特許 7262348 表示装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-04-13

(45)【発行日】2023-04-21

(54)【発明の名称】表示装置

(51)【国際特許分類】

   G02F 1/1343 20060101AFI20230414BHJP

   G02F 1/1333 20060101ALI20230414BHJP

【ＦＩ】

G02F1/1343

G02F1/1333

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2019164577

(22)【出願日】2019-09-10

(65)【公開番号】P2021043299

(43)【公開日】2021-03-18

【審査請求日】2022-08-30

(73)【特許権者】

【識別番号】502356528

【氏名又は名称】株式会社ジャパンディスプレイ

(74)【代理人】

【識別番号】110000408

【氏名又は名称】弁理士法人高橋・林アンドパートナーズ

(72)【発明者】

【氏名】小島 徹也

(72)【発明者】

【氏名】沖田 光隆

【審査官】岩村 貴

(56)【参考文献】

【文献】特開２００７－１６３８１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－１４５３６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－２３７２２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００６／０１３９５４４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１７－１２２８２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－１６９１７９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０２Ｆ １／１３４３

Ｇ０２Ｆ １／１３３３

Ｇ０２Ｆ １／１３６－１／１３６８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の画素を有する液晶パネルと、
前記液晶パネルの背面側に配置された撮像素子と、
を含み、
前記液晶パネルは、平面視において前記撮像素子と重なる撮像領域及び該撮像領域以外の領域を有し、
前記撮像領域には、複数の線状電極が互いに離隔して配置され、
平面視において、前記複数の線状電極のうち、第１対の線状電極は、第１間隔で離隔し、第２対の線状電極は、前記第１間隔とは異なる第２間隔で離隔し、
前記第１対の線状電極と前記第２対の線状電極とが不規則に配置されている、表示装置。

【請求項2】

前記第１対の線状電極の間に加わる第１電圧は、前記第２対の線状電極の間に加わる第２電圧とは異なる電圧である、請求項１に記載の表示装置。

【請求項3】

前記第１間隔は、前記第２間隔よりも広く、
前記第１電圧は、前記第２電圧よりも大きい、請求項２に記載の表示装置。

【請求項4】

平面視において、前記複数の線状電極のうち、第３対の線状電極は、前記第１間隔及び前記第２間隔とは異なる第３間隔で離隔する、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の表示装置。

【請求項5】

前記第３対の線状電極の間に加わる第３電圧は、前記第１対の線状電極の間に加わる第１電圧及び前記第２対の線状電極の間に加わる第２電圧とは異なる電圧である、請求項４に記載の表示装置。

【請求項6】

前記第３間隔は、前記第２間隔よりも狭く、
前記第３電圧は、前記第２電圧よりも小さい、請求項５に記載の表示装置。

【請求項7】

前記撮像領域の液晶層は、前記複数の線状電極における各電極間に形成される電界により配向が制御される、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の表示装置。

【請求項8】

前記複数の画素は、前記撮像領域以外の領域に設けられている、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の表示装置。

【請求項9】

前記複数の画素は、他の複数の線状電極で構成される画素電極及び平面視において前記画素電極に絶縁層を介して重なる共通電極を有し、
前記撮像領域以外の領域の液晶層は、前記画素電極と前記共通電極との間に形成される電界により配向が制御される、請求項８に記載の表示装置。

【請求項10】

前記第１対の線状電極及び前記第２対の線状電極は、一方の電極に加わる電圧と他方の電極に加わる電圧の極性が異なる、請求項１乃至９のいずれか一項に記載の表示装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の一実施形態は、撮像素子を有する表示装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、スマートフォン等の携帯情報端末のほとんどは、写真を撮影したり動画を撮影したりするための撮像素子を備えている。通常、撮像素子には、アウトカメラと呼ばれる背面側（表示画面とは反対側）に設けられた撮像素子と、インカメラと呼ばれる表示画面側に設けられた撮像素子がある。アウトカメラは、風景写真又は第三者を撮影するときに使用される。他方、インカメラは、自分を被写体にする場合に使用される。インカメラ用の撮像素子は、表示画面側に配置されるため、通常は、表示領域を避けて配置される。したがって、インカメラ用の撮像素子が設けられた領域を表示領域として利用することはできず、表示画面を拡大するにあたって制限があった。

【0003】

他方、表示装置の背面側にカメラを配置し、表示装置に対面する被写体を撮像する試みがなされている。例えば、特許文献１には、透過型液晶パネルの背面側にカメラユニットを配置したディスプレイ装置が開示されている。特許文献１のディスプレイ装置は、通常は、カメラユニット前方の領域に画像表示を行い、撮影の際には、カメラユニット前方の領域に黒表示を行って撮像処理を行う。これにより、特許文献１のディスプレイ装置は、表示装置の背面側に配置したカメラユニットを用いて、表示装置に対面する被写体を撮像することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００７－１６３８１６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に記載されたディスプレイ装置のように、液晶パネルの背面側にカメラユニットを配置する構造では、撮像対象の像が液晶パネルを通過してカメラユニットに入射する。このとき、液晶パネルに入射した光が、複数の画素によって回折してしまい、撮像画像が劣化するという問題があった。具体的には、ＲＧＢ各色に対応する各サブ画素において、ＲＧＢ各色が入射する際に回折が起こり、撮像対象の像の周囲にゴースト（具体的には干渉縞）が発生してしまうという問題があった。

【0006】

本発明の一実施形態の課題の一つは、液晶パネルを介して撮像を行う表示装置において、撮像画像におけるゴーストの発生を低減することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一実施形態における表示装置は、複数の画素を有する液晶パネルと、前記液晶パネルの背面側に配置された撮像素子と、を含み、前記液晶パネルは、平面視において前記撮像素子と重なる撮像領域及び該撮像領域以外の領域を有し、前記撮像領域には、複数の線状電極が互いに離隔して配置され、平面視において、前記複数の線状電極のうち、第１対の線状電極は、第１間隔で離隔し、第２対の線状電極は、前記第１間隔とは異なる第２間隔で離隔し、前記第１対の線状電極と前記第２対の線状電極とが不規則に配置されている。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】第１実施形態の表示装置の外観を示す平面図である。

【図2】第１実施形態の液晶パネルの構成を示す平面図である。

【図3】第１実施形態の液晶パネルにおける画素の構成を示す断面図である。

【図4】第１実施形態の表示装置における回路構成の概略を説明するための図である。

【図5】第１実施形態の表示装置における撮像領域付近の構成を示す断面図である。

【図6】第１実施形態の液晶パネルにおける撮像領域の構成を模式的に示す平面図である。

【図7】第２実施形態の液晶パネルにおける撮像領域の構成を模式的に示す平面図である。

【図8】第３実施形態の液晶パネルにおける撮像領域の構成を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明の実施形態について、図面等を参照しつつ説明する。但し、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲において様々な態様で実施することができ、以下に例示する実施形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。図面は、説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。本明細書と各図面において、既出の図面に関して説明したものと同様の機能を備えた要素には、同一の符号を付して、重複する説明を省略することがある。

【0010】

本明細書および特許請求の範囲において、「表面側」とは、表示装置における表示画面を構成する側を指し、「裏面側」とは、表面側とは反対の側を指す。また、断面視における「上」及び「下」とは、撮像素子を基準とした相対的な位置関係を指す。例えば、本明細書では、撮像素子から液晶パネルに向かう方向を「上」と言い、その逆の方向を「下」と定義する。また、本明細書および特許請求の範囲において、ある構造体の上に他の構造体を配置する態様を表現するにあたり、単に「上に」と表記する場合、特に断りの無い限りは、ある構造体に接するように、直上に他の構造体を配置する場合と、ある構造体の上方に、さらに別の構造体を介して他の構造体を配置する場合との両方を含むものとする。

【0011】

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に係る表示装置１００について説明する。本実施形態において、表示装置１００は、液晶パネルを備えた携帯端末である。

【0012】

図１は、第１実施形態の表示装置１００の外観を示す平面図である。図１に示すように、本実施形態の表示装置１００は、筐体１１０、表示画面１２０、及び撮像ユニット１３０を含む。筐体１１０は、後述する液晶パネル２００及び液晶パネル２００を駆動したり携帯端末の制御をしたりするための回路群を収納する。表示画面１２０は、画像表示を行うためのインターフェースである。表示画面１２０は、筐体１１０に収納された液晶パネル２００の表面である。液晶パネル２００の表面がカバーガラス等を介して視認されることにより表示画面１２０として機能する。撮像ユニット１３０は、後述する撮像素子１３２と該撮像素子１３２で検出した入射光を画像として結像するための制御部（図示せず）とを含む。

【0013】

撮像ユニット１３０は、筐体１１０の内部に収納され、液晶パネル２００の裏面側に配置される。すなわち、ユーザの視点を基準とした場合、撮像ユニット１３０は、表示画面１２０の裏側に配置されるため、ユーザから視認することはできない。なお、本明細書において、平面視における液晶パネル２００のうち、撮像ユニット１３０の撮像素子１３２が配置される部分に重なる領域を「撮像領域１３０Ａ」と呼ぶ。本実施形態の表示装置１００では、撮像領域１３０Ａは、撮像領域１３０Ａ以外の領域（すなわち、表示領域１３０Ｂ）とは異なり、画像表示が行われない。

【0014】

図２は、第１実施形態の液晶パネル２００の構成を示す平面図である。ただし、説明の便宜上、図２においては、液晶パネル２００のうち回路基板２００Ａについて図示を行い、後述する液晶層２００Ｂ及び対向基板２００Ｃについては図示を省略している。

【0015】

図２に示すように、液晶パネル２００の回路基板２００Ａの表面側には、表示回路２１０、走査信号線駆動回路２２０、並びに端子部２３０が設けられている。回路基板２００Ａは、透光性を有する支持基板上に、薄膜トランジスタ等のスイッチング素子を複数配置した基板である。回路基板２００Ａは、アクティブマトリクス基板と呼ばれる場合もある。回路基板２００Ａを構成する支持基板としては、ガラス基板又は可撓性を有する樹脂基板を用いることができる。

【0016】

表示回路２１０は、画像を表示する複数の画素２１２を制御するための回路である。具体的には、表示回路２１０は、行方向に延びる複数の走査信号線２１４及び列方向に延びる複数の映像信号線２１６を含み、複数の走査信号線２１４及び複数の映像信号線２１６の交点のそれぞれに、薄膜トランジスタ等のスイッチング素子を含む画素２１２を有する。本実施形態において、個々の画素２１２は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）及びＢ（青）のいずれかの色に対応するサブ画素である。したがって、実際には、ＲＧＢの各色に対応する３つの画素２１２を含む１つの画素（メイン画素）を単位としてカラー表示を行う構成となっている。なお、表示回路２１０が設けられる領域は、複数の画素２１２が設けられる領域とほぼ一致する。すなわち、平面視における液晶パネル２００において、表示回路２１０が設けられた領域は、図１に示した表示領域１３０Ｂに対応する。ここで、各画素２１２の概略の構成について図３を用いて説明する。

【0017】

図３は、第１実施形態の液晶パネル２００における画素２１２の構成を示す断面図である。図３においては、支持基板３０１の上に、ＲＧＢ各色に対応する３つの画素２１２が設けられている。具体的には、支持基板３０１の上には、赤色に対応する画素（以下「Ｒ画素２１２Ｒ」という。）、緑色に対応する画素（以下「Ｇ画素２１２Ｇ」という。）、及び青色に対応する画素（以下「Ｂ画素２１２Ｂ」という。）が設けられている。ここでは、Ｒ画素２１２Ｒについて説明を行い、Ｇ画素２１２Ｇ及びＢ画素２１２Ｂについては、Ｒ画素２１２Ｒと相違する部分に着目して説明する。

【0018】

Ｒ画素２１２Ｒは、スイッチング素子として薄膜トランジスタ３０２を含む。薄膜トランジスタ３０２を覆う平坦化膜３０３の上には、共通電極３０４が配置される。共通電極３０４の上には、絶縁層３０５を介して画素電極３０６が配置される。画素電極３０６は、平坦化膜３０３及び絶縁層３０５に設けられた開口部を介して薄膜トランジスタ３０２と電気的に接続されている。本実施形態において、共通電極３０４及び画素電極３０６は、例えばＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）等の金属酸化物を材料とする透明導電膜で構成されている。

【0019】

本実施形態では、画素電極３０６のうち、共通電極３０４の上に配置された部分が櫛歯状に加工されている。すなわち、図３では、画素電極３０６が複数設けられているように示されているが、実際には、平面視における画素電極３０６は、櫛のようなパターン形状を有する。具体的には、平面視における画素電極３０６は、隣接して配置された複数の線状電極３０６Ａが、それぞれの端部で相互に接続された形状を有する。

【0020】

共通電極３０４と画素電極３０６との間に電圧が与えられると、両者の間に横方向の電界（フリンジ電界と呼ばれる。）が形成される。本実施形態では、フリンジ電界を用いて液晶層３０７に含まれる液晶分子（図示せず）の配向を制御する。このような液晶分子の制御方式は、ＦＦＳ（Ｆｒｉｎｇｅ Ｆｉｅｌｄ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）方式とも呼ばれる。

【0021】

また、画素電極３０６の上には、液晶層３０７を介して赤色に対応するカラーフィルタ（以下「Ｒフィルタ３０８Ｒ」という。）が配置される。Ｒフィルタ３０８Ｒは、対向基板３１０に設けられている。同様に、Ｇ画素２１２Ｇには、緑色に対応するカラーフィルタ（以下「Ｇフィルタ３０８Ｇ」という。）が配置される。Ｂ画素２１２Ｂには、青色に対応するカラーフィルタ（以下「Ｂフィルタ３０８Ｂ」という。）が配置される。Ｒフィルタ３０８Ｒ、Ｇフィルタ３０８Ｇ及びＢフィルタ３０８Ｂの間には、それぞれ遮光膜３０９が設けられている。

【0022】

以上のように、Ｒ画素２１２Ｒ、Ｇ画素２１２Ｇ及びＢ画素２１２Ｂには、それぞれＲフィルタ３０８Ｒ、Ｇフィルタ３０８Ｇ及びＢフィルタ３０８Ｂが設けられている。そのため、液晶パネル２００の裏面側に配置されたバックライトユニット２６０（図４参照）からの光は、Ｒフィルタ３０８Ｒ、Ｇフィルタ３０８Ｇ及びＢフィルタ３０８ＢによってＲＧＢの各色の光に分離される。

【0023】

図２に戻って説明を続ける。走査信号線駆動回路２２０は、走査信号線２１４に連結され、走査信号線２１４に対して走査信号を伝達する。具体的には、走査信号は、画素２１２に含まれる薄膜トランジスタ（図示せず）のゲートに与えられ、薄膜トランジスタのスイッチング制御に用いられる。本実施形態では、複数の画素２１２と同様に、走査信号線駆動回路２２０も薄膜トランジスタを用いて形成されているが、ＩＣチップ等で代用することも可能である。なお、本実施形態では、回路基板２００Ａに２つの走査信号線駆動回路２２０を含んでいるが、いずれか片方だけでもよい。

【0024】

端子部２３０は、図示を省略しているが、走査信号線駆動回路２２０及び複数の映像信号線２１６に接続された複数の端子の集合体である。端子部２３０は、表示回路２１０の外側に配置される。外部から供給される映像信号及び制御信号は、端子部２３０を介して表示回路２１０又は走査信号線駆動回路２２０に供給される。

【0025】

液晶パネル２００は、端子部２３０を介してフレキシブルプリント回路基板２４０に接続される。フレキシブルプリント回路基板２４０は、液晶パネル２００の回路基板２００Ａと外部の制御回路（図示せず）とを接続するためのインターフェース基板である。本実施形態では、フレキシブルプリント回路基板２４０に対して表示制御回路２５０が実装されている。表示制御回路２５０は、走査信号線駆動回路２２０に送信する各種の制御信号及び映像信号線２１６に送信する映像信号を処理する信号処理回路である。本実施形態では、表示制御回路２５０は、ＩＣチップの形態でフレキシブルプリント回路基板２４０に実装される。

【0026】

フレキシブルプリント回路基板２４０は、樹脂材料で構成される可撓性基板の上に配線が印刷された回路基板であるため、折り曲げることが可能である。本実施形態では、フレキシブルプリント回路基板２４０を一点鎖線２４２で折り曲げ、フレキシブルプリント回路基板２４０と回路基板２００Ａの裏面側（表示回路２１０などが形成されていない側）とが重なるようにすることができる。これにより、液晶パネル２００及びフレキシブルプリント回路基板２４０をコンパクトに筐体１１０の内部に収納することができる。

【0027】

図４は、第１実施形態の表示装置１００における回路構成の概略を説明するための図である。前述のとおり、走査信号線駆動回路２２０に伝達される各種の制御信号は、表示制御回路２５０によって処理される。表示制御回路２５０は、スタートパルス等の制御信号を生成する場合もあるし、外部のシステム制御回路２７０から取得した制御信号に所定の信号処理を施す場合もある。また、表示制御回路２５０は、システム制御回路２７０から取得した映像信号に所定の信号処理を施すこともできる。

【0028】

システム制御回路２７０は、表示制御回路２５０、バックライトユニット２６０、及び撮像ユニット１３０を統括して制御する。バックライトユニット２６０は、液晶パネル２００の光源２６９（図５参照）及び該バックライト制御回路（図示せず）を含む。

【0029】

本実施形態では、システム制御回路２７０が、撮像ユニット１３０の動作、表示回路２１０の動作、及びバックライトユニット２６０の動作の同期をとっている。これにより、例えば、撮像ユニット１３０を使用しないときには、表示領域１３０Ｂの全体に画像を表示し、撮像ユニット１３０を使用するときには、撮像領域１３０Ａに位置する液晶層が光を透過する状態となるように表示回路２１０を制御することができる。ただし、この例に限らず、システム制御回路２７０は、表示領域１３０Ｂに画像を表示しつつ、撮像領域１３０Ａに位置する液晶層が常に光を透過する状態となるように表示回路２１０を制御することも可能である。さらに、システム制御回路２７０は、表示領域１３０Ｂに画像を表示しつつ、撮像領域１３０Ａに位置する液晶層が、撮像ユニット１３０の動作に連動して光を透過する（具体的には、撮像ユニット１３０が起動した際に光を透過する）状態となるように表示回路２１０を制御することも可能である。システム制御回路２７０による具体的な制御については後述する。

【0030】

図５は、第１実施形態の表示装置１００における撮像領域１３０Ａ付近の構成を示す断面図である。具体的には、図５は、図１に示す撮像領域１３０Ａを含む線で切断した断面図に相当する。液晶パネル２００は、回路基板２００Ａ、液晶層２００Ｂ及び対向基板２００Ｃを含む。液晶パネル２００の上には、カバーガラス２８０が設けられている。なお、図示は省略しているが、液晶パネル２００の上面及び下面には、偏光板等の光学フィルムが配置されている。

【0031】

液晶パネル２００の下面には、遮光性を有する接着フィルム２９０を用いてバックライトユニット２６０が配置される。図５に示すように、接着フィルム２９０は、撮像領域１３０Ａに対応する位置に開口部を有する。したがって、撮像ユニット１３０による撮像処理の妨げとはならない。

【0032】

バックライトユニット２６０は、モールド部材２６１、反射シート２６２、第１導光板２６３、拡散シート２６４、第１プリズムシート２６５、第２プリズムシート２６６、遮光壁２６７、第２導光板２６８、、光源２６９及びバックライト制御回路（図示せず）を含む。ただし、ここに挙げた構成部材はいずれも一例であり、バックライトユニット２６０の構成は、図５の構成に限られるものではない。

【0033】

本実施形態のバックライトユニット２６０は、表示回路２１０のほぼ全域（すなわち、表示領域のほぼ全域）にわたって設けられた第１導光板２６３と、撮像領域１３０Ａに対応して局所的に設けられた第２導光板２６８とを有する。第１導光板２６３の側面には、図示しない光源が設けられている。また、第２導光板２６８の側面には、光源２６９が設けられている。第１導光板２６３の側面に配置された光源及び第２導光板２６８の側面に配置された光源２６９は、いずれもＬＥＤ光源であり、互いに独立に制御することができる。

【0034】

図５に示すように、第１導光板２６３と第２導光板２６８との間には、遮光壁２６７が配置されている。そのため、第１導光板２６３の内部を伝達する光は、撮像領域１３０Ａに影響を与えない。したがって、表示装置１００は、撮像領域１３０Ａのみを局所的に暗くすることが可能である。例えば、通常の画像表示の際は、第１導光板２６３及び第２導光板２６８の両方に光を入射して、表示領域１３０Ｂの全域に画像を表示させるとともに撮像領域１３０Ａも明るくする。他方、撮像素子１３２を用いて撮像を行う際は、光源２６９を消灯するとともに第１導光板２６３のみに光を入射して、表示画面１２０のうち撮像領域１３０Ａを局所的に暗くして撮像可能な状態とすることができる。

【0035】

ところで、撮像を行う際、撮像素子１３２の動作に同期させて光源２６９を消灯することにより撮像領域１３０Ａを暗くすることができるが、それに合わせて撮像領域１３０Ａの内側に位置する液晶層を透過状態（光を透過する状態）に遷移させなければならない。すなわち、表示画面１２０の前方に位置する被写体からの光が撮像素子１３２に入射する状態とすることが必要である。本実施形態では、撮像領域１３０Ａに対して、表示領域１３０Ｂとは別に、複数の線状電極を設けて液晶層を制御している。

【0036】

図６は、第１実施形態の表示装置１００における撮像領域１３０Ａの構成を模式的に示す平面図である。図６に示されるように、撮像領域１３０Ａには、複数の線状電極３０ａ～３０ｋが互いに離隔して配置されている。複数の線状電極３０ａ～３０ｋの線幅は、例えば２μｍとすることができるが、これに限られるものではない。複数の線状電極３０ａ～３０ｋは、例えばＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）等の金属酸化物を材料とする透明導電膜で構成することができる。ただし、この例に限らず、例えばアルミニウム、銀、銅などの金属材料を用いた導電膜で構成してもよい。本実施形態では、図３に示された共通電極３０４の形成と同じ透明導電膜で線状電極３０ａ、３０ｃ、３０ｅ、３０ｇ、３０ｉ及び３０ｋを形成する。また、画素電極３０６の形成と同じ透明導電膜で線状電極３０ｂ、３０ｄ、３０ｆ、３０ｈ及び３０ｊを形成する。

【0037】

本実施形態において、線状電極３０ａ、３０ｃ、３０ｅ、３０ｇ、３０ｉ及び３０ｋには、正の電源電圧（＋Ｖ）が供給され、線状電極３０ｂ、３０ｄ、３０ｆ、３０ｈ及び３０ｊには、負の電源電圧（－Ｖ）が供給される構成となっている。ただし、本実施形態では、いわゆるフレーム反転方式を採用するため、正の電源電圧が供給される線状電極と負の電源電圧が供給される線状電極とがフレーム（画像表示の単位）ごとに逆になる。

【0038】

本実施形態では、各線状電極３０ａ～３０ｋの間に±Ｖボルトの電圧差（Ｅ）を形成することにより、各線状電極３０ａ～３０ｋの間に横方向の電界を形成する。そして、形成された横方向の電界を用いて、撮像領域１３０Ａにおける液晶層２００Ｂの配向を制御する。これにより、撮像領域１３０Ａにおける液晶層２００Ｂを光シャッターとして用いることができる。横方向の電界を用いた液晶層の配向制御方式は、一般的に、ＩＰＳ（Ｉｎ－Ｐｌａｎｅ－Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）方式と呼ばれる。本実施形態では、撮像領域１３０Ａにおける液晶層２００Ｂを光シャッターとして用いるため、撮像時には、液晶層２００Ｂが光を透過するように配向する。

【0039】

本発明者らの知見によれば、液晶層２００Ｂが透過状態に遷移した場合、複数の線状電極３０ａ～３０ｋが等間隔で配置されていると、撮像領域１３０Ａを通過する光が回折を起こし、撮像対象の像の周囲にゴーストが発生してしまう。そこで、本実施形態では、図６に示されるように、複数の線状電極３０ａ～３０ｋの間隔を意図的に不規則に分布させ、ゴーストの発生を低減している。ここでいう「間隔」とは、各線状電極の中心線の間隔を指す。本明細書中では、この間隔を「透過ピッチ」と呼ぶ場合がある。

【0040】

例えば、図６において、線状電極３０ａと線状電極３０ｂとの間隔を第１間隔（Ｐ１）、線状電極３０ｂと線状電極３０ｃとの間隔を第２間隔（Ｐ２）、線状電極３０ｄと線状電極３０ｅとの間隔を第３間隔（Ｐ３）とする。図６に示されるように、間隔Ｐ１、間隔Ｐ２及び間隔Ｐ３は、互いに異なる間隔であり、それらの間には、Ｐ１＜Ｐ２＜Ｐ３の関係がある。例えば、第１間隔Ｐ１を５μｍ、第２間隔Ｐ２を１０μｍ、第３間隔Ｐ３を２０μｍとすることができる。ただし、第１間隔Ｐ１、第２間隔Ｐ２及び第３間隔Ｐ３の具体的な数値は、この例に限られるものではない。

【0041】

本実施形態では、互いに異なる複数の間隔（透過ピッチ）が、撮像領域１３０Ａ内に不規則に分布している。つまり、撮像領域１３０Ａ内において、第１間隔Ｐ１、第２間隔Ｐ２及び第３間隔Ｐ３が不規則に並ぶ構成となっている。本実施形態では、第１間隔で離隔する一対の線状電極を「第１対の線状電極」、第２間隔で離隔する一対の線状電極を「第２対の線状電極」、第３間隔で離隔する一対の線状電極を「第３対の線状電極」と呼ぶ場合がある。これらの表現を用いれば、本実施形態に示す例は、第１対の線状電極、第２対の線状電極及び第３対の線状電極が、撮像領域１３０Ａ内に、不規則に配置されているとも言える。なお、本実施形態では、第１間隔Ｐ１、第２間隔Ｐ２及び第３間隔Ｐ３の３つの間隔を設けた例を示したが、２つ以上の間隔を設けていればよく、３つに限定されるものではない。

【0042】

以上のように、本実施形態の表示装置１００は、液晶パネル２００の撮像領域１３０Ａに、複数の線状電極３０ａ～３０ｋを備える。そして、複数の線状電極３０ａ～３０ｋにおいて、隣接する一対の線状電極の間に横方向の電界を形成することにより、液晶層２２０Ｂを光シャッターとして用いる。このとき、一対の線状電極の間隔として、複数の大きさの間隔Ｐ１～Ｐ３を設けている。複数の間隔Ｐ１～Ｐ３は、撮像領域１３０Ａ内において、不規則に分布している。このような構成とすることにより、本実施形態の表示装置１００は、撮像画像におけるゴーストの発生を低減することができる。

【0043】

（第２実施形態）
第１実施形態では、複数の線状電極３０ａ～３０ｋに対して交互に＋Ｖボルト及び－Ｖボルトの電圧を加える例を示した。しかしながら、複数の線状電極３０ａ～３０ｋは、異なる複数の間隔Ｐ１～Ｐ３で互いに離隔するため、一対の線状電極間に同じ電圧差を供給した場合に、形成される電界の強度に差異が生じる。電界強度の差異は、液晶層２２０Ｂの配向にも影響を与え、透過ピッチごとに光の透過率が変わってしまう場合がある。したがって、第１実施形態の表示装置１００では、撮像領域１３０Ａにおけるゴーストの発生は低減できるものの、透過ピッチの違いによる光の透過率の差異が、輝度ムラとして視認される可能性がある。

【0044】

本実施形態は、第１実施形態の表示装置１００をさらに改善したものである。すなわち、本実施形態の表示装置１００ａは、複数の線状電極３０ａ～３０ｋに対して、それぞれ異なる電圧を供給し、各線状電極間における電圧差を略一定にする。すなわち、本実施形態の表示装置１００ａでは、複数の線状電極３０ａ～３０ｋの各線状電極間に形成される電界強度を略一定にすることにより、光の透過率を揃え、撮像領域１３０Ａ内における輝度分布を改善している。ここで「略一定」とは、完全に一致する場合だけでなく、±３Ｖ（好ましくは±１Ｖ）の範囲で相違する場合も含む。なお、本実施形態では、第１実施形態と異なる点に着目して説明を行う。したがって、第１実施形態と同じ構成については、同じ符号で示すことにより説明を省略する場合がある。

【0045】

図７は、第２実施形態の表示装置１００ａにおける撮像領域１３０Ａの構成を模式的に示す平面図である。本実施形態の表示装置１００ａは、第１実施形態と同様に、撮像領域１３０Ａに、互いに異なる間隔Ｐ１～Ｐ３で、複数の線状電極３０ａ～３０ｋが配置されている。ただし、本実施形態では、複数の線状電極３０ａ～３０ｋに対して、それぞれ、正の電源電圧（＋Ｖ１～＋Ｖ６）及び負の電源電圧（－Ｖ７～－Ｖ１１）が供給される構成となっている。

【0046】

この場合、正の電源電圧が供給される複数の線状電極３０ａ、３０ｃ、３０ｅ、３０ｇ、３０ｉ及び３０ｋは、それぞれ独立に正の電源電圧が供給されてもよいし、いくつかの線状電極に供給する正の電源電圧を共通のものとしてもよい。また、負の電源電圧が供給される複数の線状電極３０ｂ、３０ｄ、３０ｆ、３０ｈ及び３０ｊは、それぞれ独立に負の電源電圧が供給されてもよいし、いくつかの線状電極に供給する負の電源電圧を共通のものとしてもよい。

【0047】

いずれにしても、本実施形態では、第１間隔Ｐ１で離隔する第１対の線状電極間における電圧差（Ｅ１）、第２間隔Ｐ２で離隔する第２対の線状電極間における電圧差（Ｅ２）及び第３間隔Ｐ３で離隔する第３対の線状電極間における電圧差（Ｅ３）が略一定となるように制御する。これにより、本実施形態の表示装置１００ａは、複数の線状電極３０ａ～３０ｋの間に形成される電界強度が略一定となり、撮像領域１３０Ａ内における輝度ムラを低減することができる。

【0048】

なお、複数の線状電極３０ａ～３０ｋに対してそれぞれ異なる電圧を供給するためには、異なる電圧を供給する複数の電源供給線を設けてもよい。しかしながら、複数の電源を用意することはコストアップを招くため、例えば、配線抵抗等を利用して１つの電圧を、複数の他の電圧に変換して各線状電極３０ａ～３０ｋに供給することも可能である。具体的には、電源電圧を供給する配線の幅や長さを適宜調整し、最終的に必要とする電圧が線状電極に供給されるようにすればよい。

【0049】

（第３実施形態）
第１実施形態及び第２実施形態では、撮像領域１３０Ａには光シャッターとして機能するように複数の線状電極３０ａ～３０ｋを設け、表示領域１３０Ｂには複数の画素２１２として機能するように共通電極３０４及び画素電極３０６（具体的には、線状電極３０６Ａ）を設けている。しかしながら、これらの例に限らず、撮像領域１３０Ａも、表示領域１３０Ｂと同様に、複数の画素を設けて画像を表示できるようにしてもよい。

【0050】

例えば、図６及び図７に示した複数の線状電極３０ａ～３０ｋのうち、正の電源電圧に接続された線状電極（例えば、線状電極３０ａ、３０ｃ、３０e、３０ｇ、３０ｉ及び３０ｋなど）を画素電極とし、負の電源電圧に接続された線状電極（例えば、線状電極３０ｂ、３０ｄ、３０ｆ、３０ｈ及び３０ｊなど）を共通電極として画素構造を構成することもできる。この場合、図３に示した画素構造と同様に、薄膜トランジスタ３０２、Ｒフィルタ３０８Ｒ、Ｇフィルタ３０８Ｇ、Ｂフィルタ３０８Ｂ及び遮光膜３０９などの要素を設ければよい。

【0051】

また、例えば、撮像領域１３０Ａに、図３に示した画素構造を有する複数の画素を設ける場合、画素電極３０６として機能する複数の線状電極３０６Ａに、第１実施形態で説明した構成を適用すればよい。すなわち、複数の線状電極３０６Ａが、互いに異なる複数の間隔で並ぶように構成し、それらの複数の間隔が撮像領域１３０Ａ内に不規則に分布するように構成すればよい。

【0052】

図８は、第３実施形態の液晶パネル２００ａにおける画素の構成を示す断面図である。図８に示される例では、複数の線状電極３０６Ａを等間隔に置くのではなく、不規則に配置する。これにより、撮像時に外部から入射した光が、複数の線状電極３０Ａによって回折する現象を低減することができる。

【0053】

以上のように、本実施形態によれば、撮像を行わないときは、撮像領域１３０Ａ及び表示領域１３０Ｂを用いて画像表示を行うことができる。また、撮像を行うときは、第１実施形態で説明したように、撮像領域１３０Ａのバックライトを消灯して、液晶層２２０Ｂを透過状態に制御すればよい。

【0054】

本発明の実施形態として上述した各実施形態は、相互に矛盾しない限りにおいて、適宜組み合わせて実施することができる。各実施形態の表示装置を基にして、当業者が適宜構成要素の追加、削除もしくは設計変更を行ったもの、又は、工程の追加、省略もしくは条件変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。

【0055】

また、上述した各実施形態の態様によりもたらされる作用効果とは異なる他の作用効果であっても、本明細書の記載から明らかなもの、又は、当業者において容易に予測し得るものについては、当然に本発明によりもたらされるものと解される。

【符号の説明】

【0056】

１００、１００ａ…表示装置、１１０…筐体、１２０…表示画面、１３０…撮像ユニット、１３０Ａ…撮像領域、１３２…撮像素子、２００、２００ａ…液晶パネル、２００Ａ…回路基板、２００Ｂ…液晶層、２００Ｃ…対向基板、２１０…表示回路、２１２…画素、２１２Ｂ…Ｂ画素、２１２Ｇ…Ｇ画素、２１２Ｒ…Ｒ画素、２１４…走査信号線、２１６…映像信号線、２２０…走査信号線駆動回路、２３０…端子部、２４０…フレキシブルプリント回路基板、２５０…表示制御回路、２６０…バックライトユニット、２６１…モールド部材、２６２…反射シート、２６３…第１導光板、２６４…拡散シート、２６５…第１プリズムシート、２６６…第２プリズムシート、２６７…遮光壁、２６８…第２導光板、２６９…光源、２７０…システム制御回路、２８０…カバーガラス、２９０…接着フィルム、３０１…支持基板、３０２…薄膜トランジスタ、３０３…平坦化膜、３０４…共通電極、３０５…絶縁層、３０６…画素電極、３０６Ａ…線状電極、３０７…液晶層、３０８Ｂ…Ｂフィルタ、３０８Ｇ…Ｇフィルタ、３０８Ｒ…Ｒフィルタ、３０９…遮光膜、３１０…対向基板、線状電極…３０ａ～３０ｋ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】