置基板5侧的部件的彩色滤光器层14、透明树脂层15、透明基板13等的折射率大约为1.5～1.6的范围，而透明导电膜的折射率具有1.8～1.9的较高的折射率。因此，在对置基板5中，如果相对于透明树脂层15层叠有例如对置电极16a～16d等透明导电膜，则受光元件2a、2b的观测值中加入来自透明导电膜的反射光的观测值的量变多。但是，在本实施方式中，在与受光元件2a、2b对置的对置基板5的位置不形成透明导电膜，所以能够减少反射光导致的噪声。如本实施方式这样，使用高折射率材料的透明导电膜的表面反射较多，所以优选仅在显示区域22的必要部分形成。

图5是表示本实施方式的液晶显示装置1的一例的截面图。在该图5中，例示了液晶显示装置1中配设的液晶面板7、光控制元件31和背光单元30的配置关系。

背光单元30在液晶面板7的背面的两侧部或液晶面板7的背面排列着LED等固体发光元件32a、32b、35a、35b。固体发光元件由分别排列着多个短波长固体发光元件35a、35b和多个可见光固体发光元件32a、32b的LED阵列构成。

光控制元件31设置在液晶面板7的背面侧和背光单元30之间，对出射光赋予方向性，以便不易进入观察者(使用者)的眼睛，防止第三者的观看。光控制元件31例如使用甲基丙烯酸树脂等生成。光控制元件31具有棱镜片33和透镜片34以相互背靠的状态一体化的构造。换言之，光控制元件31是将透镜片34和棱镜片33正反面一体化的树脂片。

棱镜片33是通过将多个三角柱状棱镜以该三角柱状棱镜的侧面的长边方向(长度方向、棱线方向或轴方向)平行、且截面的三角形朝向同一方向的方式排列而形成的。

透镜片34是通过将多个半圆柱状透镜以该半圆柱状透镜的侧面的长边方向平行、且截面的半圆的圆弧朝向同一方向的方式排列而形成的。

在俯视时，对半圆柱状透镜或三角柱状棱镜的长边方向与液晶显示装置1的像素排列方向之间赋予角度θ1，从而能够减少3维图像显示中的波纹。关于波纹的缓和，θ1越接近45度越能得到好的效果。但是，θ1为45度的情况下，有时会与偏振板或相位差的光轴发生干涉，所以优选将θ1设为比45度小的角度。考虑偏振板和液晶面板7的校准误差(±2°)，角度θ1的最大值优选为43度以下。在3维图像显示中，θ1接近于零时，低频的较大波纹显著，作为明暗或色斑容易被看到。因此，为了缓和波纹，优选将三角柱状棱镜的长边方向与液晶显示装置1的像素排列所成的角度θ1设为大于3度。

通过截面形状为等腰三角形的三角柱状棱镜的前端的角度，能够设定光相对于液晶面板7的法线方向的出射角(配光角)。另外，作为光控制元件31，也可以使用角度θ1不同的2个以上棱镜片。

例如，通过使背光单元30的可见光固体发光元件32a、32b与液晶显示装置1的液晶动作同步地交替发光，由此实现3维图像显示。

例如，同步控制部36使背光单元30的短波长固体发光元件35a、35b与液晶显示装置1的受光元件2a、2b及导光电极3c、3d同步地发光，由此实现输入指示体的识别。

另外，背光单元30可以还具备扩散板、导光板、偏振分离膜、递归反射偏振元件等。也可以在液晶面板7的正背面粘贴偏振板、相位差板等。

也可以是，背光单元30中，作为多个可见光固体发光元件32a、32b，例如具备在发光波长域包含红、绿、蓝这3个波长的多个白色LED。也可以是，作为可见光固体发光元件32a、32b，使用将GaN系蓝色LED和YAG系荧光物质组合而成的模拟白色LED。在使用模拟白色LED的情况下，为了提高显色性，可以将具有红色LED等1色以上的主要峰值的LED组合使用。作为可见光固体发光元件32a、32b，例如也可以使用将蓝色LED与红/绿色荧光体组合而成的光源。

即使不使用彩色滤光器层14，通过作为光源使用分别单独地发光为红色、绿色、蓝色的固体发光元件，与液晶驱动同步地进行场序(时间分割)的发光，也能够实现彩色显示。

同步控制部36使位于背光单元30的两端的可见光固体发光元件32a、32b与液晶显示同步地交替发光，使光分别入射到观察者的右眼和左眼。由此，实现3维图像显示。

另外，通过向液晶显示装置1的像素电极3a、3b同时施加液晶驱动电压，并且使上述可见光固体发光元件32a、32b同时发光，能够进行明亮且视场角大的2维图像显示。在本实施方式中，能够切换3维图像显示和2维图像显示。此外，在本实施方式中，能够获得不会损失3维图像显示的析像度、能够以2维图像显示的高画质来显示3维图像的较大优点。

在本实施方式中，能够抑制观察显示画面的观察者受到短波长光的影响。通过使用本实施方式的光控制元件31，能够实现高品质的3维图像显示。

以下使用图6～图8说明通过对置基板5和阵列基板4进行的液晶驱动、以及通过该液晶驱动出射的光。

图6是表示仅向本实施方式的液晶显示装置1的第1像素电极3a施加了液晶驱动电压的状态的一例的局部截面图。

液晶显示装置1的液晶分子L1～L14具备负的介电常数各向异性。液晶分子L1～L14的长轴方向在驱动电压施加前为垂直，但是在通过液晶驱动元件12a向像素电极3a施加电压后，液晶分子L1～L14中的若干个(在图6中为液晶分子L4～L10)倾斜。图6示出了仅向图像电极3a施加了驱动电压的情况的液晶的驱动状态的例子。

液晶分子L4～L9朝向与电力线垂直的方向倾倒。出射光D1穿过液晶的产生了倾斜的部分而例如向观察者的一只眼睛(例如右眼)方向出射。液晶分子L4由于在像素电极3a的端部和共用电极11a之间形成的强电场，比其他液晶分子更早地开始倾倒。该液晶分子L4的动作成为液晶动作的触发，提高液晶的响应性。

图7是表示仅向本实施方式的液晶显示装置1的第2像素电极3b施加了液晶驱动电压的状态的一例的局部截面图。

通过液晶驱动元件12b向像素电极3b施加液晶驱动电压时，液晶分子L1～L14的若干个(在图7中为液晶分子L5～L11)朝向与电力线垂直的方向倾倒。出射光D2穿过液晶的发生了倾斜的部分而例如向观察者的另一只眼睛(例如左眼)方向出射。液晶分子L11由于在像素电极3b的端部和共用电极11b之间形成的强电场，比其他液晶分子更早地开始倾倒。该液晶分子L11的动作成为液晶动作的触发，提高液晶的响应性。

图6及图7表示用于切换3维图像显示所需的右眼及左眼用的出射光的、像素电极和液晶分子的动作。在2维图像显示的情况下，同时驱动像素电极3a、3b即可。此外，在仅用于2维图像显示的液晶显示装置中，也可以取代2个液晶驱动元件12a、12b，将1个液晶驱动元件与像素电极3a、3b电连接。

图8是表示向本实施方式的液晶显示装置1的导光电极3c、3d施加了液晶驱动电压的状态的一例的局部截面图。

向导光电极3c、3d施加液晶驱动电压时，液晶分子L1～L14朝向与电力线垂直的方向倾倒。短波长光D3透射彩色滤光器层14及未图示的偏振板而出射到外部。从短波长的固体发光元件35a、35b发出的短波长光D3向手指等输入指示体照明，其反射光被受光元件2a、2b接受。然后，从受光元件2a的观测值中减去受光元件2b的观测值而求出补偿观测值，从而实现高精度且稳定的输入操作的识别。同步控制部36通过使受光元件2a、2b的传感定时和短波长的固体发光元件35a、35b的发光定时同步，能够在液晶显示画面上的手指操作时进行稳定的手指识别。同步控制部36在与该受光元件2a、2b的传感定时相同的定时向导光电极3c、3d施加液晶驱动电压，由此，从液晶画面出射短波长光D3。

在以上说明的本实施方式中，通过从受光元件2a的观测值除去基于液晶面板7内的反射光产生的噪声，能够得到高精度、均质且稳定化的补偿观测值，能够高精度地进行输入指示体的操作的识别。在本实施方式中，能够进行3维图像显示或2维图像显示。在本实施方式中，通过使用短波长光，能够降低向输入指示体照明的短波长光的视觉灵敏度，观察者能够观察图像显示用的可见光。

在本实施方式中，分别形成像素电极3a、像素电极3b和导光电极3c、3d，并通过分别不同的液晶驱动元件12a、12b及液晶驱动元件12c进行驱动。在本实施方式中，能够使像素电极3a、像素电极3b和导光电极3c、3d电气地独立而施加不同的电压，向像素电极3a、3b的驱动电压施加定时和用于使受光元件2a、2b感应的向导光电极3c、3d的驱动电压施加定时也可以重复。在本实施方式中，作为液晶驱动元件，使用具有含有金属氧化物的透明沟道层的晶体管(氧化物半导体TFT)，该氧化物半导体TFT能够比使用了非晶硅或多晶硅的晶体管更小地形成。通过使用小的晶体管，能够提高像素的开口率，进行更明亮的立体图像显示。此外，即使不使用彩色滤光器，通过在背光单元配设分别单独地发光为红色、绿色、蓝色的发光元件列，与液晶驱动同步地进行场序(时间分割)的发光，也能够进行彩色的立体图像显示。

此外，也可以具备用于进行如下处理的控制部，该控制部基于观察者(使用者)进行的调整3维图像显示效果的操作，调整来自发出可见光的发光元件列的出射光角度。该控制部根据观察者的位置或观察者的两眼间距来调整从液晶显示面的出射光角度θ，使3维图像显示效果最优化。该出射光角度θ的调整可以如下进行：在本发明人提出的液晶显示装置的例如框体的一部分具备红外线发光元件和红外线传感器，检测观察者的位置，并基于该位置信息来调整从发光元件列的出射光角度。更优选为，取代该红外线发光元件和红外线传感器，使用CCD或CMOS这样的摄像器件来识别观察者的眼睛位置。此外，也可以使用CCD或CMOS这样的摄像器件来识别观察者的动作，并反映到液晶显示中。

以上的第1实施方式中使用的光控制元件及具备该光控制元件的液晶显示装置，也可以具备以下的特征。

液晶显示装置具备液晶面板和背光单元。液晶面板具备多个像素，通过多个液晶驱动元件来驱动液晶。背光单元具备在不同的定时发光的多个发光元件列。在液晶显示装置中，从发光元件列出射的光经由光控制元件穿过液晶面板。光控制元件是具备第1面和第2面的一体树脂片，该第1面是将多个三角柱状棱镜以该三角柱状棱镜的长边方向相互平行的方式排列而成的，该第2面是将多个半圆柱状透镜以与所述多个三角柱状棱镜背靠背、且该半圆柱状透镜的长边方向相互平行的方式排列而成的。多个三角柱状棱镜的长边方向和多个半圆柱状透镜的长边方向在俯视时具有波纹抑制角度θ。

多个液晶驱动元件也可以是具备透明沟道层的晶体管，该透明沟道层含有镓、铟、锌、铪、锡、钇中的2种以上的金属氧化物。

液晶面板也可以具备在像素中分别包含红滤光器、绿滤光器、蓝滤光器的彩色滤光器。发光元件列也可以具备发出包含红、绿、蓝的3个波长的白色光的2个发光元件列。2个发光元件列可以在与液晶面板的相对的2个边对应的位置分别设置，与多个三角柱状棱镜的长边方向垂直地发出白色光。

液晶面板可以基于多个像素的矩阵排列而构成，多个像素的矩阵排列的纵方向和多个三角柱状棱镜的长边方向在俯视时具有波纹抑制角度θ。

波纹抑制角度θ可以是3°～43°的范围的某个角度。

液晶显示装置可以还具备控制部，该控制部调整从多个发光元件列的出射光角度。

(第2实施方式)

在本实施方式中，说明对将像素电极和导光电极设为一体构造的像素电极分配液晶驱动元件的液晶显示装置。

图9是表示仅向本实施方式的液晶显示装置37的第1像素电极38a施加了液晶驱动电压的状态的一例的局部截面图。

液晶显示装置37的阵列基板39具备：将第1实施方式的像素电极3a和导光电极3c设为一体构造的像素电极38a、将第1实施方式的像素电极3b和导光电极3d设为一体构造的像素电极38b。

液晶显示装置37的阵列基板39具备：将共用电极11a、11c设为一体构造的共用电极40a、将共用电极11b、11d设为一体构造的共用电极40b。

液晶显示装置37的对置基板41具备：将对置电极16a、16c设为一体构造的对置电极42a、将对置电极16b、16d设为一体构造的对置电极42b。

在图像显示时，切换部43为了能够进行包括灰度显示在内的各种图像显示，能够使用液晶驱动元件12a、12b向一体构造的像素电极38a、38b施加各种驱动电压。在受光元件2a、2b的传感时，来自短波长的固体发光元件35a、35b的短波长光为了进行测光而以一定强度出射。在被用作导光电极的定时，向一体构造的像素电极38a、38b施加大致一定大小的电压。在本实施方式中，液晶驱动元件12a、12b在不同的定时施加用于进行图像显示的驱动电压和用于进行受光元件2a、2b的传感的驱动电压。另外，将用于进行图像显示的光设为可见光，将从短波长固体发光元件35a、35b出射的短波长光设为例如紫外线光。从可见光固体发光元件32a、32b出射的可见光以入射至例如观察者的右眼的方式出射。这时，短波长固体发光元件35a、35b不发光，受光元件2a、2b也不进行受光。

图10是表示仅向本实施方式的液晶显示装置1的第2像素电极38b施加了液晶驱动电压的状态的一例的局部截面图。从可见光固体发光元件32a、32b出射的可见光例如以入射至观察者的左眼的方式出射。这时，短波长固体发光元件35a、35b不发光，受光元件2a、2b也不进行受光。

图11是表示向本实施方式的液晶显示装置1的像素电极38a、38b的双方施加了液晶驱动电压的状态的一例的局部截面图。从短波长固体发光元件35a、35b出射的短波长的照明光(例如波长385nm～400nm的近紫外线光)出射，来自手指等输入指示体的反射光入射至受光元件2a，输入指示体的位置、大小、移动方向等被识别。用于进行图像显示的驱动电压施加和用于进行受光元件2a、2b的传感的驱动电压的施加通过时间分割(场序)来控制。用于进行受光元件2a、2b的传感的短波长的照明光是人眼的感知度低的短波长区域的出射光，所以该短波长光的出射几乎不会导致图像显示品质的下降。

另外，施加了用于进行2维图像显示的驱动电压时(受光元件2a、2b的传感关闭的定时)，液晶分子L1～L14成为图11所示的动作，与此相应地从可见光固体发光元件32a、32b出射可见光。如图11所示，液晶分子L1～L14的倾倒相对于子像素中心对称，并且具有倾斜梯度，所以能够得到以往没有的大视场角。如后述那样，例如俯视的子像素形状为“く字”形状时，液晶显示装置37的左右上下方向都能够得到大的视场角。该大的视场角在本实施方式及其他实施方式中也能够实现。

对于具备边缘场方式的电极构造的液晶显示装置，也能够应用与本实施方式同样的技术，该边缘场方式的电极构造为，将本实施方式中示出的对置电极42a、42b删除，进而还具备：微细的梳齿状像素电极，将阵列基板39的像素电极38a、38b和共用电极40a、40b的构造使用在IPS(水平取向且横电场的驱动方式的液晶)中；以及带状共用电极，与该梳齿状像素电极经由绝缘层而配设。如上述那样，在本实施方式中，液晶的取向方向及驱动方式不做限定。

(第3实施方式)

在本实施方式中，说明如下的液晶显示装置：在黑矩阵BM形成有狭缝开口部，从该狭缝状的开口部出射例如用于防止第三者观看的可见光和紫外线光。

在本实施方式中，在对俯视时的外形为多边形的像素或子像素进行划分的黑矩阵中的平行的2个长边，形成例如狭缝状的倾斜光开口部。另外，在本实施方式中，倾斜光包括短波长的光及各种可见光。倾斜光开口部在受光元件2a、2b的传感时是将例如波长385nm～400nm的近紫外线光从显示面朝向斜方向出射的开口部，在防止第三者观看的安全性用途的使用时成为将可见光朝向斜方向出射的开口部。

图12是表示本实施方式的液晶显示装置的一例的局部俯视图。该图12表示本实施方式的液晶显示装置44的俯视状态(从观察者侧观察的状态)。

图13是表示本实施方式的液晶显示装置44的一例的局部截面图。该图13是图12的C-C’截面，表示与液晶显示装置1中配设的黑矩阵BM的框部BM1的长边(侧边)及梳齿状或条纹状的像素电极的长轴方向垂直的截面。在图13中，未图示垂直取向膜、偏振板、相位差板、图12所示的受光元件2a、2b。如后述那样，本实施方式的液晶显示装置44能够切换3维图像显示和通常的2维图像显示。

阵列基板47具备：透明基板8、遮光膜9、绝缘层10a、多个受光元件2a、2b、绝缘层10b、共用电极11、绝缘层10c、图像显示用的像素电极3a、3b、倾斜光控制用的导光电极3c、3d、图像显示用的液晶驱动元件12a、12b、倾斜光控制用的液晶驱动元件12c、12d。

遮光膜9在例如玻璃等透明基板8的一个面上通过栅极线或源极线所使用的金属薄膜形成。

绝缘层10a形成在形成有遮光膜9的透明基板8之上。

受光元件2a、2b相对于相互邻接的像素或子像素而设置。多个受光元件2a、2b形成在绝缘层10a之上。

受光元件2a检测穿过了在黑矩阵BM的像素开口部AP1形成的蓝滤光器14B的光，但是在液晶面板45内反射的光有时也被该受光元件2a检测到。受光元件2a在俯视时与蓝滤光器14B和遮光膜9重合，在截面的垂直方向上设置在蓝滤光器14B和遮光膜9之间。受光元件2a在波长360nm～420nm的近紫外线区域具有灵敏度。

受光元件2b检测在液晶面板45内反射的光。例如，作为由受光元件2b检测到的光，有来自对置基板46侧的各种界面的反射光、来自对置基板46与液晶层6的界面的反射光等。受光元件2a在俯视时与像素开口部AP1的红滤光器14R或绿滤光器14G和遮光膜9重合，在截面的垂直方向上配设在红滤光器14R或绿滤光器14G和遮光膜17之间。受光元件2b是信号补偿用的受光元件。

本实施方式的受光元件2b配设在绿滤光器14G和遮光膜9之间。例如，绿子像素的绿滤光器14G及红子像素的红滤光器14R的波长390nm附近的近紫外线光的透射率较低，所以在本实施方式中，也可以不像第1实施方式等中所说明的那样将受光元件2b配设在黑矩阵BM和遮光膜9之间。特别是，含有卤化锌肽菁绿色颜料的绿滤光器14G的波长390nm附近的近紫外线光的透射率比卤化铜肽菁低，能够作为近紫外线光的遮光图案采用。在绿滤光器14G及红滤光器14R中作为调色颜料还加入了黄色颜料时的波长390nm附近的近紫外线光的透射率更低。在本实施方式中，能够使蓝子像素的像素开口率、绿子像素的像素开口率、红子像素的像素开口率一致。

绝缘层10c形成在形成有多个受光元件2a、2b的绝缘层10b之上。

共用电极11形成在绝缘层10b之上。

图像显示用的像素电极3a、3b、倾斜光控制用的导光电极3c、3d形成在绝缘层10c之上。

视场角控制用的液晶驱动元件12c、12d与倾斜光控制用的导光电极3c、3d电连接。

作为图像显示用的液晶驱动元件12a、12b和倾斜光控制用的液晶驱动元件12c、12d，例如使用通过氧化物半导体形成了透明沟道层的TFT等。

在阵列基板47中，透明基板8的另一面侧成为液晶面板45的背面侧，像素电极3a、3b及导光电极3c、3d的形成侧成为液晶层6侧。

液晶层6中含有的液晶例如设为初始垂直取向。另外，液晶显示装置44可以是使用初始垂直取向的液晶的VA液晶方式，也可以是使用初始水平取向的液晶的ECB方式。以下作为VA液晶说明介电常数各向异性为负的液晶，但是也可以使用介电常数各向异性为正的液晶。作为VA液晶，也能够使用介电常数各向异性为正的液晶。

对置基板46具备：透明基板8、黑矩阵BM、彩色滤光器层14、透明树脂层(保护层)7、对置电极16a～16d。

黑矩阵BM以与多个像素或子像素对应的方式形成在俯视时被划分为矩阵状的多个像素开口部AP1的方式，形成在透明基板13的一个面。从多个像素开口部AP1出射向观察者提供的图像显示用的光。

在本实施方式中，黑矩阵BM以像素或子像素为单位，具备形成像素开口部AP1的框部BM1中的平行的2个长边部、以及将像素开口部AP1两分割的垂直方向的中央部BM2。中央部BM2也可以省略。

此外，在本实施方式中，黑矩阵BM在俯视时，在水平方向上相互对置的长边部，具备形成为狭缝状的倾斜光开口部AP2。从倾斜光开口部AP2出射用于防止第三者观看的倾斜光和用于进行受光元件2a的传感的短波长光。

在由透明基板13上的黑矩阵BM形成的像素开口部AP1，分别形成蓝滤光器14B、绿滤光器14G、红滤光器14R的某一个。彩色滤光器层14包含蓝滤光器14B、绿滤光器14G、红滤光器14R。

在形成有黑矩阵BM及彩色滤光器层14的透明基板13之上形成有透明树脂层15。

对置电极16a～16d形成在透明树脂层15之上。

在对置基板46中，透明基板13的另一面侧成为观察者侧，对置电极16a～16d的形成侧成为液晶层6侧。

在本实施方式中，图13的截面中示出的对置基板46具有相对于子像素的中心轴C线对称的构造。

多边形子像素的像素开口部AP1形成为矩阵状。像素开口部AP1的平面形状例如能够设为正方形、长方形、平行四边形、弯折为く字状的(“＜”状或回旋飞镖形状)多边形等的、对置的边相互平行的多边形。在对置基板46中，在黑矩阵BM的相互面对的侧边的中心部分形成有透明的狭缝状的倾斜光开口部AP2。换言之，在黑矩阵BM的侧边，线状的遮光部分夹着倾斜光开口部AP2。

如图13所示，倾斜光开口部AP2为了进行手指识别和防止第三者观看，优选设置在子像素的两侧(左右)。例如，在俯视时子像素的垂直方向的上下设置倾斜开口部，即使出射上下方向的倾斜光，抑制从旁边偷看液晶显示画面的第三者的观看的效果也较小。倾斜光开口部AP2的俯视形状不限于狭缝状或条纹状，也可以设为点状、椭圆形状、矩形状等。多个倾斜光开口部AP2的配置在俯视时相对于子像素的中心可以是非对称和对称的某个关系。倾斜光开口部AP2优选沿着子像素的长边方向配置。

在本实施方式中，来自倾斜光开口部AP2的倾斜光的出射状态是与用于驱动液晶的导光电极3c、3d、共用电极11、对置电极16a～16d的形状或位置、以及液晶动作相关联的。因此，根据导光电极3c、3d、共用电极11、对置电极16a～16d的形状或位置来调整倾斜光开口部AP2的形状或位置，从而能够有效地出射倾斜光。

另外，倾斜光的出射方向优选与后述的第4实施方式中的光控制元件的构造中包含的棱镜片的光轴(具有三角形截面的棱镜片的棱线方向)大体正交。

切换部24例如通过变更向导光电极3c、3d施加的电压的大小等方法，切换从倾斜光开口部AP2出射的倾斜光的强度。

在来自运算部17的补偿观测值表示手指接近了液晶显示画面的情况下，切换部24经由液晶驱动元件12c、12d向导光电极3c、3d施加更高的电压，能够自动提高倾斜光出射的强度。通过提高倾斜光出射强度，从液晶显示画面到手指的距离即使离开例如7mm左右也能够识别，在液晶画面上的3D按键显示中容易成为具有触击感的输入。例如，在手指的识别中，将基于受光元件2a、2b的观测值进行补偿运算而得到的补偿观测值分类为2级别或多级别的大小不同的分区，求出属于各个分区的补偿观测值的数量(例如与液晶显示画面上的面积相当)或者检测与各个分区相当的补偿观测值的数量的变化速度及其位置等。由此，能够识别液晶显示画面与手指或手写笔等输入指示体的距离及移动。从倾斜光开口部AP2使短波长的光和可见光(例如蓝色光)同步地出射，能够通过短波长的光与可见光的受光的定时的错移(相位差)来进行手指的感应。通过并用受光特性不同的受光元件，能够提高手指或手写笔等输入指示体的位置精度。

例如，液晶显示装置44的切换部24也可以具备指示受理部，液晶显示装置44可以在画面上显示切换请求并受理切换指示。切换部24按照输入的切换指示，切换倾斜光的出射状态。例如，切换部24实现不出射倾斜光的“显示优先模式”、用于进行手指输入的“手指操作模式”、用于防止第三者观看的“安全性模式”之中的、观察者指定的模式。切换部24选择了“安全性模式”的情况下，出射作为可见光的较大强度的倾斜光。出射的光的强度如上述那样，基于向导光电极3c、3d施加的液晶驱动电压来控制。在受光元件2a、2b的传感时使短波长固体发光元件35a、35b发光，与受光元件2a、2b的观测定时同步地向导光电极3c、3d施加驱动电压。

以下使用图14～图17说明通过对置基板46和阵列基板47进行的液晶的动作、以及通过该动作出射的光。

图14是表示仅向本实施方式的液晶显示装置44的第1像素电极3a施加了液晶驱动电压的状态的一例的局部截面图。

液晶显示装置44的液晶分子L1～L14具有负的介电常数各向异性。液晶分子L1～L14的长轴方向在驱动电压施加前为垂直，但是通过液晶驱动元件12a～12d向像素电极3a、3b及导光电极3c、3d的某一个施加电压时则倾斜。图14示出了仅向图像电极3a施加了驱动电压时的液晶的驱动状态的例子。

液晶分子L4～L10朝向与电力线垂直的方向倾倒。出射光D4穿过液晶的产生了倾斜的部分而朝向例如观察者的一只眼睛(右眼)方向出射。液晶分子L4由于形成在像素电极3a的端部和共用电极11之间的强电场，比其他液晶分子更早地开始倾倒。该液晶分子L24的动作成为液晶动作的触发，提高液晶的响应性。

图15是表示仅向本实施方式的液晶显示装置1的第2像素电极3b施加了液晶驱动电压的状态的一例的局部截面图。

向像素电极3b施加液晶驱动电压时，液晶分子L5～L11朝向与电力线垂直的方向倾倒。出射光D5穿过液晶的产生了倾斜的部分而朝向例如观察者的一只眼睛(左眼)方向出射。液晶分子L11由于形成在像素电极3b的端部和共用电极11之间的强电场，比其他液晶分子更早地开始倾倒。该液晶分子L11的动作成为液晶动作的触发，提高液晶的响应性。

图16是表示仅向本实施方式的液晶显示装置1的第1导光电极3c施加了液晶驱动电压的状态的一例的局部截面图。

向导光电极3c施加液晶驱动电压时，液晶分子L1～L3朝向与电力线垂直的方向倾倒。倾斜光D6以斜向横穿倾斜的液晶L1～L3的状态透射，透射未图示的偏振板，作为漏光向外部出射。这种情况下，从观察者方向作为黑显示被看到，但是对于斜方向的第三者来说观察到漏光，不会作为黑显示被看到。通过向导光电极3c施加液晶驱动电压而出射倾斜光D6，能够防止处在观察者周围的第三者的观看。进而，通过出射倾斜光D6，能够进行受光元件2a的稳定输入，在液晶画面上的手指操作时能够进行稳定的手指识别。

该漏光的量及倾斜光D6的角度能够基于倾斜光开口部AP2的宽度W1、黑矩阵BM的框部的宽度W2、从透明基板13的一个面起到对置基板46的液晶层6侧的界面为止的厚度Ht、液晶层6的厚度Lt、遮光图案9的宽度W3等来控制。

液晶分子L3由于形成在导光电极3c的端部和共用电极11之间的强电场，比其他液晶分子更早地开始倾倒。该液晶分子L3的动作成为液晶动作的触发，提高液晶的响应性。

图17是表示仅向本实施方式的液晶显示装置1的第2导光电极3d施加了液晶驱动电压的状态的一例的局部截面图。

向导光电极3d施加液晶驱动电压时，液晶分子L12～L14朝向与电力线垂直的方向倾倒，出射倾斜光D7。液晶分子L12由于形成在导光电极3d的端部和共用电极11之间的强电场，比其他液晶分子更早地开始倾倒。该液晶分子L12的动作成为液晶动作的触发，提高液晶的响应性。通过向导光电极3d施加驱动电压而出射倾斜光D7，能够防止处在观察者周围的第三者的观看。另外，图16的倾斜光D6和图17的倾斜光D7也可以同时出射。

在以上说明的本实施方式中，通过用氧化物半导体形成受光元件2a、2b，能够在液晶面板45内形成均质的受光元件2a、2b。

在本实施方式中，通过由受光元件2b检测到的观测值来对由受光元件2a检测到的观测值进行补偿，所以能够高精度且稳定地检测例如对于画面的手指输入等。

在本实施方式中，能够对3维图像显示用的液晶显示装置44进行输入检测。

在本实施方式中，通过出射倾斜光D6、D7，能够进行视场角控制，并且能够防止液晶面板45内的反射光给受光元件2a的观测值带来不良影响。

在本实施方式中，通过使背光单元30的可见光固体发光元件32a、32b与导光电极3c、3d同步地发光，由此，从倾斜光开口部AP2出射可见光，防止第三者观看。

在本实施方式中，能够抑制实质性的显示面积减少，并且能够防止观察者观察倾斜光D6、D7，所以能够保持显示品质。

在本实施方式中，能够防止液晶显示装置44变重及变厚。

(第4实施方式)

在本实施方式中，说明上述第3实施方式的变形例。本实施方式的倾斜光开口部AP2的截面具有凸形状。

图18是表示本实施方式的液晶显示装置的一例的局部截面图。该图18是与梳齿状或条纹状的电极的梳齿的长边方向垂直的截面。在图18中，示出了对置基板和阵列基板之间的液晶分子L1～L16的取向状态、以及基于液晶分子L1～L16的动作而出射的倾斜光D3、D4，省略了取向膜、偏振板、相位差板、液晶驱动元件、受光元件。在该图18中，示出了未施加液晶驱动电压的液晶的初始取向状态。

液晶显示装置26具备液晶面板29，该液晶面板29中，阵列基板27和对置基板28经由液晶层6对置。本实施方式的液晶显示装置26的特征在于在倾斜光开口部AP2中配设的透明图案48。透明图案48的垂直方向的厚度Ht比黑矩阵BM的垂直方向的厚度及彩色滤光器层14的厚度大。对置基板28中的透明图案48的形成部分比其他部分向液晶层6侧突出。

而且，在各子像素的中心部，在对置基板28上形成有凹部49。

在生成对置基板28时，首先，在玻璃等的透明基板13上形成黑矩阵BM和倾斜光开口部AP2的透明图案48。接着，以覆盖黑矩阵BM和透明图案48的方式形成作为透明电极的对置电极16。在各个像素开口部AP1的对置电极16上层叠蓝滤光器14B、绿滤光器14G、红滤光器14R，进而作为保护层形成透明树脂层15。

阵列基板27按照多边形的每个子像素分别具备像素电极3e、3f及导光电极3g、共用电极11e、11f、11g。

在像素电极3e、3f和对置电极16之间、以及像素电极3e、3f和共用电极11e、11f之间，施加用于驱动液晶的电压。另外，阵列基板27也可以不具备共用电极11e、11f、11g。像素电极3e、3f的俯视时的图案可以设为梳齿状图案或条纹状图案。像素电极3e、3f的俯视时的图案也可以形成为，相对于带状(实地状，日文原文：ベタ状)的透明导电膜，使多个狭缝状开口以该多个狭缝状开口沿着液晶分子L3～L14的倾倒方向排列。

倾斜光D6、D7的出射角度θ能够使用透明图案48的宽度W1、透明图案48的厚度H1、液晶层6的厚度Lt、遮光图案9的宽度W3等来控制。

梳齿状图案的像素电极3e、3f及导光电极3g与梳齿状图案的共用电极11e、11f、11g隔着绝缘层10c配置。在水平方向的位置，像素电极3e、3f及导光电极3g与共用电极11e、11f、11g错开。在该图18中成为如下状态：在水平方向上，像素电极3e、3f及导光电极3g与共用电极11e、11f、11g一部分重合，另一部分伸出。在水平方向上，共用电极11e、11f、11g比对应的像素电极3e、3f及导光电极3g向透明图案48侧(子像素的端侧)偏移。

像素电极3e、3f及导光电极3g和共用电极11e、11f、11g的梳齿状图案例如是将2μm～20μm宽度的线状导体电气地连结2条以上而形成的。线状导体的连结部可以仅形成在单侧，也可以形成在两侧。连结部是多边形的子像素的周缘部，优选在俯视时配置在像素开口部AP1外。梳齿状图案的间隔例如设为约3μm～100μm的范围，基于液晶单元条件和液晶材料来选择。梳齿状图案的形成密度、间距、电极宽度能够在子像素内或像素内变更。水平方向上的像素电极3e、3f及导光电极3g与共用电极11e、11f、11g的伸出量W4能够通过液晶6的材料、驱动条件、液晶单元厚度等的维度来进行各种调整。伸出部的宽度W4例如像1μm～6μm的某个值这样，为较小的量也足以。重合部分的宽度W5能够作为液晶驱动的辅助电容使用。液晶分子L1、L3～L7、L10～L14、L16相对于基板表面大体垂直地取向。

根据液晶显示装置26的大小或使用目的，能够适当调整梳齿状图案的像素电极3e、3f、导光电极3g、共用电极11e、11f、11g中的子像素或像素的开口宽度方向的梳齿条数、密度及间隔。

在本实施方式中，作为对置电极16的透明导电膜形成在透明基板13和彩色滤光器层14之间。在本实施方式中，在对置基板28的制造时，在透明导电膜之后形成彩色滤光器层14。在具备这种构造的对置基板28的液晶显示装置26中，即使从背光单元30出射的光在对置电极16的界面反射的情况下，该反射光也会被彩色滤光器层14吸收。因此，在本实施方式中，能够缓和从设置于液晶面板29背面的背光单元30出射的光在液晶面板29的对置电极16的界面反射而被受光元件2a、2b观测到。

如本实施方式这样，在对置电极16上层叠也作为电介体的彩色滤光器层14或透明树脂层15的对置电极15的构造中，能够使向像素电极3e、3f和对置电极16之间施加的液晶驱动电压的等电位线向液晶厚度方向扩展，能够提高透射率。

在本实施方式中，对置基板28的透明图案15附近的液晶分子L2、L15及对置基板28的中央部的凹部49附近的液晶分子L8、L9预先倾斜规定的角度。由此，在驱动电压施加时，能够使液晶分子L1～L16有效地倾斜。

倾斜光D6、D7是从可见光固体发光元件发出的可见光和从短波长固体发光元件发出的短波长光的单方或双方。同步控制部36在倾斜光的出射时，使向导光电极3g的液晶驱动电压施加与可见光固体发光元件32a、32b及短波长固体发光素35a、35b的单方或双方的发光同步地进行。同步控制部36在手指等输入指示体的识别时，使向导光电极3g的液晶驱动电压施加、短波长固体发光元件35a、35b的发光、受光元件2a、2b的受光同步。3维图像显示和2维图像显示的切换能够与上述第1实施方式同样地进行。“手指操作模式”或“安全性模式”的应用能够与上述第3实施方式同样地进行。

另外，在本实施方式中，将图18中的透明导电膜的形成位置设在黑矩阵BM和彩色滤光器层14之间，但是透明导电膜也可以形成在透明基板13和黑矩阵BM之间等其他位置。

(第5实施方式)

在本实施方式中，说明子像素的平面形状和像素电极的形状的关系。

图19是表示本实施方式的子像素的平面形状和像素电极3e、3f及导光电极3g的形状的关系的第1例的俯视图。

在该图19中，子像素在俯视时为纵长的长方形。作为梳齿状电极的像素电极3e、3f及导光电极3g分别与另外3个液晶驱动元件电连接。

导光电极3g与对应的共用电极11g一起发挥作用，驱动倾斜光开口部AP2附近的液晶，进行倾斜光D6、D7的出射。图19的构造的情况下，狭缝状的倾斜光开口部AP2形成为与导光电极3g平行，以出射从由导光电极3g驱动的液晶透射的倾斜光。在本实施方式中，像素电极3e、3f的梳齿部之间的连结部在俯视时与子像素的黑矩阵BM的下侧重合。导光电极3g的梳齿部之间的连结部在俯视时与子像素的黑矩阵BM的上侧重合。像素电极3e、3f及导光电极3g的梳齿条数、其密度、电极宽度能够根据液晶单元的条件进行各种变更。

图20是表示本实施方式的子像素的平面形状与像素电极3e、3f及导光电极3g的形状的关系的第2例的俯视图。

图21是表示本实施方式的子像素的平面形状与像素电极3e、3f及导光电极3g的形状的关系的第3例的俯视图。

在该图20中，子像素在俯视时为平行四边形。在图21中，子像素在俯视时为“く字”状的多边形。F1～F4是向像素电极施加了液晶驱动电压时的液晶的倾斜方向。

考虑视场角控制所使用的倾斜光D6、D7的出射方向，子像素的平面形状优选为平行四边形或“く字”状的多边形。在液晶显示装置中显示文字的情况下，在文字显示的每个构造子像素中应用出射方向变化的平行四边形的子像素，从而容易在大范围内减小第三者的观看性。在针对1个子像素形成2个～4个液晶驱动元件、由各个液晶驱动元件对图像显示用的像素电极3e、3f和视场角控制用的导光电极3g进行分割驱动的情况下，像素形状要因的贡献稍微下降。这是因为，像这样对图像显示用的像素电极3e、3f和视场角控制用的导光电极3g进行分割驱动的情况下，能够通过视场角控制用的导光电极3g来相对于图像显示独立地控制倾斜光D6、D7。此外，对图像显示用的像素电极3e、3f和视场角控制用的导光电极3g进行分割驱动的情况下，为了使用视场角控制用的导光电极3g来进一步降低倾斜光D6、D7的第三者观看性，也可以进行驱动电压信号的随机化及透明图案48的形状/配置的随机化。通过针对1个子像素形成2个～4个液晶驱动元件，能够在必要时单独地出射倾斜光D6、D7，通过随机化，能够相对于显示画面的文字显示等以高水平来防止第三者的观看。

另外，同步控制部36对于以第三者观看防止为目的的视场角控制用的斜出射光，同步地进行可见光固体发光元件32a、32b的可见光发光和向导光电极3g的电压施加。同步控制部36识别手指等输入指示体的情况下，同步地进行短波长固体发光元件35a、35b的短波长发光和向导光电极3g的电压施加。短波长固体发光元件35a、35b的发光峰值能够设定为人眼的低感知度区域，并且可见光固体发光元件32a、32b的发光峰值能够设定为作为可见光的蓝、绿、红的发光峰值。具备由氧化物半导体形成的透明沟道层的受光元件2a、2b能够与短波长固体发光元件的短波长区域的峰值波长相应地设定灵敏度，所以在本实施方式中，作为倾斜光，可以使可见光和短波长光同时出射，也可以使可见光和短波长光时间分割地出射。

(第6实施方式)

在本实施方式中，说明液晶驱动元件12a～12d的制造。在本实施方式中，液晶驱动元件12a～12d例如具有底栅型顶部接触防蚀(bottom gate typetop contact etch stopper)构造。

在本实施方式的液晶驱动元件12a～12d的制造方法中，首先，通过DC磁控溅射法形成140nm的铝合金薄膜。接着，将铝合金薄膜成图为期望的形状，形成栅极电极及辅助电容电极。进而，在其上使用等离子CVD法，以SiH₄、NH₃、H₂为原料气体形成350nm的SiN_X薄膜，从而形成作为透明绝缘层的栅极绝缘膜。进而，使用InGaZnO₄靶，通过DC溅射法，作为透明沟道层形成40nm的非晶In-Ga-Zn-O薄膜，成图为期望的形状，形成透明沟道层。进而，使用SiN靶，通过RF溅射法导入Ar及O₂并形成SiON薄膜，成图为期望的形状，形成透明沟道保护层。进而，通过DC磁控溅射法形成140nm的ITO薄膜，成图为期望的形状，形成源极/漏极。进而，使用等离子CVD法，以SiH₄、NH₃、H₂为原料气体形成500nm的SiN_X薄膜，作为保护膜。

另外，关于受光元件2a、2b的制造方法，能够通过与上述的液晶驱动元件12a～12d同样的方法在同一工序中同时制造。液晶驱动元件12a～12d和作为光电晶体管的受光元件2a、2b也可以是顶栅构造。此外，液晶驱动元件12a～12d和受光元件2a、2b可以是将透明沟道层的形成区域形成为1个的单栅极构造、形成为2个双栅极构造、形成为3的三栅极构造。或者，也可以是，液晶驱动元件12a～12d和受光元件2a、2b在透明沟道层的区域的上下隔着栅极绝缘膜而配置的2个栅电极的双栅极构造。在这些多栅极构造中，能够向各个栅电极施加不同的电压。另外，在本实施方式中，作为栅极电极例示了铝合金薄膜，作为源极/漏极例示了ITO薄膜，但是这些电极材料也可以应用钛、钽、钨、钼等的金属/合金薄膜。此外，也可以是，液晶驱动元件12a～12d和受光元件2a、2b具备包含铜或铝的薄膜的层叠构造。所述铝合金薄膜也可以通过将钕(Nd)、镧(La)、钽(Ta)、锆(Zr)、镍(Ni)、钴(Co)、锗(Ge)、硅(Si)、镁(Mg)、铜(Cu)等金属的1种以上以3at％以下的量添加到铝中的铝合金来形成。

例如，在透明沟道层形成杂质能级，减小其带隙，从而能够使受光元件S1，S2的灵敏度域向在光波长的长波长侧、即可见域偏移。例如，透明沟道层的厚度能够在5nm～200nm的范围内调整。

(第7实施方式)

在本实施方式中，说明上述各实施方式的液晶显示装置1、37、44的对置基板5、41、46所使用的透明树脂及有机颜料等的各种材料的例子。

在彩色滤光器层14的形成中使用的感光性着色组分物除了颜料分散体之外，还含有多官能团单体、感光性树脂或非感光性树脂、聚合引发剂、溶剂等。将感光性树脂或非感光性树脂等在本实施方式中使用的透明性高的有机树脂统称为透明树脂。

黑矩阵BM、透明树脂层15、彩色滤光器层14优选使用能够通过光刻法来进行图案形成的感光性树脂组分物或热固化树脂等透明树脂。黑矩阵BM和彩色滤光器层14所使用的树脂优选为被赋予了碱可溶性的树脂。作为碱可溶性树脂，是含羧基或氢氧基的树脂即可。例如，作为碱可溶性树脂，使用环氧丙烯酸系树脂、线型酚醛系树脂、聚乙烯基酚系树脂、丙烯酸系树脂、含羧基环氧树脂、含羧基聚氨酯树脂等。这些当中，优选环氧丙烯酸系树脂、线型酚醛系树脂、丙烯酸系树脂，特别优选环氧丙烯酸系树脂或线型酚醛系树脂。

作为红色颜料，例如能够使用C.I.Pigment Red7、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。

作为黄色颜料，例如能够使用C.I.Pigment Yellow1、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。

作为蓝色颜料，例如能够使用C.I.Pigment Blue15、15：1、15：2、15：3、15：4、15：6、16、22、60、64、80等，其中，优选C.I.Pigment Blue15：6。

作为紫色颜料，例如能够使用C.I.Pigment Violet1、19、23、27、29、30、32、37、40、42、50等，其中优选C.I.Pigment Violet23。

作为绿滤光器14G所使用的绿色颜料，例如能够使用C.I.Pigment Green1、2、4、7、8、10、13、14、15、17、18、19、26、36、45、48、50、51、54、55、58等，其中优选作为卤化锌肽菁绿色颜料的C.I.Pigment Green58。使用卤化锌肽菁绿色颜料的绿滤光器，与作为绿色颜料过去通常使用的卤化铜肽菁的绿滤光器相比相对介电常数变低。通过将卤化锌肽菁绿色颜料用作绿滤光器14G，能够使得与彩色滤光器层14中包含的红滤光器14R及的蓝滤光器14B的相对介电常数大体一致。例如，如果按照电压5V、120Hz、240Hz等的液晶的驱动频率来测定蓝子像素的蓝滤光器14B及红子像素的红滤光器14R各自在膜厚2.8μm处的相对介电常数，则该相对介电常数大致落在3～3.9的范围内。以卤化锌肽菁绿色颜料为主要色料(作为颜色有时也加入黄色颜料)的绿滤光器14G的相对介电常数约为3.4～3.7，该绿滤光器14G的相对介电常数能够与其他2色的红滤光器14R及蓝滤光器14B的相对介电常数大体一致。在上述第4实施方式中示出的透明电极(共用电极16)上形成彩色滤光器层14的构造、或者被称为IPS的横电场方式的液晶显示装置中，使蓝滤光器14B、绿滤光器14G、红滤光器14R的相对介电常数一致的效果是很大的。如果蓝滤光器14B、绿滤光器14G、红滤光器14R各自的相对介电常数为相同水平，则能够降低由于液晶驱动时彩色滤光器为不同的相对介电常数而产生的漏光等不良影响。例如，以卤化铜肽菁为主要色料的绿滤光器14G的相对介电常数约为4.4～4.6，远大于蓝滤光器14B、红滤光器14R的相对介电常数，所以不优选。此外，卤化锌肽菁绿色颜料的绿滤光器14G具有急剧的分光特性曲线，并且具有比卤化铜肽菁的绿色颜料高的透射率。

作为黑矩阵BM所使用的遮光性的着色剂，能够使用上述各种有机颜料的混合，或者能够使用遮光性优良的碳。

上述的各实施方式能够在不改变发明主旨的范围内进行各种变更来应用，并且能够自由组合。

Claims

1.一种液晶显示装置，其特征在于，具备：

阵列基板，具备多个受光元件、多个电极和与该多个电极电连接的至少一个液晶驱动元件；

对置基板，具备：黑矩阵，与多个像素或子像素对应，形成在俯视时被划分为矩阵状的多个像素开口部；和彩色滤光器层，包含与所述多个像素开口部对应的蓝滤光器、绿滤光器及红滤光器；

液晶面板，使所述阵列基板和所述对置基板隔着液晶层相互对置；以及

背光单元，设置在所述液晶面板的背面侧，包含固体发光元件；

所述固体发光元件具备发出波长360nm～420nm之间的短波长光的第1发光元件和发出可见光的第2发光元件，

所述多个电极包括：导光电极，驱动所述液晶层中包含的液晶，以使得出射所述短波长光；以及像素电极，驱动所述液晶层中包含的液晶，以使得出射所述可见光；

所述多个受光元件是具备透明沟道层的光电晶体管，该透明沟道层含有镓、铟、锌、铪、锡、钇中的2种以上金属氧化物，所述多个受光元件包括在俯视时与所述蓝滤光器重合的第1受光元件和在俯视时与所述绿滤光器、所述红滤光器或所述黑矩阵重合的第2受光元件。

2.如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，

所述液晶显示装置还具备控制部，该控制部使所述第1发光元件的发光定时与所述第1受光元件的观测定时同步。

3.如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，

所述导光电极还驱动所述液晶层中包含的液晶，以使得出射所述可见光，

所述液晶显示装置还具备控制部，该控制部使所述第1发光元件的发光定时与所述导光电极的液晶驱动电压施加定时同步，使与所述第1发光元件的发光定时不同的所述第2发光元件的发光定时与所述多个电极的液晶驱动电压施加定时同步。

4.如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，

针对所述像素或所述子像素配置有多个所述液晶驱动元件，

配置于所述像素或所述子像素的多个所述液晶驱动元件中的至少1个与所述导光电极电连接，

配置于所述像素或所述子像素的多个所述液晶驱动元件中的另外至少1个与所述像素电极电连接。

5.如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，

所述第1受光元件在波长360nm～420nm的范围内具有受光灵敏度，以进行所述短波长光的观测；

所述液晶显示装置还具备运算部，该运算部从所述第1受光元件的观测值中减去所述第2受光元件的观测值，求出补偿观测值。

6.如权利要求5所述的液晶显示装置，其特征在于，

所述第1受光元件和所述第2受光元件配设在相互邻接的像素或子像素。

7.如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，

所述黑矩阵具备在俯视时相互对置的2边上形成的倾斜光开口部，

所述多个电极包括用于驱动与所述像素开口部对应的液晶的所述像素电极和用于驱动与所述倾斜光开口部对应的液晶的所述导光电极。

8.如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，

所述阵列基板还具备遮光膜，

所述第2受光元件配置成在俯视时位于与所述黑矩阵及所述遮光膜重合的位置且在截面视时被所述黑矩阵和所述遮光膜夹着的状态，用于检测由所述液晶面板产生的反射光。

9.如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，

所述阵列基板还具备遮光膜，

所述第2受光元件配置成在俯视时位于与所述绿滤光器或所述红滤光器和所述遮光膜重合的位置且在截面视时被所述绿滤光器或所述红滤光器和所述遮光膜夹着的状态，用于检测由所述液晶面板产生的反射光。

10.如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，

所述对置基板具备：

所述黑矩阵，形成在透明基板的一个面之上；

透明导电膜，针对形成有所述黑矩阵的一个面而形成；

所述彩色滤光器层，形成在所述透明导电膜之上；以及

透明树脂层，形成在所述彩色滤光器层之上。

11.如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，

所述对置基板具备：

所述黑矩阵，形成在透明基板的一个面之上；

所述彩色滤光器层，针对形成有所述黑矩阵的一个面而形成；

透明树脂层，形成在所述彩色滤光器层之上；以及

透明导电膜，形成在所述透明树脂层之上；

所述透明导电膜在与所述多个受光元件对置的位置处不被形成。

12.如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，

所述绿滤光器含有卤化锌肽菁绿色颜料，作为主要的色料。

13.如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，

所述液晶层包含初始垂直取向的液晶。

14.如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，

还具备光控制元件，该光控制元件配设在所述背光单元和所述液晶面板之间，使由所述背光单元照射的光朝向相对于所述液晶面板的法线方向具有倾斜的斜方向出射。

15.如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，

所述液晶显示装置还具备切换部，该切换部切换所述短波长光的强度。