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(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】2023-12-15
(45)【発行日】2023-12-25
(54)【発明の名称】検出装置
(51)【国際特許分類】
G06V 40/13 20220101AFI20231218BHJP
H04N 25/70 20230101ALI20231218BHJP
G02F 1/1333 20060101ALI20231218BHJP
【ＦＩ】
G06V40/13
H04N25/70
G02F1/1333
【請求項の数】
6
(21)【出願番号】P 2019088581
(22)【出願日】2019-05-08
(65)【公開番号】P2020184227
(43)【公開日】2020-11-12
【審査請求日】2022-04-27
(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】110002147
【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】日向野 敏行
(72)【発明者】
【氏名】西山 和廣
(72)【発明者】
【氏名】冨岡 安
(72)【発明者】
【氏名】遊津 元希
(72)【発明者】
【氏名】松永 和己
【審査官】鈴木 圭一郎
(56)【参考文献】
【文献】特表２０１８－５０６８０６（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１８／０３５６９１５（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特表２０１７－５２７０４５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００２－２６８６１５（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０６Ｔ １／００
Ｇ０６Ｖ ４０／１３
Ｈ０４Ｎ ２５／７０
Ｇ０２Ｆ １／１３３３
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
センサ基材と、前記センサ基材に設けられ、それぞれに照射された光に応じた信号を出力する複数の光電変換素子と、を含む光学センサと、被測定対象の方向に出射光を照射する発光素子と、
複数の第１透光領域と、非透光領域とを含み、前記光学センサと前記被測定対象との間に設けられた光学素子と、を有し、
前記光学素子において、
複数の前記第１透光領域は、複数の前記光電変換素子のそれぞれと重なる位置で前記光学素子の厚さ方向に貫通して設けられ、前記光電変換素子に入射する入射光を透過させ、
前記非透光領域は、複数の前記第１透光領域の間に設けられ、前記第１透光領域よりも光の透過率が小さく、
前記発光素子は、前記センサ基材に複数設けられ、平面視で前記光電変換素子と隣あって設けられ、
前記光学素子は、前記非透光領域を挟んで前記第１透光領域と隣り合う複数の第２透光領域を含み、
複数の前記第２透光領域は、前記発光素子と重なる位置に設けられ、前記出射光を透過させる
検出装置。
【請求項2】
複数の前記第１透光領域のそれぞれの面積は、複数の前記光電変換素子のそれぞれの面積よりも小さい請求項１に記載の検出装置。
【請求項3】
前記発光素子と前記被測定対象との間に設けられた液晶表示パネルを有し、前記液晶表示パネルは、赤色を表示する赤色画素と、緑色を表示する緑色画素と、青色を表示する青色画素とを含み、
前記発光素子は、前記青色画素と重なる領域に設けられ、
前記光電変換素子は、前記赤色画素及び前記緑色画素の少なくとも一方と重なる領域に設けられる
請求項１又は請求項２に記載の検出装置。
【請求項4】
複数の前記発光素子は、可視光を照射する複数の第１発光素子と、近赤外光を照射する第２発光素子とを含む請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の検出装置。
【請求項5】
前記光電変換素子は、ＰＩＮ型ダイオードである請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の検出装置。
【請求項6】
前記発光素子は、無機発光素子又はＯＬＥＤである請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、検出装置に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１には、表示パネルと、光源と、導光板と、ピンホール撮像板と、画像センサとを有する画像取得装置が記載されている。特許文献１において、光源は、導光板の側端部に設けられる。光源から照射された光は、導光板の内部を進行し、被検出体によって反射された光は、光ピンホール撮像板を通って画像センサに入射する。
【0003】
特許文献２には、光学画像センサと、ピンホールアレイマスク層と、ディスプレイ層と、カバー層と、光源と、を有する電子デバイスが記載されている。特許文献２において、光源は、ユーザの指に光を向け、かつ光学画像センサの方へ光を導くことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特表２０１７－５２７０４５号公報
【文献】特表２０１８－５０６８０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
光学式センサを備えた検出装置において、指や掌等の被検出体の指紋の形状に限られず、被検出体の種々の生体情報を検出することが要求されている。この場合、光学式センサは、検出する生体情報に応じて複数の光源を備える場合があり、小型化が困難となる可能性がある。特許文献１の光源は、導光板の側端部に設けられた、エッジライト構造であり、表示パネルの直下に光源を設ける構成は記載されていない。また、特許文献２には、光源の具体的な配置について記載されていない。
【0006】
本発明は、小型化を図ることが可能な検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の一態様の検出装置は、センサ基材と、前記センサ基材に設けられ、それぞれに照射された光に応じた信号を出力する複数の光電変換素子と、を含む光学センサと、被測定対象の方向に出射光を照射する発光素子と、複数の第１透光領域と、非透光領域とを含み、前記光学センサと前記被測定対象との間に設けられた光学素子と、を有し、前記光学素子において、複数の前記第１透光領域は、複数の前記光電変換素子のそれぞれと重なる位置で前記光学素子の厚さ方向に貫通して設けられ、前記光電変換素子に入射する入射光を透過させ、前記非透光領域は、複数の前記第１透光領域の間に設けられ、前記第１透光領域よりも光の透過率が小さい。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【発明を実施するための形態】
【0009】
発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。なお、開示はあくまで一例にすぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、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。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。
【0010】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る検出装置を示す斜視図である。図２は、図１のＩＩ－ＩＩ’断面図である。図１に示すように、検出装置１は、表示パネル２と、光学素子４と、光学センサ５とを有する。第３方向Ｄｚにおいて、光学センサ５、光学素子４、表示パネル２の順に積層されている。
図１は、第１実施形態に係る検出装置を示す斜視図である。図２は、図１のＩＩ－ＩＩ’断面図である。図１に示すように、検出装置１は、表示パネル２と、光学素子４と、光学センサ５とを有する。第３方向Ｄｚにおいて、光学センサ５、光学素子４、表示パネル２の順に積層されている。
【0011】
なお、第１方向Ｄｘ及び第２方向Ｄｙは、光学センサ５の基体であるセンサ基材５１の表面に対して平行な方向である。第１方向Ｄｘは、第２方向Ｄｙと直交する。ただし、第１方向Ｄｘは、第２方向Ｄｙと直交しないで交差してもよい。第３方向Ｄｚは、第１方向Ｄｘ及び第２方向Ｄｙと直交する方向である。第３方向Ｄｚは、例えば、センサ基材５１の法線方向に対応する。なお、以下、平面視とは、第３方向Ｄｚから見た場合の位置関係を示す。
【0012】
表示パネル２は、表示領域ＤＡと、周辺領域ＢＥとを有する。表示領域ＤＡは、表示部ＤＰと重なって配置され、画像を表示する領域である。周辺領域ＢＥは、表示部ＤＰと重ならない領域であり、表示領域ＤＡの外側に配置される。
【0013】
表示パネル２は、表示素子として液晶層ＬＣ（図３参照）を有する液晶表示パネルである。表示パネル２は、アレイ基板ＳＵＢ１と、対向基板ＳＵＢ２とを備えている。アレイ基板ＳＵＢ１は、第１基板１０と、画素ＰＸと、周辺回路ＧＣと、接続端子Ｔ１とを有する。第１基板１０、複数のトランジスタ、複数の容量及び各種配線等により、各画素ＰＸを駆動するためのアレイ基板ＳＵＢ１が構成される。アレイ基板ＳＵＢ１は、駆動回路基板であり、バックプレーン又はアクティブマトリクス基板とも呼ばれる。駆動ＩＣ（Integrated Circuit）は、接続端子Ｔ１を介して接続される。
【0014】
表示部ＤＰは複数の画素ＰＸを有し、複数の画素ＰＸは、表示領域ＤＡにおいて、第１方向Ｄｘ及び第２方向Ｄｙに配列される。周辺回路ＧＣ及び接続端子Ｔ１は、周辺領域ＢＥに設けられる。周辺回路ＧＣは、駆動ＩＣからの各種制御信号に基づいて複数の走査線ＧＬを駆動する回路である。周辺回路ＧＣは、複数の走査線ＧＬを順次又は同時に選択し、選択された走査線ＧＬにゲート駆動信号を供給する。これにより、周辺回路ＧＣは、走査線ＧＬに接続された複数の画素ＰＸを選択する。
【0015】
駆動ＩＣは、表示パネル２の表示を制御する回路である。駆動ＩＣは、接続端子Ｔ１に接続されたフレキシブルプリント基板やリジット基板の上にＣＯＦ（Chip On Film）として実装されてもよい。これに限定されず、駆動ＩＣは、第１基板１０の周辺領域ＢＥにＣＯＧ（Chip On Glass）として実装されてもよい。
【0016】
図２に示すように、表示パネル２は、光学センサ５の発光素子７と、被測定対象である指Ｆｇとの間に設けられる。光学センサ５は、センサ基材５１と、複数の光電変換素子６と、複数の発光素子７とを有する。センサ基材５１は、絶縁性の基材であり、例えばガラス基板である。或いは、センサ基材５１は、ポリイミド等の樹脂で構成された樹脂基板又は樹脂フィルムであってもよい。複数の光電変換素子６及び複数の発光素子７は、同一のセンサ基材５１に設けられる。複数の光電変換素子６及び複数の発光素子７は、センサ基材５１の表示領域ＤＡと重なる領域に設けられる。ただし、複数の光電変換素子６及び複数の発光素子７は、表示領域ＤＡの一部の領域と重なる領域に設けられていてもよい。
【0017】
光電変換素子６は、例えばアモルファスシリコン等により形成されたフォトダイオードである。光電変換素子６は、照射される光Ｌ２に応じた電気信号を検出回路ＤＥＴ（図７参照）に出力する。
【0018】
発光素子７は、例えば無機発光素子（ＬＥＤ、Light Emitting Diode）や有機ＥＬ（ＯＬＥＤ、Organic Light Emitting Diode）等が用いられる。表示パネル２は、光学素子４を介して、センサ基材５１と対向して設けられており、発光素子７は、光Ｌ１を表示パネル２及び被測定対象である指Ｆｇの方向に向けて照射する。
【0019】
光学素子４は、第３方向Ｄｚにおいて、光学センサ５と表示パネル２との間に設けられる。光学素子４は、平板状であり、少なくとも複数の光電変換素子６及び複数の発光素子７と重なる領域に設けられる。光学素子４は、第１透光領域４１、第２透光領域４２及び非透光領域４３を含む。第１透光領域４１は、複数の光電変換素子６のそれぞれと重なる位置で光学素子４の厚さ方向に貫通して設けられる。第１透光領域４１は、透光性を有し、光電変換素子６に入射する光Ｌ２（入射光）を透過させる。
【0020】
第２透光領域４２は、複数の発光素子７のそれぞれと重なる位置で光学素子４の厚さ方向に貫通して設けられる。複数の第２透光領域４２は、発光素子７から照射される光Ｌ１（出射光）を透過させる。非透光領域４３は、複数の第１透光領域４１及び複数の第２透光領域４２の間に設けられ、第１透光領域４１及び第２透光領域４２よりも光の透過率が小さい。つまり、光Ｌ１及び光Ｌ２は、非透光領域４３を透過しない。
【0021】
このような構成により、発光素子７から照射される光Ｌ１は、第２透光領域４２を透過して表示パネル２に入射する。光Ｌ１は、表示パネル２を透過して指Ｆｇの表面又は内部で反射する。指Ｆｇで反射された光Ｌ２は、表示パネル２及び第１透光領域４１を透過して、光電変換素子６に入射する。これにより、光学センサ５は、光Ｌ２に基づいて、指Ｆｇの指紋や血管像（静脈パターン）等の生体に関する情報を検出することができる。また、表示パネル２は、表示の際には、表示パネル２を透過した光Ｌ１により表示画像を表示できる。このように、複数の発光素子７は、検出用の光源と、表示用の光源とを兼ねる。
【0022】
次に、表示パネル２、光学素子４及び光学センサ５の詳細な構成について説明する。図３は、図２の領域Ａを拡大して示す部分拡大図である。図３は、検出装置の概略断面構造を表す断面図である。図３に示すように、対向基板ＳＵＢ２は、アレイ基板ＳＵＢ１の表面に垂直な方向に対向して配置される。液晶層ＬＣは、アレイ基板ＳＵＢ１と対向基板ＳＵＢ２との間に設けられる。アレイ基板ＳＵＢ１は、基体として第１基板１０を有する。対向基板ＳＵＢ２は、基体として第２基板２０を有する。第１基板１０及び第２基板２０は、例えばガラス基板や樹脂基板などの透光性を有する材料で形成される。
【0023】
アレイ基板ＳＵＢ１は、第１基板１０の対向基板ＳＵＢ２と対向する側に、第１絶縁膜１１、第２絶縁膜１２、第３絶縁膜１３、第４絶縁膜１４、第５絶縁膜１５、画素信号線ＳＬ、画素電極ＰＥ、共通電極ＤＥ、第１配向膜ＡＬ１等を備えている。
【0024】
なお、本明細書において、第１基板１０に垂直な方向において、第１基板１０から第２基板２０に向かう方向を「上側」又は単に「上」とする。また、第２基板２０から第１基板１０に向かう方向を「下側」又は単に「下」とする。
【0025】
第１絶縁膜１１は、第１基板１０の上に設けられる。第２絶縁膜１２は、第１絶縁膜１１の上に設けられる。第３絶縁膜１３は、第２絶縁膜１２の上に設けられる。信号線ＳＬは、第３絶縁膜１３の上に設けられる。第４絶縁膜１４は、第３絶縁膜１３の上に設けられ、画素信号線ＳＬを覆っている。なお、図３では図示されないが、走査線ＧＬは、例えば第２絶縁膜１２の上に設けられる。
【0026】
共通電極ＤＥは、第４絶縁膜１４の上に設けられる。共通電極ＤＥは、表示領域ＤＡに亘って連続して設けられている。ただし、これに限定されず、共通電極ＤＥはスリットが設けられ、複数に分割されていてもよい。共通電極ＤＥは、第５絶縁膜１５によって覆われている。
【0027】
画素電極ＰＥは、第５絶縁膜１５の上に設けられ、第５絶縁膜１５を介して共通電極ＤＥと対向している。画素電極ＰＥ及び共通電極ＤＥは、例えば、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）やＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）などの透光性を有する導電材料によって形成されている。画素電極ＰＥ及び第５絶縁膜１５は、第１配向膜ＡＬ１によって覆われている。
【0028】
第１絶縁膜１１、第２絶縁膜１２、第３絶縁膜１３及び第５絶縁膜１５は、例えば、シリコン酸化物やシリコン窒化物などの透光性を有する無機系材料によって形成されている。第４絶縁膜１４は、透光性を有する樹脂材料によって形成され、無機系材料によって形成された他の絶縁膜と比べて厚い膜厚を有している。
【0029】
対向基板ＳＵＢ２は、第２基板２０のアレイ基板ＳＵＢ１と対向する側に、遮光層ＢＭ、カラーフィルタＣＦＲ、ＣＦＧ、ＣＦＢ、オーバーコート層ＯＣ、第２配向膜ＡＬ２などを備えている。対向基板ＳＵＢ２は、第２基板２０のアレイ基板ＳＵＢ１と反対側に導電層２１を備えている。
【0030】
表示領域ＤＡにおいて、遮光層ＢＭは、第２基板２０のアレイ基板ＳＵＢ１と対向する側に位置している。そして、遮光層ＢＭは、画素電極ＰＥとそれぞれ対向する開口部を規定している。画素電極ＰＥは、画素ＰＸの開口部ごとに区画されている。遮光層ＢＭは、黒色の樹脂材料や、遮光性の金属材料によって形成されている。
【0031】
カラーフィルタＣＦＲ、ＣＦＧ、ＣＦＢのそれぞれは、第２基板２０のアレイ基板ＳＵＢ１と対向する側に位置し、それぞれの端部が遮光層ＢＭに重なっている。一例では、カラーフィルタＣＦＲ、ＣＦＧ、ＣＦＢは、それぞれ赤色、緑色、青色に着色された樹脂材料によって形成されている。
【0032】
オーバーコート層ＯＣは、カラーフィルタＣＦＲ、ＣＦＧ、ＣＦＢを覆っている。オーバーコート層ＯＣは、透光性を有する樹脂材料によって形成されている。第２配向膜ＡＬ２は、オーバーコート層ＯＣを覆っている。第１配向膜ＡＬ１及び第２配向膜ＡＬ２は、例えば、水平配向性を示す材料によって形成されている。
【0033】
導電層２１は、第２基板２０の上に設けられる。導電層２１は、例えばＩＴＯ等の透光性の導電性材料である。外部から印加される静電気や、第２偏光板ＰＬ２に帯電した静電気は、導電層２１を流れる。検出装置１は、静電気を短時間に除去することができ、表示層である液晶層ＬＣに加えられる静電気を低減することができる。これにより、表示パネル２は、ＥＳＤ耐性を向上させることができる。
【0034】
第１偏光板ＰＬ１は、第１基板１０の外面、あるいは、光学素子４（図２参照）と対向する面に配置される。第２偏光板ＰＬ２は、第２基板２０の外面、あるいは、観察位置側の面に配置される。第１偏光板ＰＬ１の第１偏光軸及び第２偏光板ＰＬ２の第２偏光軸は、例えばＸ－Ｙ平面においてクロスニコルの位置関係にある。なお、表示パネル２は、第１偏光板ＰＬ１及び第２偏光板ＰＬ２に加え、位相差板などの他の光学機能素子を含んでいてもよい。
【0035】
アレイ基板ＳＵＢ１及び対向基板ＳＵＢ２は、第１配向膜ＡＬ１及び第２配向膜ＡＬ２が向かい合うように配置されている。液晶層ＬＣは、第１配向膜ＡＬ１と第２配向膜ＡＬ２との間に封入されている。液晶層ＬＣは、誘電率異方性が負のネガ型液晶材料、あるいは、誘電率異方性が正のポジ型液晶材料によって構成されている。
【0036】
例えば、液晶層ＬＣがネガ型液晶材料である場合であって、液晶層ＬＣに電圧が印加されていない状態では、液晶分子ＬＭは、Ｘ－Ｙ平面内において、その長軸が第１方向Ｄｘに沿う方向に初期配向している。一方、液晶層ＬＣに電圧が印加された状態、つまり、画素電極ＰＥと共通電極ＤＥとの間に電界が形成されたオン時において、液晶分子ＬＭは、電界の影響を受けてその配向状態が変化する。オン時において、入射した直線偏光は、その偏光状態が液晶層ＬＣを通過する際に液晶分子ＬＭの配向状態に応じて変化する。
【0037】
図４は、表示領域の画素配列を表す回路図である。アレイ基板ＳＵＢ１には、図４に示す各副画素ＳＰＸのスイッチング素子Ｔｒ、画素信号線ＳＬ、走査線ＧＬ等が形成されている。画素信号線ＳＬは、第２方向Ｄｙに延在する。画素信号線ＳＬは、各画素電極ＰＥ（図３参照）に画素信号を供給するための配線である。走査線ＧＬは、第１方向Ｄｘに延在する。走査線ＧＬは、各スイッチング素子Ｔｒを駆動する駆動信号（走査信号）を供給するための配線である。
【0038】
画素ＰＸは、複数の副画素ＳＰＸが含まれる。副画素ＳＰＸは、それぞれスイッチング素子Ｔｒ及び液晶層ＬＣの容量を備えている。スイッチング素子Ｔｒは、薄膜トランジスタにより構成されるものであり、この例では、ｎチャネルのＭＯＳ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型のＴＦＴで構成されている。図３に示す画素電極ＰＥと共通電極ＤＥとの間に第５絶縁膜１５が設けられ、これらによって図４に示す保持容量Ｃｓが形成される。
【0039】
図３に示すカラーフィルタＣＦＲ、ＣＦＧ、ＣＦＢは、例えば赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色に着色された色領域が周期的に配列されている。各副画素ＳＰＸ－Ｒ、ＳＰＸ－Ｇ、ＳＰＸ－Ｂに、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色の色領域が１組として対応付けられる。そして、３色の色領域に対応する副画素ＳＰＸを１組として画素ＰＸが構成される。つまり、表示パネル２は、赤色を表示する副画素ＳＰＸ－Ｒと、緑色を表示する副画素ＳＰＸ－Ｇと、青色を表示する副画素ＳＰＸ－Ｂと、を含む。なお、カラーフィルタは、４色以上の色領域を含んでいてもよい。この場合、画素ＰＸは、４つ以上の副画素ＳＰＸを含んでいてもよい。
【0040】
図５は、光学センサを模式的に示す平面図である。図５に示すように、光電変換素子６及び発光素子７は、第１方向Ｄｘ及び第２方向Ｄｙに配列されている。具体的には、光電変換素子６及び発光素子７は、第１方向Ｄｘにおいて、交互に配置されている。また、光電変換素子６及び発光素子７は、それぞれ、第２方向Ｄｙに配列されている。発光素子７は、光電変換素子６と隣り合って配置されている。発光素子７は、光電変換素子６と１対１の関係で配置されているが、これに限定されず、発光素子７は、複数の光電変換素子６ごとに１つ設けられていてもよい。この場合、複数の光電変換素子６は、第１方向Ｄｘにおいて、発光素子７と隣り合う光電変換素子６と、発光素子７を介さず他の光電変換素子６と隣り合う光電変換素子６とを含む。
【0041】
センサ基材５１には、センサ信号線ＳＬＡ、センサ走査線ＧＬＡ、光源信号線ＳＬＢ、光源走査線ＧＬＢ等の各種配線が設けられている。センサ走査線ＧＬＡは、各センサスイッチング素子ＴｒＡ（図７参照）を駆動する駆動信号（走査信号）を供給するための配線である。これにより、光電変換素子６は順次選択される。センサ信号線ＳＬＡは、光電変換素子６の検出信号を検出回路ＤＥＴ（図７参照）に出力するための配線である。
【0042】
光源走査線ＧＬＢは、発光素子７の駆動回路に含まれる各スイッチング素子を駆動する駆動信号（走査信号）を供給するための配線である。光源信号線ＳＬＢは、発光素子７に駆動電圧を供給するための配線である。
【0043】
センサ走査線ＧＬＡ及び光源走査線ＧＬＢは、それぞれ第１方向Ｄｘに延在している。センサ信号線ＳＬＡ及び光源信号線ＳＬＢは、それぞれ第２方向Ｄｙに延在している。光電変換素子６は、センサ走査線ＧＬＡ及びセンサ信号線ＳＬＡで囲まれた領域に設けられる。発光素子７は、光源走査線ＧＬＢ及び光源信号線ＳＬＢで囲まれた領域に設けられる。また、センサ走査線ＧＬＡ、光源走査線ＧＬＢ、センサ信号線ＳＬＡ及び光源信号線ＳＬＢで囲まれた領域には、それぞれ光電変換素子６及び発光素子７を駆動するための駆動回路が設けられる。
【0044】
発光素子７には、アノード電極７８が接続される。アノード電極７８は、平面視で、発光素子７よりも大きい面積を有している。アノード電極７８は、銀（Ａｇ）等の金属材料で形成され、発光素子７の側方から照射された光を反射して、表示パネル２に向けて光Ｌ１を照射する。つまり、発光素子７及びアノード電極７８を含む領域が、光Ｌ１を照射する発光面となる。
【0045】
アノード電極７８の第１方向Ｄｘでの幅ＷＢ１は、光電変換素子６の第１方向Ｄｘでの幅ＷＡ１よりも大きい。アノード電極７８の第２方向Ｄｙでの幅ＷＢ２は、光電変換素子６の第２方向Ｄｙでの幅ＷＡ２よりも大きい。これにより、複数の発光素子７は、表示領域ＤＡの全体に良好に光Ｌ１を照射することができる。
【0046】
複数の発光素子７は、異なる波長の光Ｌ１を照射する第１発光素子７－Ｗと第２発光素子７－ＮＩＲとを含む。第１発光素子７－Ｗは、可視光（例えば白色の光）を照射する。第１発光素子７－Ｗは、複数の発光素子で構成されていてもよいし、発光素子と蛍光体との組み合わせで構成されていてもよい。第２発光素子７－ＮＩＲは、例えば近赤外光を照射する。複数の第１発光素子７－Ｗ（図５に示す例では３つの第１発光素子７－Ｗ）に対して１つの第２発光素子７－ＮＩＲが設けられる。
【0047】
これにより、表示パネル２の表示の際には、複数の発光素子７のうち第１発光素子７－Ｗが光Ｌ１を照射し、光学センサ５の検出の際には、複数の発光素子７のうち第１発光素子７－Ｗ及び第２発光素子７－ＮＩＲが光Ｌ１を照射する。発光素子７は、白色及び近赤外光の光Ｌ１に限定されず、他の波長の光Ｌ１を照射する発光素子を有していてもよい。光学センサ５が検出する生体に関する情報、例えば、指Ｆｇや掌の凹凸（指紋）、血管像、脈波、脈拍、血中酸素濃度等に応じて、異なる波長の光Ｌ１を照射してもよい。光学センサ５は、例えば、指紋検出の際に、第１発光素子７－Ｗから照射される可視光に基づいて検出を行い、血管像（静脈パターン）の検出の際に、第２発光素子７－ＮＩＲから照射される近赤外光に基づいて検出を行ってもよい。
【0048】
図６は、図５のＶＩ－ＶＩ’断面図である。図６は、光電変換素子６及びセンサスイッチング素子ＴｒＡの断面構成を模式的に示している。センサスイッチング素子ＴｒＡは、光電変換素子６に対応して設けられる。センサスイッチング素子ＴｒＡは、薄膜トランジスタにより構成されるものであり、この例では、ｎチャネルのＭＯＳ型のＴＦＴで構成されている。
【0049】
図６に示すように、光電変換素子６は、センサアレイ基板ＳＵＢＡの第１有機絶縁層５５の上に、下部電極６４、半導体６１、上部電極６５の順に積層される。つまり、センサ基材５１の表面に垂直な方向において、下部電極６４と上部電極６５とは、光電変換層である半導体６１を挟んで対向する。センサアレイ基板ＳＵＢＡは、所定の検出領域ごとにセンサを駆動する駆動回路基板である。センサアレイ基板ＳＵＢＡは、センサ基材５１と、センサスイッチング素子ＴｒＡ及び各種配線等を有する。また、センサアレイ基板ＳＵＢＡは、発光素子７（図５参照）を駆動するための各種スイッチング素子及び各種配線も含む。
【0050】
光電変換素子６は、ＰＩＮ型のフォトダイオードである。半導体６１は、アモルファスシリコン（ａ－Ｓｉ）である。半導体６１は、ｉ型半導体６１ａ、ｐ型半導体６１ｂ及びｎ型半導体６１ｃを含む。ｉ型半導体６１ａ、ｐ型半導体６１ｂ及びｎ型半導体６１ｃは、光電変換素子の一具体例である。図６では、センサ基材５１の表面に垂直な方向において、ｎ型半導体６１ｃ、ｉ型半導体６１ａ及びｐ型半導体６１ｂの順に積層されている。ただし、反対の構成、つまり、ｐ型半導体６１ｂ、ｉ型半導体６１ａ及びｎ型半導体６１ｃの順に積層されていてもよい。
【0051】
下部電極６４は、光電変換素子６のアノードであり、検出信号を読み出すための電極である。上部電極６５は、光電変換素子６のカソードであり、電源信号ＳＶＳを光電変換素子６に供給するための電極である。
【0052】
第１有機絶縁層５５の上に絶縁層５６及び絶縁層５７が設けられている。絶縁層５６は、上部電極６５の周縁部を覆い、上部電極６５と重なる位置に開口が設けられている。接続配線６７は、上部電極６５のうち、絶縁層５６が設けられていない部分で上部電極６５と接続される。接続配線３６は、上部電極６５と電源信号線Ｌｖｓとを接続する配線である。絶縁層５７は、上部電極６５及び接続配線６７を覆って絶縁層５６の上に設けられる。絶縁層５７の上に平坦化層である第２有機絶縁層５８及びオーバーコート層５９が設けられる。
【0053】
図６に示すように、センサスイッチング素子ＴｒＡは、センサ基材５１に設けられている。具体的には、センサ基材５１の一方の面に、遮光層ＬＳＡ、絶縁層５２、半導体層ＰＳＡ、絶縁層５３、センサ走査線ＧＬＡ、絶縁層５４、ソース電極ＳＥＡ及びアノード接続線６８（ドレイン電極ＤＥＡ）、第１有機絶縁層５５の順に設けられている。絶縁層５２、５３、５４、５６、５７等の無機絶縁層は、シリコン酸化膜（ＳｉＯ）、シリコン窒化膜（ＳｉＮ）又はシリコン酸化窒化膜（ＳｉＯＮ）等が用いられる。また、各無機絶縁層は、単層に限定されず積層膜であってもよい。
【0054】
遮光層ＬＳＡは、センサ基材５１よりも光の透過率が小さい材料で形成され、半導体層ＰＳＡの下に設けられる。絶縁層５２は、遮光層ＬＳＡを覆ってセンサ基材５１の上に設けられる。半導体層ＰＳＡは、絶縁層５２の上に設けられる。半導体層ＰＳＡは、例えばポリシリコンや酸化物半導体が用いられる。
【0055】
絶縁層５３は、半導体層ＰＳＡを覆って絶縁層５２の上に設けられる。センサ走査線ＧＬＡは、絶縁層５３の上に設けられる。センサ走査線ＧＬＡの、半導体層ＰＳＡと重なる部分がゲート電極として機能する。センサスイッチング素子ＴｒＡは、センサ走査線ＧＬＡが半導体層ＰＳＡの上側に設けられたトップゲート構造である。ただし、これに限定されず、センサスイッチング素子ＴｒＡは、ボトムゲート構造でもよく、デュアルゲート構造でもよい。
【0056】
絶縁層５４は、センサ走査線ＧＬＡを覆って絶縁層５３の上に設けられる。ソース電極ＳＥＡ（信号線ＳＬＡ）及びドレイン電極ＤＥＡ（アノード接続線６８）は、絶縁層５４の上に設けられる。ソース電極ＳＥＡ及びドレイン電極ＤＥＡは、それぞれ、絶縁層５３、５４に設けられたコンタクトホールを介して半導体層ＰＳＡと接続される。光電変換素子６の下部電極６４は、第１有機絶縁層５５に設けられたコンタクトホールを介してアノード接続線６８に接続される。
【0057】
光電変換素子６としてアモルファスシリコン材料を用いていたが、代わりに有機材料等を用いてもよい。また、光電変換素子６としてポリシリコンを用いてＰＩＮ型のフォトダイオードを形成してもよい。
【0058】
図７は、光電変換素子の部分検出領域を示す回路図である。部分検出領域ＰＡＡは、センサ信号線ＳＬＡとセンサ走査線ＧＬＡとで囲まれた領域である。図７に示すように、部分検出領域ＰＡＡは、光電変換素子６と、容量素子Ｃａと、センサスイッチング素子ＴｒＡとを含む。センサスイッチング素子ＴｒＡのゲートはセンサ走査線ＧＬＡに接続される。センサスイッチング素子ＴｒＡのソースはセンサ信号線ＳＬＡに接続される。センサスイッチング素子ＴｒＡのドレインは、光電変換素子６のアノード（下部電極６４）及び容量素子Ｃａに接続される。
【0059】
光電変換素子６のカソードには、電源回路から電源信号ＳＶＳが供給される。また、容量素子Ｃａには、電源回路から、容量素子Ｃａの初期電位となる基準信号ＶＲ１が供給される。
【0060】
部分検出領域ＰＡＡに光Ｌ２が照射されると、光電変換素子６には光量に応じた電流が流れ、これにより容量素子Ｃａに電荷が蓄積される。センサスイッチング素子ＴｒＡがオンになると、容量素子Ｃａに蓄積された電荷に応じて、センサ信号線ＳＬＡに電流が流れる。センサ信号線ＳＬＡは、検出回路ＤＥＴに接続される。これにより、光学センサ５は、部分検出領域ＰＡＡごとに、光電変換素子６に照射される光の光量に応じた信号を検出できる。なお、光学センサ５は、複数のセンサ信号線ＳＬＡごとに、センサ信号線ＳＬＡと検出回路ＤＥＴとの接続と非接続とを切り換えるスイッチング回路を備えていてもよい。
【0061】
図８は、図４のＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ’断面図である。図８は、発光素子７及び駆動トランジスタＤＲＴの断面構成を模式的に示している。図８に示すように、発光素子７及び駆動トランジスタＤＲＴは、センサ基材５１の上に設けられる。
【0062】
駆動トランジスタＤＲＴは、半導体層ＰＳＢ、光源走査配線ＧＬＢ、ドレイン電極ＤＥＢ、ソース電極ＳＥＢを含む。絶縁層５４の上に、アノード電源線ＩＰＬ及び台座ＢＳが設けられている。アノード電源線ＩＰＬのうち、半導体層ＰＳＢと重なる部分が駆動トランジスタＤＲＴのドレイン電極ＤＥＢとして機能する。台座ＢＳのうち、半導体層ＰＳＢと重なる部分が駆動トランジスタＤＲＴのソース電極ＳＥＢとして機能する。半導体層ＰＳＢの下には、遮光層ＬＳＢが設けられている。駆動トランジスタＤＲＴの構成は、図６に示すセンサスイッチング素子ＴｒＡの構成と類似しているので、詳細な説明は省略する。
【0063】
第１有機絶縁層５５は、アノード電源線ＩＰＬ及び台座ＢＳを覆って絶縁層５４の上に設けられる。光源共通電極ＣＥＢ、重畳電極ＰＥＢ及びカソード電極ＣＤは、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ、Indium Tin Oxide）である。絶縁層５６は、センサ基材５１の法線方向において、光源共通電極ＣＥＢと重畳電極ＰＥＢとの間に設けられる。
【0064】
アノード電極７８は、例えば、ＩＴＯ、銀（Ａｇ）、ＩＴＯの積層体である。アノード電極７８は、重畳電極ＰＥＢの上に設けられ、第１有機絶縁層５５に設けられたコンタクトホールＣＨを介して台座ＢＳに接続される。接続層ＣＬは、銀ペーストにより形成され、センサ基材５１と発光素子７との間において、アノード電極７８の上に設けられる。発光素子７は、接続層ＣＬの上に設けられ、接続層ＣＬと電気的に接続される。つまり、発光素子７は、接続層ＣＬを介してアノード電極７８と電気的に接続される。
【0065】
絶縁層５７は、アノード電極７８及び接続層ＣＬの側面を覆って絶縁層５６の上に設けられる。第２有機絶縁層５８は、発光素子７の側面を覆って絶縁層５７の上に設けられる。カソード電極ＣＤは、第２有機絶縁層５８及び発光素子７の上に設けられ、発光素子７のカソード端子ＥＬＥＤ２（図９参照）と電気的に接続される。カソード電極ＣＤは、複数の発光素子７のカソード端子ＥＬＥＤ２と電気的に接続される。オーバーコート層５９は、カソード電極ＣＤの上に設けられる。
【0066】
図９は、図８の発光素子を拡大して示す断面図である。図９に示すように、発光素子７は、発光素子基板ＳＵＬＥＤ、ｎ型クラッド層ＮＣ、発光層ＥＭ、ｐ型クラッド層ＰＣ、アノード端子ＥＬＥＤ１及びカソード端子ＥＬＥＤ２を有する。発光素子基板ＳＵＬＥＤの上に、ｎ型クラッド層ＮＣ、発光層ＥＭ、ｐ型クラッド層ＰＣ及びカソード端子ＥＬＥＤ２の順に積層される。アノード端子ＥＬＥＤ１は、発光素子基板ＳＵＬＥＤと接続層ＣＬとの間に設けられる。
【0067】
発光層ＥＭは、例えば窒化インジウムガリウム（ＩｎＧａＮ）である。ｐ型クラッド層ＰＣとｎ型クラッド層ＮＣは、窒化ガリウム（ＧａＮ）である。発光素子基板ＳＵＬＥＤは、炭化珪素（ＳｉＣ）である。アノード端子ＥＬＥＤ１及びカソード端子ＥＬＥＤ２は、いずれもアルミニウムである。
【0068】
各発光素子７の製造工程において、製造装置は、発光素子基板ＳＵＬＥＤの上に、ｎ型クラッド層ＮＣ、発光層ＥＭ、ｐ型クラッド層ＰＣ及びカソード端子ＥＬＥＤ２を成膜する。その後、製造装置は、発光素子基板ＳＵＬＥＤを薄膜化して、発光素子基板ＳＵＬＥＤの底面にアノード端子ＥＬＥＤ１を形成する。そして、製造装置は、方形に切断加工した発光素子７を接続層ＣＬの上に配置した。
【0069】
このような構成により、発光素子７のアノード（アノード端子ＥＬＥＤ１）は、駆動トランジスタＤＲＴを介してアノード電源線ＩＰＬに接続される。アノード電源線ＩＰＬには、アノード電源電位ＰＶＤＤが供給される。発光素子７のカソード（カソード端子ＥＬＥＤ２）には、カソード基準電位が供給される。アノード電源電位ＰＶＤＤは、カソード基準電位よりも高い電位である。これにより、発光素子７は、アノード電源電位ＰＶＤＤとカソード基準電位との電位差により順方向電流（駆動電流）が供給され発光する。なお、図８、図９に示す発光素子７の構成はあくまで一例であり、他の構成の発光素子を適用してもよい。
【0070】
図１０は、光学素子を示す平面図である。図１１は、図１０のＸＩ－ＸＩ’断面図である。図１０に示すように、光学素子４は、第１透光領域４１、第２透光領域４２及び非透光領域４３を含む。第１透光領域４１及び第２透光領域４２は、それぞれ光電変換素子６及び発光素子７に対応して設けられる。第１透光領域４１及び第２透光領域４２は、平面視で、第１方向Ｄｘ及び第２方向Ｄｙに配列される。具体的には、第１透光領域４１及び第２透光領域４２は、非透光領域４３を挟んで第１方向Ｄｘに隣り合う。また、第１透光領域４１及び第２透光領域４２は、それぞれ第２方向Ｄｙに配列される。
【0071】
第１透光領域４１は、平面視で円形状である。また、第２透光領域４２は、平面視で矩形状である。第２透光領域４２の面積は、第１透光領域４１の面積よりも大きい。これにより、発光素子７からの光Ｌ１の取出し効率の低下を抑制できる。ただし、第１透光領域４１及び第２透光領域４２の平面視での形状は、光電変換素子６の受光面の形状及び発光素子７の発光面の形状に応じて、適宜変更してもよい。第１透光領域４１及び第２透光領域４２は、それぞれ、円形状、四角形状に限定されず、多角形状、楕円形状、異形状等であってもよい。
【0072】
図１１に示すように、光学素子４は、第１透光性樹脂４４と、非透光性樹脂４５とを有する。複数の第１透光性樹脂４４は、第３方向Ｄｚに積層される。非透光性樹脂４５は、非透光領域４３と重なる領域において、第１透光性樹脂４４の層間に設けられる。第１透光性樹脂４４は、可視光及び近赤外光を透過する透光性の樹脂材料である。非透光性樹脂４５は、第１透光性樹脂４４よりも光の透過率が小さい材料である。非透光性樹脂４５は、着色された樹脂材料であり、例えば黒色の樹脂材料である。
【0073】
言い換えると、第１透光領域４１及び第２透光領域４２は、非透光性樹脂４５と重ならない領域であり、光学素子４の一方の面から他方の面まで第１透光性樹脂４４のみで構成される。非透光領域４３は、光学素子４の一方の面と他方の面との間で、少なくとも一層の非透光性樹脂４５を有する領域である。このような構成により、光学素子４は、第１透光領域４１において光Ｌ１を透過させ、第２透光領域４２において光Ｌ２を透過させ、非透光領域４３において、光Ｌ１、Ｌ２を非透過にすることができる。
【0074】
図１２は、第１変形例に係る光学素子を示す断面図である。図１２に示すように、第１変形例に係る光学素子４において、非透光性樹脂４５Ａは平板状に形成され、第１透光領域４１及び第２透光領域４２と重なる領域に貫通孔Ｈ１、Ｈ２が設けられている。貫通孔Ｈ１、Ｈ２は、それぞれ、光学素子４の一方の面から他方の面まで貫通している。第１透光性樹脂４４Ａは、貫通孔Ｈ１、Ｈ２の内部に設けられ、第３方向Ｄｚに延びる柱状に形成される。
【0075】
図１３は、表示パネル、光学素子及び光学センサの平面視での配置関係を説明するための説明図である。なお、図１３では、光学素子４の第１透光領域４１及び第２透光領域４２を点線で示し、光学センサ５の光電変換素子６、発光素子７及びアノード電極７８を二点鎖線で示している。
【0076】
図１３に示すように、光電変換素子６及び発光素子７は、画素ＰＸごとに配置されている。つまり、複数の副画素ＳＰＸ－Ｒ、ＳＰＸ－Ｇ、ＳＰＸ－Ｂに対して、１つの光電変換素子６及び１つの発光素子７が設けられている。光電変換素子６の第１方向Ｄｘの配置ピッチは、画素ＰＸの第１方向Ｄｘの配置ピッチと等しい。光電変換素子６の第２方向Ｄｙの配置ピッチは、画素ＰＸの第２方向Ｄｙの配置ピッチと等しい。同様に、発光素子７の第１方向Ｄｘの配置ピッチは、画素ＰＸの第１方向Ｄｘの配置ピッチと等しい。発光素子７の第２方向Ｄｙの配置ピッチは、画素ＰＸの第２方向Ｄｙの配置ピッチと等しい。
【0077】
ただし、光電変換素子６及び発光素子７は、複数の画素ＰＸに対して１つ配置されていてもよい。光電変換素子６の第１方向Ｄｘの配置ピッチは、画素ＰＸの第１方向Ｄｘの配置ピッチの整数倍であってもよい。光電変換素子６の第２方向Ｄｙの配置ピッチは、画素ＰＸの第２方向Ｄｙの配置ピッチの整数倍であってもよい。同様に、発光素子７の第１方向Ｄｘの配置ピッチは、画素ＰＸの第１方向Ｄｘの配置ピッチの整数倍であってもよい。発光素子７の第２方向Ｄｙの配置ピッチは、画素ＰＸの第２方向Ｄｙの配置ピッチの整数倍であってもよい。また、図１３では、１つの光電変換素子６に対して、１つの発光素子７が設けられているが、これに限定されない。例えば、数１０から１００個程度の光電変換素子６（画素ＰＸ）に対して、１つの発光素子７が設けられていてもよい。
【0078】
光電変換素子６は、赤色を表示する副画素ＳＰＸ－Ｒと緑色を表示する副画素ＳＰＸ－Ｇの少なくとも一方と重なる領域に設けられている。図１３では、光電変換素子６は、赤色を表示する副画素ＳＰＸ－Ｒと緑色を表示する副画素ＳＰＸ－Ｇに跨がって配置される。ここで、青色を表示する副画素ＳＰＸ－Ｂの単位面積当たりの輝度は、副画素ＳＰＸ－Ｒ、ＳＰＸ－Ｇよりも小さい。本実施形態では、発光素子７は、副画素ＳＰＸ－Ｂと重なる領域に配置される。これにより、副画素ＳＰＸ－Ｂの輝度の低下を抑制することができ、表示パネル２は表示特性を向上できる。
【0079】
光学素子４の第１透光領域４１は、光電変換素子６と重なって配置される。平面視で、複数の第１透光領域４１のそれぞれの面積は、複数の光電変換素子６のそれぞれの面積よりも小さい。すなわち、第１透光領域４１の直径は、光電変換素子６の幅ＷＡ１、ＷＡ２（図５参照）よりも小さい。ここで、光電変換素子６の面積は、具体的には、光Ｌ２を受光する上部電極６５の面積である。このような構成により、複数の光電変換素子６の間でのクロストークを抑制して、光学センサ５の検出精度を向上させることができる。
【0080】
第２透光領域４２は、発光素子７及びアノード電極７８と重なって配置される。第２透光領域４２の第１方向Ｄｘの幅及び第２方向Ｄｙの幅は、アノード電極７８の幅ＷＢ１、ＷＢ２（図５参照）よりも小さい。
【0081】
図１４は、図１３のＸＩＶ－ＸＩＶ’断面図である。なお、図１４は、表示パネル２、光学素子４及び光学センサ５の断面視での配置関係を模式的に示している。図１４に示すように、発光素子７が設けられた領域では、第３方向Ｄｚにおいて、センサ基材５１、発光素子７、第２透光領域４２、第１基板１０、液晶層ＬＣ、カラーフィルタＣＦＢ、第２基板２０の順に積層される。また、光電変換素子６が設けられた領域では、第３方向Ｄｚにおいて、センサ基材５１、光電変換素子６、第１透光領域４１、第１基板１０、液晶層ＬＣ、カラーフィルタＣＦＲ及びカラーフィルタＣＦＧ、第２基板２０の順に積層される。
【0082】
発光素子７から照射された光Ｌ１は、第２透光領域４２、第１基板１０、液晶層ＬＣ、カラーフィルタＣＦＢ及び第２基板２０を透過して、指Ｆｇに入射する。光学素子４の第２透光領域４２は、散乱構造を有していることが望ましい。この場合、光Ｌ１は、第２透光領域４２で散乱されて、副画素ＳＰＸ－Ｂと隣り合う副画素ＳＰＸ－Ｒ、ＳＰＸ－Ｇ、及び複数の画素ＰＸに亘って照射される。これにより、表示パネル２の表示面から出射される光Ｌ１の輝度の差を小さくすることができ、表示特性を向上させることができる。
【0083】
図１５は、散乱構造の一例を示す断面図である。図１５に示すように、光学素子４の上に散乱層４８が設けられている。散乱層４８は、少なくとも第２透光領域４２を覆って、発光素子７の上側に設けられる。散乱層４８は、発光素子７からの光Ｌ１を散乱させる。また、散乱層４８は、第１透光領域４１及び光電変換素子６と重なる領域に、開口４８ａが設けられる。つまり、第１透光領域４１及び光電変換素子６の上には、散乱層４８が設けられていない。散乱層４８は、例えば、光学素子４の上に塗布形成される。開口４８ａは、エッチングにより形成される。ただし、散乱層４８の形成方法は、これに限定されない。
【0084】
図１６は、散乱構造の他の例を示す断面図である。図１６に示すように、第２透光領域４２の表面に、微小な凹凸構造４９が形成されている。第１透光領域４１の表面は、凹凸構造４９が形成されていない平坦面である。凹凸構造４９は、発光素子７からの光Ｌ１を散乱させる。凹凸構造４９は、第１透光領域４１をメタルマスクで覆い、メタルマスクで覆われていない第２透光領域４２の表面を、例えばサンドブラストやドライアイスブラストなどにより粗面化することで形成できる。なお、図１５及び図１６に示した散乱構造は、図１１及び図１２のいずれの光学素子４にも適用できる。
【0085】
指Ｆｇで反射された光Ｌ２は、第２基板２０、カラーフィルタＣＦＲ、ＣＦＧ、液晶層ＬＣ、第１基板１０、第１透光領域４１を透過して光電変換素子６に入射する。これにより、光学センサ５は、指紋や、静脈パターンなどの各種生体情報を検出することができる。
【0086】
以上説明したように、本実施形態の検出装置１は、光学センサ５と、表示パネル２（液晶表示パネル）と、複数の発光素子７と、光学素子４と、を有する。光学センサ５は、センサ基材５１と、センサ基材５１に設けられ、それぞれに照射された光に応じた信号を出力する複数の光電変換素子６と、を含む。表示パネル２は、センサ基材５１と垂直な方向において、センサ基材５１と対向して設けられる。複数の発光素子７は、センサ基材５１と垂直な方向において、表示パネル２とセンサ基材５１との間に位置し、表示パネル２に光Ｌ１（出射光）を照射する。光学素子４は、複数の第１透光領域４１と、非透光領域４３とを含み、センサ基材５１と垂直な方向において、光学センサ５と表示パネル２との間に設けられる。光学素子４において、複数の第１透光領域４１は、複数の光電変換素子６のそれぞれと重なる位置で光学素子４の厚さ方向に貫通して設けられ、光電変換素子６に入射する入射光を透過させる。非透光領域４３は、複数の第１透光領域４１の間に設けられ、第１透光領域４１よりも光の透過率が小さい。また、複数の発光素子７は、センサ基材５１に設けられる。
【0087】
これによれば、複数の光電変換素子６と複数の発光素子７とが同一のセンサ基材５１の上に設けられている。このため、光学センサ５の光源をセンサ基材５１とは異なる基板上に設ける構成と比べて検出装置１の薄型化を図ることができる。また、複数の発光素子７は、光学センサ５の光源と表示パネル２の光源を兼ねる。このため、表示パネル２のバックライトを省くことができる。
【0088】
（第２実施形態）
図１７は、第２実施形態に係る検出装置の概略断面構成を示す断面図である。なお、以下の説明において、上述した実施形態で説明した構成要素については、同じ符号を付して、説明を省略する。
図１７は、第２実施形態に係る検出装置の概略断面構成を示す断面図である。なお、以下の説明において、上述した実施形態で説明した構成要素については、同じ符号を付して、説明を省略する。
【0089】
図１７に示すように、検出装置１Ａは、表示パネル２と、照明装置８と、光学素子４Ａと、光学センサ５とを有する。照明装置８は、光源基材８１と、複数の発光素子７とを有する。複数の発光素子７は、光源基材８１の表示パネル２と対向する面に設けられる。すなわち、光学センサ５は、複数の発光素子７を有さず、センサ基材５１の上に複数の光電変換素子６が設けられている。
【0090】
照明装置８は、第３方向Ｄｚにおいて、光学センサ５と表示パネル２との間に設けられる。言い換えると、照明装置８は、第３方向Ｄｚにおいて、光学センサ５と指Ｆｇとの間に設けられる。より具体的には、検出装置１Ａは、第３方向Ｄｚにおいて、光学センサ５、光学素子４Ａ、照明装置８、表示パネル２の順に積層される。
【0091】
図１８は、第２実施形態に係る検出装置が有する照明装置を模式的に示す斜視図である。図１８に示すように、複数の発光素子７は、光源基材８１の表示領域ＤＡと重なる領域に配列される。複数の発光素子７は、第１方向Ｄｘ及び第２方向Ｄｙに配列される。複数の発光素子７を駆動するための周辺回路ＧＣＢ、接続端子Ｔ３は、周辺領域ＢＥに配置される。
【0092】
光源走査線ＧＬＢ及び光源信号線ＳＬＢ（図５参照）は、光源基材８１に設けられる。発光素子７は、光源走査線ＧＬＢ及び光源信号線ＳＬＢで囲まれた領域に設けられる。複数の光源走査線ＧＬＢは、それぞれ周辺回路ＧＣＢに接続される。光源信号線ＳＬＢ及び周辺回路ＧＣＢは、複数の接続端子Ｔ３を介して、複数の発光素子７を制御する制御回路及び電源回路と接続される。なお、複数の発光素子７と、表示パネル２の各副画素ＳＰＸ、第１透光領域４１及び光電変換素子６との、平面視での配置関係は、図１３に示した構成と同様である。
【0093】
図１９は、第２実施形態に係る光学素子を示す平面図である。本実施形態では、照明装置８は、光学素子４Ａの上に配置される。このため、図１９に示すように、光学素子４Ａは、第２透光領域４２を有さない。つまり、第１方向Ｄｘに隣り合う第１透光領域４１の間は、非透光領域４３となっている。なお、光学素子４Ａの断面構成は、図１１に示す第１実施形態と同様の構成又は図１２に示す第１変形例と同様の構成を適用することができる。また、平面視で、第１透光領域４１は、図１３と同様に、光電変換素子６と重なる領域に設けられ、光電変換素子６の面積よりも小さい面積を有して形成される。
【0094】
図２０は、第２実施形態に係る表示パネル、光学素子及び光学センサの配置関係を模式的に示す断面図である。図２０に示すように、光学センサ５のセンサ基材５１及び光電変換素子６の上に光学素子４Ａが設けられる。光学素子４Ａの第１透光領域４１は、光電変換素子６と重なる領域に設けられる。光学素子４Ａの非透光領域４３は、光電変換素子６と重ならない領域に設けられる。
【0095】
照明装置８の光源基材８１は、光学素子４Ａの上に設けられる。発光素子７は、光源基材８１の上において、光学素子４Ａの非透光領域４３と重なる領域に設けられる。言い換えると、発光素子７は、第１透光領域４１及び光電変換素子６と重ならない領域に設けられる。表示パネル２は、発光素子７を覆うオーバーコート層８５の上に設けられる。
【0096】
このような構成により、照明装置８の発光素子７から照射された光Ｌ１は、第１基板１０、液晶層ＬＣ、カラーフィルタＣＦＢ及び第２基板２０を透過して、指Ｆｇに入射する。指Ｆｇで反射された光Ｌ２は、第２基板２０、カラーフィルタＣＦＲ、ＣＦＧ、液晶層ＬＣ、第１基板１０、照明装置８、第１透光領域４１を透過して光電変換素子６に入射する。
【0097】
本実施形態では、発光素子７が、光学素子４Ａと表示パネル２との間に設けられている。このため、発光素子７からの光Ｌ１は、光学素子４Ａを介さずに表示パネル２に入射するので、発光素子７の光の利用効率を向上させることができる。また、光電変換素子６は、光学素子４Ａを介して発光素子７と異なる層に設けられている。このため、光学素子４Ａは、発光素子７の側方に照射される光Ｌ１が光電変換素子６に入射することを抑制することができる。この結果、光学センサ５は、検出精度を向上させることができる。
【0098】
【0099】
図２１に示すように、第２変形例の検出装置１Ｂは、第２実施形態の検出装置１Ａと比べて、光学素子４Ｂの構成が異なる。具体的には、光学素子４Ｂの第１透光領域４１は、可視光透過領域４１ａと近赤外光透過領域４１ｂとを含む。可視光透過領域４１ａは、可視光及び近赤外光を透過させる領域である。近赤外光透過領域４１ｂは、可視光を非透過とし、近赤外光を透過させる領域である。
【0100】
近赤外光透過領域４１ｂを構成する第２透光性樹脂４６は、非透光領域４３を構成する非透光性樹脂４５の下面及び側面を覆って設けられる。可視光透過領域４１ａを構成する第１透光性樹脂４４は、第２透光性樹脂４６に設けられた貫通孔の内部に設けられる。
【0101】
図２２に示すように、平面視において、近赤外光透過領域４１ｂは可視光透過領域４１ａの周囲を囲む環状に形成される。これにより、近赤外光の光Ｌ２が透過できる領域は近赤外光透過領域４１ｂと可視光透過領域４１ａとを合わせた領域となり、可視光の光Ｌ２が透過できる領域は、可視光透過領域４１ａとなる。つまり、近赤外光の光Ｌ２が透過できる領域の面積は、可視光の光Ｌ２が透過できる領域の面積よりも大きい。また、隣り合う第１透光領域４１の間は、非透光領域４３となっている。
【0102】
上述したように、指紋検出の際に、図２１に示す第１発光素子７－Ｗが可視光を照射し、指Ｆｇで反射した光Ｌ２は、可視光透過領域４１ａを透過して光電変換素子６に入射する。また、血管像（静脈パターン）の検出の際に、第２発光素子７－ＮＩＲが近赤外光を照射して、指Ｆｇで反射した光Ｌ２は、可視光透過領域４１ａ及び近赤外光透過領域４１ｂを透過して光電変換素子６に入射する。これにより、指紋検出の際には、光Ｌ２が透過できる光学素子４Ｂの開口径を小さくしてクロストークを抑制できる。また、指紋検出に比べて解像度が要求されない血管像（静脈パターン）の検出の際には、光学素子４Ｂの開口径を大きくして、光Ｌ２の利用効率を向上させることができる。
【0103】
（第３実施形態）
図２３は、第３実施形態に係る検出装置の概略断面構成を示す断面図である。図２４は、第３実施形態に係る表示パネル、光学素子及び光学センサの配置関係を模式的に示す断面図である。図２３に示すように、第３実施形態の検出装置１Ｃは、上述した第１実施形態及び第２実施形態と比べて、照明装置８Ａの構成が異なる。
図２３は、第３実施形態に係る検出装置の概略断面構成を示す断面図である。図２４は、第３実施形態に係る表示パネル、光学素子及び光学センサの配置関係を模式的に示す断面図である。図２３に示すように、第３実施形態の検出装置１Ｃは、上述した第１実施形態及び第２実施形態と比べて、照明装置８Ａの構成が異なる。
【0104】
照明装置８Ａは、導光板８２と、発光素子７Ａとを有する。導光板８２は、平板状であり、表示パネル２のアレイ基板ＳＵＢ１と対向して配置される。導光板８２は、少なくとも表示領域ＤＡと重なる領域に配置される。発光素子７Ａは、導光板８２の側端部に配置され、光Ｌ１を導光板８２に向けて照射する。
【0105】
光学センサ５、光学素子４Ａ、照明装置８Ａ及び表示パネル２の積層順は、第２実施形態と同様である。具体的には、第３方向Ｄｚにおいて、導光板８２は光学素子４Ａと表示パネル２との間に配置される。
【0106】
図２４に示すように、導光板８２は、光学素子４Ａの第１透光領域４１及び非透光領域４３に重なって設けられる。導光板８２の上面８２ａには複数の凹部８３が設けられている。複数の凹部８３により、光Ｌ１を散乱させる散乱構造が形成される。発光素子７Ａから照射された光Ｌ１は、導光板８２の内部で反射を繰り返しつつ、発光素子７Ａから離れる方向に進行する。光Ｌ１の一部は、複数の凹部８３で散乱されて、上面８２ａから表示パネル２に向かって進行する。
【0107】
導光板８２の上面８２ａから照射された光Ｌ１は、第１基板１０、液晶層ＬＣ、カラーフィルタＣＦ及び第２基板２０を透過して、指Ｆｇに入射する。指Ｆｇで反射された光Ｌ２は、第２基板２０、カラーフィルタＣＦＲ、ＣＦＧ、液晶層ＬＣ、第１基板１０、照明装置８の導光板８２、第１透光領域４１を透過して光電変換素子６に入射する。
【0108】
このように、検出装置１Ｃは、いわゆる直下型の照明装置８に限定されず、導光板８２の側端部に発光素子７Ａが設けられたエッジライト型を適用することもできる。本実施形態では、第２実施形態に比べ、光学素子４Ａと表示パネル２との間に光源基材８１（図１７参照）が設けられていないので、検出装置１の薄型化を図ることができる。
【0109】
なお、複数の凹部８３の単位面積当たりの数（配置密度）は、発光素子７Ａから離れるにしたがって多くなる。これにより、発光素子７Ａから離れた位置で、光Ｌ１を効率よく散乱させることができ、光Ｌ１の面内での分布が生じることを抑制できる。また、導光板８２の下面８２ｂと非透光領域４３との間に、反射層を設けてもよい。これにより、光Ｌ１が下面８２ｂから外部に照射されることを抑制でき、光Ｌ１の利用効率を向上させることができる。また、発光素子７Ａは、第１発光素子７－Ｗ及び第２発光素子７－ＮＩＲを有していてもよく、第１発光素子７－Ｗ及び第２発光素子７－ＮＩＲが、導光板８２の側端部に設けられていてもよい。
【0110】
図２５は、第３実施形態の第３変形例に係る表示パネル、光学素子及び光学センサの配置関係を模式的に示す断面図である。第３変形例に係る検出装置１Ｄにおいて、照明装置８Ｂは、光源基材８１と導光板８２と、第１発光素子７Ａ－Ｗと、第２発光素子７Ａ－ＮＩＲとを有する。第１発光素子７Ａ－Ｗは光源基材８１の上に設けられる。第２発光素子７Ａ－ＮＩＲは導光板８２の側端部に設けられる。
【0111】
照明装置８Ｂは、第３方向Ｄｚにおいて、光源基材８１、第１発光素子７Ａ－Ｗ、導光板８２の順に積層される。すなわち、光源基材８１は、光学素子４Ｂの上に設けられ、導光板８２は、光源基材８１と表示パネル２との間に設けられる。
【0112】
指紋検出の際には、第１発光素子７Ａ－Ｗが可視光の光Ｌ１を照射し、光Ｌ１は、導光板８２及び表示パネル２を透過して指Ｆｇに入射する。指Ｆｇで反射した光Ｌ２は、表示パネル２、導光板８２、光源基材８１、可視光透過領域４１ａを透過して光電変換素子６に入射する。また、血管像（静脈パターン）の検出の際には、第２発光素子７Ａ－ＮＩＲが近赤外光を照射して、導光板８２の複数の凹部８３で散乱された光Ｌ１は、表示パネル２を透過して指Ｆｇに入射する。指Ｆｇで反射した光Ｌ２は、表示パネル２、導光板８２、光源基材８１、可視光透過領域４１ａ及び近赤外光透過領域４１ｂを透過して光電変換素子６に入射する。
【0113】
このように、異なる波長の光Ｌ１を照射する第１発光素子７Ａ－Ｗ及び第２発光素子７Ａ－ＮＩＲを、それぞれ別の部材に設けてもよい。第３変形例では、第２発光素子７Ａ－ＮＩＲの光Ｌ１を照射する照射面（導光板８２の上面８２ａ）が、第１発光素子７Ａ－Ｗよりも表示パネル２に近い位置に配置される。このため、第２発光素子７Ａ－ＮＩＲからの光Ｌ１は、光源基材８１及び第１発光素子７Ａ－Ｗを介さずに、表示パネル２側に照射される。したがって、検出装置１Ｄは、血管像（静脈パターン）を効率的に撮像することができる。
【0114】
なお、光学素子４Ｂは、図２１に示す第２変形例と同様に可視光透過領域４１ａ及び近赤外光透過領域４１ｂを有する構成であるが、これに限定されない。検出装置１Ｄは、光学素子４Ｂに換えて、図１７に示す第２実施形態の光学素子４Ａを適用してもよい。
【0115】
【0116】
図２６に示すように、第４実施形態の検出装置１Ｅは、光学センサ５、光学素子４Ａ及び表示パネル２Ａを有する。光学素子４Ａは、第３方向Ｄｚにおいて、光学センサ５と表示パネル２Ａとの間に設けられる。表示パネル２Ａは、アレイ基板ＳＵＢ１Ａ及びアレイ基板ＳＵＢ１Ａに設けられた複数の発光素子７Ｂを有する。発光素子７Ｂは、平面視で、３μｍ以上、１００μｍ以下程度の大きさを有する無機発光ダイオード（ＬＥＤ）チップであり、マイクロＬＥＤ（ｍｉｃｒｏ ＬＥＤ）と呼ばれる。各画素ＰＸにマイクロＬＥＤを備える表示パネル２Ａは、マイクロＬＥＤ表示パネルとも呼ばれる。なお、マイクロＬＥＤのマイクロは、発光素子７Ｂの大きさを限定するものではない。
【0117】
【0118】
表示パネル２Ａは、複数の発光素子７Ｂを覆うオーバーコート層２９を有する。指Ｆｇは、オーバーコート層２９の表面に接触又は近接する。ただし、これに限定されず、オーバーコート層２９の上にカバー基板が設けられていてもよい。
【0119】
図２７に示すように、表示パネル２Ａにおいて、アレイ基板ＳＵＢ１Ａの表示領域ＤＡには複数の画素ＰＸが設けられている。複数の画素ＰＸは、第１方向Ｄｘ及び第２方向Ｄｙに配列されている。複数の画素ＰＸは、それぞれ、発光素子７Ｂ－Ｒ、７Ｂ－Ｇ、７Ｂ－Ｂを有する。発光素子７Ｂ－Ｒ、７Ｂ－Ｇ、７Ｂ－Ｂは、第１方向Ｄｘに配列されている。表示パネル２Ａは、発光素子７Ｂ－Ｒ、７Ｂ－Ｇ、７Ｂ－Ｂごとに異なる光を照射することで画像を表示する。例えば、発光素子７Ｂ－Ｒは赤色の光を照射する。発光素子７Ｂ－Ｇは緑色の光を照射する。発光素子７Ｂ－Ｂは青色の光を照射する。
【0120】
なお、以下の説明において、発光素子７Ｂ－Ｒ、７Ｂ－Ｇ、７Ｂ－Ｂを区別して説明する必要がない場合には、単に発光素子７Ｂという。また、複数の発光素子７Ｂは、４色以上の異なる光を出射してもよい。また、複数の画素ＰＸ及び発光素子７Ｂの配置は、図２７に示す構成に限定されない。例えば、画素ＰＸを構成する発光素子７Ｂ－Ｒ、７Ｂ－Ｇ、７Ｂ－Ｂのうち、２つの発光素子７Ｂが第２方向Ｄｙに隣り合っていてもよい。
【0121】
図２８は、発光素子の駆動回路を示す回路図である。図２８は、１つの発光素子７Ｂに設けられた駆動回路ＰＩＣＡを示しており、駆動回路ＰＩＣＡは複数の発光素子７Ｂのそれぞれに設けられている。図２８に示すように、駆動回路ＰＩＣＡは、発光素子７Ｂと、５つのトランジスタと、２つの容量とを含む。具体的には、駆動回路ＰＩＣＡは、駆動トランジスタＤＲＴ、出力トランジスタＢＣＴ、初期化トランジスタＩＳＴ、画素選択トランジスタＳＳＴ及びリセットトランジスタＲＳＴを含む。駆動トランジスタＤＲＴ、出力トランジスタＢＣＴ、初期化トランジスタＩＳＴ、画素選択トランジスタＳＳＴ及びリセットトランジスタＲＳＴは、それぞれｎ型ＴＦＴで構成される。また、駆動回路ＰＩＣＡは、第１容量Ｃｓ１及び第２容量Ｃｓ２を含む。
【0122】
発光素子７Ｂのカソード（カソード端子ＥＬＥＤ２（図９参照））は、カソード電源線ＣＤＬに接続される。また、発光素子７Ｂのアノード（アノード端子ＥＬＥＤ１（図９参照））は、駆動トランジスタＤＲＴ及び出力トランジスタＢＣＴを介してアノード電源線ＩＰＬに接続される。アノード電源線ＩＰＬには、アノード電源電位ＰＶＤＤが供給される。カソード電源線ＣＤＬには、カソード電源電位ＰＶＳＳが供給される。アノード電源電位ＰＶＤＤは、カソード電源電位ＰＶＳＳよりも高い電位である。
【0123】
アノード電源線ＩＰＬは、発光素子７Ｂに、駆動電位であるアノード電源電位ＰＶＤＤを供給する。具体的には、発光素子７Ｂは、アノード電源電位ＰＶＤＤとカソード電源電位ＰＶＳＳとの電位差（ＰＶＤＤ－ＰＶＳＳ）により順方向電流（駆動電流）が供給され発光する。つまり、アノード電源電位ＰＶＤＤは、カソード電源電位ＰＶＳＳに対し、発光素子７Ｂを発光させる電位差を有している。発光素子７Ｂのアノード端子ＥＬＥＤ１はアノード電極７８に接続され、アノード電極７８とアノード電源線ＩＰＬと間に等価回路として、第２容量Ｃｓ２が接続される。
【0124】
駆動トランジスタＤＲＴのソース電極は、アノード電極７８を介して発光素子７Ｂのアノード端子ＥＬＥＤ１に接続され、ドレイン電極は、出力トランジスタＢＣＴのソース電極に接続される。駆動トランジスタＤＲＴのゲート電極は、第１容量Ｃｓ１、画素選択トランジスタＳＳＴのドレイン電極及び初期化トランジスタＩＳＴのドレイン電極に接続される。
【0125】
出力トランジスタＢＣＴのゲート電極は、出力制御信号線ＭＳＬに接続される。出力制御信号線ＭＳＬには、出力制御信号ＢＧが供給される。出力トランジスタＢＣＴのドレイン電極は、アノード電源線ＩＰＬに接続される。
【0126】
初期化トランジスタＩＳＴのソース電極は、初期化電源線ＩＮＬに接続される。初期化電源線ＩＮＬには、初期化電位Ｖｉｎｉが供給される。初期化トランジスタＩＳＴのゲート電極は、初期化制御信号線ＩＳＬに接続される。初期化制御信号線ＩＳＬには、初期化制御信号ＩＧが供給される。すなわち、駆動トランジスタＤＲＴのゲート電極には、初期化トランジスタＩＳＴを介して初期化電源線ＩＮＬが接続される。
【0127】
画素選択トランジスタＳＳＴのソース電極は、映像信号線ＳＬに接続される。映像信号線ＳＬには、映像信号Ｖｓｉｇが供給される。画素選択トランジスタＳＳＴのゲート電極には、画素制御信号線ＳＳＬが接続されている。画素制御信号線ＳＳＬには、画素制御信号ＳＧが供給される。
【0128】
リセットトランジスタＲＳＴのソース電極は、リセット電源線ＲＬに接続される。リセット電源線ＲＬには、リセット電源電位Ｖｒｓｔが供給される。リセットトランジスタＲＳＴのゲート電極には、リセット制御信号線ＲＳＬが接続される。リセット制御信号線ＲＳＬには、リセット制御信号ＲＧが供給される。リセットトランジスタＲＳＴのドレイン電極は、発光素子７Ｂのアノード端子ＥＬＥＤ１及び駆動トランジスタＤＲＴのソース電極に接続される。
【0129】
リセットトランジスタＲＳＴのドレイン電極と、駆動トランジスタＤＲＴのゲート電極との間に、等価回路として、第１容量Ｃｓ１が設けられる。画素回路ＰＩＣＡは、第１容量Ｃｓ１及び第２容量Ｃｓ２により、駆動トランジスタＤＲＴの寄生容量とリーク電流とによるゲート電圧の変動を抑制することができる。
【0130】
駆動トランジスタＤＲＴのゲート電極には、映像信号Ｖｓｉｇ（または、階調信号）に応じた電位が供給される。つまり、駆動トランジスタＤＲＴは、出力トランジスタＢＣＴを介して供給されたアノード電源電位ＰＶＤＤに基づいて、映像信号Ｖｓｉｇに応じた電流を発光素子７Ｂに供給する。このように、アノード電源線ＩＰＬに供給されたアノード電源電位ＰＶＤＤは、駆動トランジスタＤＲＴ及び出力トランジスタＢＣＴによって降下するため、発光素子７Ｂのアノード端子ＥＬＥＤ１には、アノード電源電位ＰＶＤＤよりも低い電位が供給される。
【0131】
第２容量Ｃｓ２の一方の電極には、アノード電源線ＩＰＬを介してアノード電源電位ＰＶＤＤが供給され、第２容量Ｃｓ２の他方の電極には、アノード電源電位ＰＶＤＤよりも低い電位が供給される。つまり、第２容量Ｃｓ２の一方の電極には、第２容量Ｃｓ２の他方の電極よりも高い電位が供給される。第２容量Ｃｓ２の一方の電極は、例えば、アノード電源線ＩＰＬであり、第２容量Ｃｓ２の他方の電極は、アノード電極７８及びこれに接続されたアノード接続電極である。
【0132】
表示パネル２Ａにおいて、周辺回路ＧＣＡ（図２７参照）は、複数の画素行を、先頭行（例えば、図２７中の表示領域ＤＡにおいて、最上部に位置する画素行）から順番に選択する。駆動ＩＣは、選択された画素行の画素ＰＸに映像信号Ｖｓｉｇ（映像書き込み電位）を書き込み、発光素子７Ｂを発光させる。駆動ＩＣは、１水平走査期間ごとに、映像信号線ＳＬに映像信号Ｖｓｉｇを供給し、リセット電源線ＲＬにリセット電源電位Ｖｒｓｔを供給し、初期化電源線ＩＮＬに初期化電位Ｖｉｎｉを供給する。表示パネル２Ａは、これらの動作が１フレームの画像ごとに繰り返される。
【0133】
図２９は、第４実施形態に係る表示パネル、光学素子及び光学センサの平面視での配置関係を説明するための説明図である。図２９に示すように、複数の発光素子７Ｂは、光電変換素子６及び第１透光領域４１と重ならない位置に設けられる。言い換えると、複数の発光素子７Ｂは、光学素子４Ａの非透光領域４３（図２６参照）と重なる領域に設けられる。また、第１方向Ｄｘにおいて隣り合う２つの光電変換素子６の間で、複数の発光素子７Ｂが配置される。第１方向Ｄｘにおいて、光電変換素子６及び第１透光領域４１、発光素子７Ｂ－Ｒ、発光素子７Ｂ－Ｇ、発光素子７Ｂ－Ｂ、光電変換素子６及び第１透光領域４１、発光素子７Ｂ－Ｒ、発光素子７Ｂ－Ｇ、発光素子７Ｂ－Ｂのように繰り返し配置される。また、第２方向Ｄｙにおいて、それぞれ同色の発光素子７Ｂ－Ｒ、発光素子７Ｂ－Ｇ、発光素子７Ｂ－Ｂが配列される。
【0134】
このような構成により、図２６に示すように、表示パネル２Ａの各発光素子７Ｂから照射された光Ｌ１は、指Ｆｇに向かって進行する。指Ｆｇで反射された光Ｌ２は、複数の発光素子７Ｂの間の開口部及び第１透光領域４１を透過して、光電変換素子６に入射する。なお、開口部とは、表示パネル２Ａの画素信号線ＳＬと走査線ＧＬとで囲まれた領域のうち、発光素子７Ｂ、アノード電極７８及び各種配線で覆われていない領域である。
【0135】
第４実施形態の検出装置１Ｅにおいて、表示パネル２Ａの表示素子である複数の発光素子７Ｂは、光学センサ５の光源を兼ねる。このため、第１実施形態から第３実施形態に比べて、検出装置１Ｅの小型化（薄型化）を図ることができる。
【0136】
図３０は、第４実施形態の第４変形例に係る画素の配列を説明するための説明図である。図２９では、画素ＰＸを構成する発光素子７Ｂ－Ｒ、発光素子７Ｂ－Ｇ、発光素子７Ｂ－Ｂが第１方向Ｄｘに配列される例を示したが、これに限定されない。図３０に示すように、第４変形例において、画素ＰＸは、発光素子７Ｂ－ＮＩＲを含む。発光素子７Ｂ－ＮＩＲは、赤外光、より好ましくは近赤外光を照射する無機発光素子である。
【0137】
第１方向Ｄｘにおいて、発光素子７Ｂ－ＮＩＲは発光素子７Ｂ－Ｇと隣り合って配置される。第２方向Ｄｙにおいて、発光素子７Ｂ－ＮＩＲは発光素子７Ｂ－Ｒと隣り合って配置される。第２方向Ｄｙにおいて、発光素子７Ｂ－Ｇは発光素子７Ｂ－Ｂと隣り合って配置される。第１方向Ｄｘにおいて、発光素子７Ｂ－Ｒは発光素子７Ｂ－Ｂと隣り合って配置される。
【0138】
発光素子７Ｂ－ＮＩＲ、７Ｂ－Ｒ、７Ｂ－Ｇ、７Ｂ－Ｂの配置は、図３０に示す例に限定されない。発光素子７Ｂ－ＮＩＲ、７Ｂ－Ｒ、７Ｂ－Ｇ、７Ｂ－Ｂのうち、いくつかの発光素子を入れ換えてもよい。また、発光素子７Ｂ－ＮＩＲ、７Ｂ－Ｒ、７Ｂ－Ｇ、７Ｂ－Ｂは、第１方向Ｄｘに配列されてもよい。
【0139】
表示パネル２Ａの表示と、光学センサ５の検出は、時分割で行ってもよく、同時に行ってもよい。発光素子７Ｂ－ＮＩＲは不可視光を照射するので、発光素子７Ｂ－Ｒ、７Ｂ－Ｇ、７Ｂ－Ｂにより表示を行う表示期間に、発光素子７Ｂ－ＮＩＲが光Ｌ１を照射しても表示特性への影響は小さい。このため、光学センサ５は、表示期間に照発光素子７Ｂ－ＮＩＲから照射される光に基づいて生体情報を検出することができる。
【0140】
【0141】
すなわち、図３１に示すように、光学センサ５の上に、光学素子４Ａを介さずに、複数の発光素子７Ｂ（マイクロＬＥＤ）を有する表示パネル２Ａが設けられている。より具体的には、光学センサ５のオーバーコート層５９の上面にアレイ基板ＳＵＢ１Ａが接している。ただし、アレイ基板ＳＵＢ１Ａは、オーバーコート層５９との間に間隔を有してもよい。
【0142】
第５変形例においても、発光素子７Ｂから照射された光Ｌ１は、指Ｆｇに向かって進行する。指Ｆｇで反射された光Ｌ２は、アレイ基板ＳＵＢ１Ａの開口部を透過して光電変換素子６に入射する。これにより、検出装置１Ｆは、生体に関する情報を検出することができる。また、第５変形例では、光学素子４Ａが設けられていないので、第５実施形態に比べて薄型化を図ることができる。
【0143】
以上、本発明の好適な実施の形態を説明したが、本発明はこのような実施の形態に限定されるものではない。実施の形態で開示された内容はあくまで一例にすぎず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で行われた適宜の変更についても、当然に本発明の技術的範囲に属する。
【符号の説明】
【0144】
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ、１Ｆ 検出装置
２、２Ａ 表示パネル
４、４Ａ、４Ｂ 光学素子
５ 光学センサ
６ 光電変換素子
７、７Ａ、７Ｂ 発光素子
７－Ｗ、７Ａ－Ｗ 第１発光素子
７－ＮＩＲ、７Ａ－ＮＩＲ 第２発光素子
８、８Ａ、８Ｂ 照明装置
１０ 第１基板
２０ 第２基板
４１ 第１透光領域
４２ 第２透光領域
４３ 非透光領域
４４ 第１透光性樹脂
４５ 非透光性樹脂
５１ センサ基材
６１ 半導体
６４ 下部電極
６５ 上部電極
８１ 光源基材
８２ 導光板
ＳＵＢ１、ＳＵＢ１Ａ アレイ基板
ＳＵＢ２ 対向基板
ＳＵＢＡ センサアレイ基板
２、２Ａ 表示パネル
４、４Ａ、４Ｂ 光学素子
５ 光学センサ
６ 光電変換素子
７、７Ａ、７Ｂ 発光素子
７－Ｗ、７Ａ－Ｗ 第１発光素子
７－ＮＩＲ、７Ａ－ＮＩＲ 第２発光素子
８、８Ａ、８Ｂ 照明装置
１０ 第１基板
２０ 第２基板
４１ 第１透光領域
４２ 第２透光領域
４３ 非透光領域
４４ 第１透光性樹脂
４５ 非透光性樹脂
５１ センサ基材
６１ 半導体
６４ 下部電極
６５ 上部電極
８１ 光源基材
８２ 導光板
ＳＵＢ１、ＳＵＢ１Ａ アレイ基板
ＳＵＢ２ 対向基板
ＳＵＢＡ センサアレイ基板
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図31】