專利名稱：液晶顯示設備,黑矩陣襯底以及彩色濾光片襯底的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及包括光學傳感器的液晶顯示設備以及設置在所述液晶設備中的黑矩 陣襯底和彩色濾光片襯底。
背景技術：
有源矩陣液晶顯示設備使用諸如非晶硅TFT(薄膜晶體管)或者多晶硅TFT的薄 膜晶體管來驅動液晶。在包括諸如蜂窩電話的移動設備以及大尺寸電視的各種設備中使用 液晶顯示設備。液晶顯示設備本身不能發(fā)光并且可以被劃分為反射型和透射型。反射液晶顯示設 備通過允許諸如自然光的外界光進入液晶屏幕使得該光經(jīng)過液晶層并且然后被反射來提 供顯示。透射液晶顯示設備包括位于與觀察者相對的表面上的光源，以便使用從所述光源 透射的光來提供顯示。而且，透射反射液晶顯示設備已經(jīng)投入使用；根據(jù)外界光環(huán)境(明亮 或者黑暗的環(huán)境)，透射反射液晶顯示設備使用光源作為透射型來操作或者使用日光或室 內光作為反射型來操作。在設置在諸如蜂窩電話的移動設備或者便攜式小尺寸個人計算機中的液晶顯示 設備中，經(jīng)由鍵盤輸入是困難的。因此，例如，經(jīng)常在液晶顯示設備的前表面上安裝電容型 的觸摸面板或者電阻型的觸摸面板。然而，安裝在液晶顯示設備上的觸摸面板增加了液晶 顯示設備的厚度。具體而言，在移動設備的液晶顯示設備中，可能發(fā)生因觸摸面板引起的光 損失，例如表面反射或者透射光的損失。這能夠使液晶顯示圖像的質量降低。近年來，通過增加安裝在液晶顯示設備背面表面上的熒光燈的亮度或者使用具有 高亮度的LED功率源，已經(jīng)顯著增加了透射液晶顯示設備的亮度。然而，在觀察者在夜間或 者在黑暗位置處利用這種透射液晶顯示設備觀看電視時，屏幕可能太亮并且難以觀看。而 且，在透射液晶顯示設備中，背面表面上的光源占據(jù)大約80%的功耗。因此，降低功耗已經(jīng) 成為主要挑戰(zhàn)。而且，近年來，對于不僅用于公司中的設備和諸如金融機構中自動柜員機的設備 而且對于移動設備中的液晶顯示設備來說，一直存在需要確保液晶屏幕的操作安全。文獻1(日本專利申請?zhí)卦S公開No.2007-47789)公開了一種使用光學傳感器的技 術。在其上形成有驅動液晶的薄膜晶體管的TFT襯底上形成光學傳感器，并且使用該光學 傳感器調節(jié)液晶顯示設備的亮度。文獻2(日本專利申請?zhí)卦S公開No. 2005-352490)也公開了一種使用光學傳感器 的技術。在其上形成有驅動液晶的薄膜晶體管的TFT襯底上形成光學傳感器，并且將所述 光學傳感器用作觸摸面板。文獻3(日本專利申請?zhí)卦S公開No. 2008-89619)也公開了一種使用光學傳感器的 技術，光學傳感器位于其上形成有驅動液晶的薄膜晶體管的TFT襯底的外圍的周圍。在光 學傳感器上方形成藍色、綠色和紅色彩色濾光片并且根據(jù)外界光的類型來使用這些藍色、 綠色和紅色彩色濾光片。
文獻4(日本專利申請?zhí)卦S公開No. 2009-129397)公開了一種顯示設備，所述顯示 設備包括多個用于各個顏色的彩色濾光片以及設置在其中堆疊有至少兩個彩色濾光片的 檢測濾光片后面的光電傳感器。文獻4從光電傳感器的檢測值中減去單獨形成的噪聲去除 傳感器的檢測值。文獻5(日本專利申請?zhí)卦S公開No. 2009-128686)公開了一種顯示設備，所述顯示 設備包括第一光學傳感器部分和其中堆疊有兩種類型的彩色濾光片的第二光學傳感器部 分。文獻1沒有公開用于外界光的類型(晴朗天氣下的日光、陰暗天氣下的日光、或者 來自熒光燈的光)或者人類可見度的亮度調節(jié)。在文獻2中，可能由于外界光的強度或者背光亮度影響而導致用戶觸摸液晶屏幕 的誤差。而且，文獻2描述了第一光學傳感器和第二光學傳感器的結構但是沒有考慮用戶 之間手指的顯著個體差異以及用于安全驗證的需要。文獻3沒有考慮來自背光的光的波長分布的影響、光學傳感器本身中暗電流的溫 度變化、以及元件的變化。希望以高精確度區(qū)分外界光的類型而不應用文獻3。而且，該文 獻是基于外界光的亮度調節(jié)技術并且沒有考慮利用手指等的觸摸面板輸入。如在文獻4的權利要求2中所描述的，由于透射率在非可見光的波長范圍內高， 文件4與用于通過光電傳感器執(zhí)行的可見光范圍中的光學波長分離技術不同。因此，文獻 4不是用于確定外界光的類型并且確保安全的技術或者用于調節(jié)液晶顯示設備的亮度的技 術。因此，文獻4不是用于區(qū)別可見光與其它類型光的技術。而且，根據(jù)文獻4的權利要求 7，該文獻沒有描述設置在噪聲去除傳感器中的光屏蔽部分的光譜特性以及在非可見光的 波長范圍中傳感器的靈敏度，并且沒有清楚地指明與減法處理關聯(lián)的來自噪聲去除傳感器 的檢測值，以及減法處理的結果。文獻5提出了一種處理來自第一光學傳感器部分的檢測信號與來自其中堆疊有 兩種類型的彩色濾光片的第二光學傳感器部分的檢測信號之間的差值的技術，如在文獻5 的權利要求1中所公開的。然而，文獻5中公開的傳感器很難將外界光精確地分離為藍 色(B)、綠色(G)和紅色(R)并且從而精確地確定外界光的類型。類似地，文獻5的技術很 難從其它顏色中精確地區(qū)分包括紅色和綠色的皮膚顏色，并且不能適當?shù)赜糜诖_定手指輸 入。而且，如文獻5的圖6和圖8所示，檢測信號涉及在與紅光范圍或者近紅外范圍(例如 700nm和SOOnm之間)相對應的透射光中的誤差。精確地將顏色彼此分離是困難的。下面 將描述顏色分離的難度。如文獻5的圖6中的綠色吸收率所示，綠光在大約700nm和大約 SOOnm之間具有透射范圍。而且，如文獻5的圖8和圖9所示，確定與紅外濾光片的光學透 射范圍的50%的透射率相對應的波長為大約780nm。在文獻5公開的技術中，檢測信號包 含紅色光學分量并且涉及在可視范圍外的700nm和SOOnm之間范圍中的誤差。而且，文獻 5沒有公開用于紅色(R)和藍色(B)的彩色材料，并且沒有描述用于構建紅色(R)和藍色 (B)彩色濾光片以及紅外濾光片的具體技術。

發(fā)明內容
根據(jù)本發(fā)明第一實施例的液晶顯示設備包括第一襯底；經(jīng)由液晶與所述第一襯底 相對設置的第二襯底；形成在所述第一襯底的液晶側表面上的藍色顯示元件、綠色顯示元件、紅色顯示元件、短波長光學傳感器、紅色光學傳感器和紅外光學傳感器；以及形成在所 述第一襯底和所述第二襯底之間的彩色濾光片，所述彩色濾光片包括分別與所述藍色顯示 元件、所述綠色顯示元件、所述紅色顯示元件、所述短波長光學傳感器、所述紅色光學傳感 器和所述紅外光學傳感器相對應的藍色濾光片、綠色濾光片、第一紅色濾光片、短波長透射 濾光片、第二紅色濾光片和紅外透射濾光片。根據(jù)本發(fā)明第二實施例的黑矩陣襯底設置在根據(jù)第一實施例的液晶顯示設備中。 所述黑矩陣包括具有光屏蔽能力的黑矩陣，并且當在平面視圖中觀察與所述第一襯底相對 設置的所述黑矩陣襯底時，所述黑矩陣位于形成在所述第一襯底上彼此相鄰的所述多個光 學傳感器之間；以及當在平面視圖中觀察所述黑矩陣襯底時形成在所述黑矩陣上方的至少 兩種類型的間隔體，所述間隔體具有不同的高度。根據(jù)第三實施例的彩色濾光片襯底包括彩色濾光片，在所述彩色濾光片中以矩陣 結構設置藍色濾光片、綠色濾光片、第一紅色濾光片、短波長透射濾光片、第二紅色濾光片 和紅外透射濾光片；以及形成在所述彩色濾光片的外部外圍的周圍的光屏蔽區(qū)域。


圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明第一實施例的液晶顯示設備的示例的方框圖；圖2是示出了根據(jù)第一實施例的液晶顯示設備的彩色濾光片的示例的平面圖；圖3是示出了根據(jù)第一實施例的顯示像素的示例的截面圖；圖4是示出了根據(jù)第一實施例的光檢測像素的示例的截面圖；圖5是示出了短波長透射濾光片、第二紅色濾光片以及紅外透射濾光片的光譜特 性的示例的示意圖；圖6是示出了由通過根據(jù)第一實施例的計算部分執(zhí)行的減法產生的光譜特性的 示例的示意圖；圖7是示出了手指的光譜反射率的示例的示意圖；圖8是示出了含硅光電二極管的靈敏度范圍以及日光能量的波長分布的示例的 示意圖；圖9是示出了三波長日間白色熒光燈的波長分布的示例的示意圖；圖10是示出了三波長日間白色熒光燈的波長分布的示例的示意圖；圖11是示出了電燈泡的波長分布的示例的示意圖；圖12是表示人類可見度的示例的示意圖；圖13是示出了設置在根據(jù)本發(fā)明第二實施例的液晶顯示設備中的光檢測像素的 示例的截面圖；圖14是示出了根據(jù)本發(fā)明第三實施例的液晶顯示設備的示例的方框圖；圖15是示出了根據(jù)第三實施例的液晶顯示設備的彩色濾光片的示例的平面圖；圖16是示出了根據(jù)第三實施例的顯示像素的示例的截面圖；圖17是示出了光檢測像素的示例的截面圖；圖18是示出了根據(jù)第三實施例的短波長透射濾光片、第二紅色濾光片、紅外透射 濾光片以及黃色濾光片的光譜特性的示例的示意圖；圖19是示出了由根據(jù)第三實施例的計算部分執(zhí)行的減法產生的光譜特性的示例的示意圖；圖20是示出了在每一個波長處通用藍色濾光片、通用綠色濾光片以及紅色濾光 片的透射率的示意圖；圖21是示出了根據(jù)本發(fā)明第四實施例的液晶顯示設備的光學傳感器沿光學傳感 器結構方向的截面的示例的示意圖；圖22是示出了根據(jù)本發(fā)明第四實施例的液晶顯示設備的顯示元件沿顯示元件結 構方向的截面的示意圖；圖23是示出了根據(jù)本發(fā)明第五實施例的黑矩陣襯底的示例的截面圖；圖24是示出了根據(jù)本發(fā)明第六實施例的彩色濾光片襯底的示例的第一截面圖； 以及圖25是示出了根據(jù)本發(fā)明第六實施例的彩色濾光片襯底的示例的第二截面圖。
具體實施例方式下面將參考附圖描述本發(fā)明的實施例。在下述圖中，相同或者幾乎相同的部件由 相同的附圖標記表示并且將不再描述或者將簡要描述。將僅詳細描述其它部件。(第一實施例)在本實施例中，將描述一種能夠接收光學信號并且抑制外界光條件對顯示質量的 負面影響的液晶顯示設備，所述液晶顯示設備降低了故障。圖1是示出了根據(jù)本實施例的液晶顯示設備的示例的方框圖。根據(jù)本實施例的液晶顯示設備1包括位于顯示屏幕部分2(為了容易理解，將顯示 屏幕部分2示出在圖1的底部)背面中的光源3。光源3發(fā)射具有藍色、綠色和紅色的三種 波長的光。例如，光源3可以是熒光燈或三波長光發(fā)射型的LED元件，或者是表面光發(fā)射型 的有機EL元件。顯示元件掃描部分4、顯示元件驅動部分5、傳感器掃描部分6以及傳感器讀取部 分7電連接到顯示屏幕部分2。顯示屏幕部分2包括彩色濾光片10。在本實施例中，顯示像素15和光檢測像素 (光學傳感器)16設置在顯示屏幕部分2的顯示區(qū)域中。顯示元件掃描部分4和顯示元件驅動部分5操作用于允許顯示屏幕部分2顯示基 于圖像信號的圖像。而且，顯示屏幕部分2包括在顯示區(qū)域的外部外圍上具有光屏蔽特性的框架區(qū)域 29。可以通過將紅色層、藍色層和綠色層中的至少一層進行光學疊置或者通過在光屏蔽材 料上光學疊置紅色層、藍色層和綠色層中的至少一層來形成框架區(qū)域29。傳感器掃描部分6和傳感器讀取部分7操作用于從包括在顯示屏幕部分2中的光 檢測像素中的光學傳感器讀取多個光學波長范圍的光檢測值(測量值)。傳感器讀取部分 7為計算部分8提供光檢測值。通過例如電信號和光信號的各種信號中的至少一種來表示 光檢測值。在本實施例中，假設光學傳感器是光電轉換元件并且光檢測值是電信號。計算部分8基于從傳感器讀取部分7接收的多個光學波長范圍的光檢測值來計算 多個光學波長范圍中的光強度。然后，計算部分8向控制部分9發(fā)送表示多個光學波長范 圍中的光強度的信號。例如，計算部分8計算已經(jīng)由測量第一光學波長范圍中的光的第一光學傳感器對入射光進行轉換得到的電信號與已經(jīng)由測量第二光學波長范圍中的光的第 二光學傳感器對入射光進行轉換得到的電信號之間的差值，所述第二光學波長范圍具有緊 鄰第一光學波長范圍的最短波長。在本實施例中，計算部分8執(zhí)行從來自短波長光學傳感器的檢測值減去來自紅色 光學傳感器的檢測值的第一處理以及從來紅色光學傳感器的檢測值減去來自紅外光光學 傳感器的檢測值的第二處理。第一處理確定外界光或者來自位置指定的對象的反射光的藍色分量和綠色分量 的信號強度。在下面的描述中，作為示例，位置指定的對象是用戶的手指。然而，位置指定 的對象可以是例如指定屏幕上位置的指示條或者指示光的任何其它模塊。第二處理確定外界光或者來自手指的反射光的紅色分量的信號強度。由計算部分8執(zhí)行的這樣的減法允許從檢測結果中消除諸如薄膜晶體管(TFT)的 顯示元件之間的變化、暗電流的負面影響以及光源3的負面影響?？刂撇糠?基于從計算部分8接收的多個光學波長范圍中的光強度來控制由光源 3發(fā)射的光的強度。而且，控制部分9控制傳感器讀取部分7、顯示元件驅動部分(數(shù)據(jù)驅 動器)5、傳感器掃描部分6以及顯示元件驅動部分(柵極驅動器)4的操作。傳感器讀取部 分7、顯示元件驅動部分5、傳感器掃描部分6以及顯示元件驅動部分4設置在顯示區(qū)域的 外側。基于從計算部分8接收的光檢測值(信號強度)、表12、閾值，用于確定控制值的 確定條件或者存儲在存儲設備11中的預定控制計算表達式，控制部分9確定與光檢測值相 對應的光源3的最佳控制值?？刂撇糠?向光源3發(fā)送光源3的確定控制值?？刂撇糠? 控制光源3以調節(jié)液晶顯示設備1的亮度。如果光源3分別是發(fā)射藍色、綠色或者紅色光 的LED元件，則控制部分9調節(jié)來自每一個元件的光的發(fā)射亮度以根據(jù)外界光的亮度或者 顏色來優(yōu)化顯示屏幕部分2上的顯示。而且，控制部分9執(zhí)行檢測接近或者觸摸顯示屏幕部分2的對象、檢測接近或者觸 摸顯示屏幕部分2的手指對于屏幕的二維位置、檢測手指的移動狀態(tài)以及個體驗證所需的處理。具體而言，如果點亮發(fā)射具有三種波長的光的光源3，則控制部分9感測已經(jīng)由以 等間隔設置在顯示屏幕上的光檢測像素16對光進行轉換而得到的電信號的分布狀態(tài)?？?制部分9還利用已經(jīng)由設置在屏幕的特定部分中的光檢測像素16的一部分對光進行轉換 而得到的電信號的變化來感測觸摸或者接近顯示屏幕的對象、對象對于屏幕的二維位置以 及對象的移動。例如，基于包括關于彼此關聯(lián)的每一個光檢測像素16的位置信息和識別信 息的信息、來自光檢測像素16的電信號以及關于已經(jīng)發(fā)射電信號的光檢測像素的識別信 息，控制部分9確定已經(jīng)發(fā)射電信號的位置。而且，控制部分9包括顯示作為完全照亮區(qū)域的窗14的第一驗證部分9a以及執(zhí) 行個人驗證的第二驗證部分％，其中通過將關于用戶手指的預登記的圖案數(shù)據(jù)13與手指 圖案數(shù)據(jù)進行比較來執(zhí)行個人驗證，所述手指圖案數(shù)據(jù)是觸摸所述完全照亮區(qū)域的手指的 信息并且由從光檢測像素16獲得的電信號表示。在基于手指的個人驗證中，優(yōu)選地，光源3的亮度是均勻的，并且光源的三個波長 分量，即，藍色、綠色和紅色分量處于均勻狀態(tài)。具體而言，在基于手指的個人驗證中，需要精確檢測用于檢測手指的皮膚顏色所需的兩個波長分量，即，綠色和紅色分量。為了滿足該 條件，在執(zhí)行個人驗證時，控制部分9將由手指接近或者觸摸的顯示屏幕部分2的一部分顯 示為白色窗14 (在常黑液晶顯示設備中，這與工作狀態(tài)相對應)。在要執(zhí)行個人驗證時在顯 示屏幕上示出白色窗14。用戶使用戶的手指接近或者觸摸窗14。然后，設置在窗14中的 光檢測像素16檢測從手指反射的光。由計算部分8處理檢測結果。將計算處理的結果輸 入到控制部分9?？刂撇糠?通過將經(jīng)處理的檢測值與預登記在存儲設備11中的圖案數(shù)據(jù) 13進行比較和檢查來執(zhí)行個人驗證。在本實施例中，基于由計算部分8執(zhí)行的第一和第二處理確定的兩種類型的信號 強度，控制部分9檢測外界光以及接近或者觸摸位置指定對象的類型，確定是否由位置指 定對象指定了屏幕的任意二維位置，確定位置指定對象對于屏幕的二維位置和二維移動， 并且確定手指的檢測值與登記的圖案數(shù)據(jù)13之間的一致性。在本實施例中，液晶顯示屏幕中的窗14是矩形區(qū)域，該矩形區(qū)域具有的尺寸適于 進行手指驗證。窗14顯示有表示驗證操作的文本數(shù)據(jù)?？梢詫⒋鎯D案數(shù)據(jù)13的存儲設 備11構建在液晶顯示設備1中或者設置在連接到液晶顯示設備1的系統(tǒng)中，以使該系統(tǒng)能 夠與液晶顯示設備1通信，或者可以是諸如IC卡的離線存儲介質。控制部分9可以基于來自光檢測像素16的檢測值而不是接收由計算部分8計算 的檢測值來執(zhí)行各種處理。每一個光檢測像素16設置成接近相對應的顯示元件15，例如與相對應的顯示元 件15相鄰。以幾乎相等的間隔在液晶顯示設備1的顯示屏幕中設置多個光檢測像素16。在液晶顯示設備1的顯示屏幕部分2中，將顯示像素15和光檢測像素16的組合 設置為類似矩陣的結構。每一個顯示像素15分別包括藍色像素15B、綠色像素15G和紅色像素15R。每一個光檢測像素16分別包括短波長像素16W、第二紅色像素16R以及紅外像素 16Blk。圖2是示出了根據(jù)本實施例的液晶顯示設備1的彩色濾光片10的示例的平面圖。圖3是示出了顯示像素15的示例并且沿圖2中線T1-T2提取的截面圖。圖4是示出了光檢測像素16的示例并且沿圖2中的線S1-S2提取的截面圖。彩色濾光片10包括用于藍色像素15B的藍色濾光片17B、用于綠色像素15G的綠 色濾光片17G、用于第一紅色像素15R的第一紅色濾光片17R、用于短波長像素16W的短波 長透射濾光片(透明濾光片)18W、用于第二紅色像素16R的第二紅色濾光片18R、以及用于 紅外像素16Blk的紅外透射濾光片18Blk。通過彼此光學疊置多個顏色實現(xiàn)紅外透射濾光片18Blk。例如，在本實施例中，紅 外透射濾光片ISBlk由其中混合有紅色有機顏料和藍色有機顏料的一層形成。光學疊置包括多種顏料的混合以及對于各個顏色的多個濾光片的疊置。即，紅外 透射濾光片ISBlk可以由其中混合有紅色有機顏料和藍色有機顏料的一層或者分別包括 紅色濾光片和藍色濾光片的兩層形成。而且，光學疊置包括將濾光片直接放置在光學傳感器上或者間接放置在光學傳感 器上方以在距離傳感器一定距離(例如在2 μ m和6 μ m之間)處與該傳感器相對的配置。 光學疊置意味著基本上作用于入射光或者來自光源3的光的配置。
短波長透射濾光片18W、第二紅色濾光片18R以及紅外透射濾光片ISBlk可以設置 在經(jīng)由液晶22與襯底21相對設置的襯底25的開口中。根據(jù)本實施例的短波長透射濾光片18A是透射藍色波長光和緊接著該藍色波長 光的長波長側的光或者綠色波長光和緊接著該綠色波長光的長波長側光的濾光片。在本實 施例的描述中，將前一濾光片稱為透明濾光片，并且將后一濾光片稱為黃色濾光片。在包括在顯示像素15中的藍色像素15B、綠色像素15G以及第一紅色像素15R中， 藍色顯示元件(例如，薄晶體管)19B、綠色顯示元件19G以及紅色顯示元件19R分別設置在 藍色濾光片17B、綠色濾光片17G和第一紅色濾光片17R下面。在包括在光檢測像素16中的短波長像素16W、第二紅色像素16R和紅外像素 16Blk中，短波長光學傳感器20W、紅色光學傳感器20R以及紅外光學傳感器20Blk分別設 置在短波長透射濾光片18W、第二紅色濾光片18R和紅外透射濾光片ISBlk下面。短波長光 學傳感器20W、紅色光學傳感器20R和紅外光學傳感器20Blk例如是將光轉換為電的光電轉 換元件。在本實施例中，藍色顯示元件19B、綠色顯示元件19G、紅色顯示元件19R、短波長 光學傳感器20W、紅色光學傳感器20R以及紅外光學傳感器20Blk形成在襯底21的一個表 面上。光源3設置在襯底21的另一表面(與屏幕側相對設置的背面表面)上。彩色濾光片10中的濾光片17B、17G、17R、18W、18R和18Blk設置在襯底21上方的 顯示區(qū)域中。包括黑矩陣23和作為透明樹脂的平滑層24的襯底25經(jīng)由液晶22設置在顯示 元件19B、19G和19R、光學傳感器20W、20R和20Blk、以及濾光片17B、17G、17R、18W、18R和 18Blk上方。即，在上述的圖3中，顯示元件19B、19G和19R以及電連接到顯示元件19B、19G 和19R的透明電極26形成在襯底21上。濾光片17B、17G和17R、液晶22、適于改善對比度 的黑矩陣23以及襯底25堆疊在其上形成有顯示元件19B、19G和19R以及透明電極26的 表面上方。例如通過向用于紅外透射濾光片ISBlk的材料中添加有機顏料以使得產生的部 件用于阻擋光來形成黑矩陣23。在本實施例中，黑矩陣23形成在襯底25上。然而，黑矩陣 23可以至少形成在襯底25上或者襯底21中更接近液晶22的一個表面上?？蚣軈^(qū)域29和黑矩陣23中的至少一個可以包括含有紫外線吸收劑的樹脂材料 的固化膜或者可以由該固化膜覆蓋，所述紫外線吸收劑吸收位于短于420nm的波長側上的 光。在上述的圖3和圖4中，省略了光源3、光擴散器面板、偏振模、相位差膜。光源和 光擴散器板設置在襯底21的背表面上，即，襯底21中與液晶22相對的表面。經(jīng)由濾光片17B、17G和17R將來自光源3的光發(fā)射到外部。經(jīng)由濾光片18W、18R和18Blk由光學傳感器20W，20R和20Blk接收外界入射光。在本實施例中，襯底21經(jīng)由液晶22與襯底25相對放置。濾光片10形成在襯底 21和襯底25之間。在本實施例中，對于襯底21中更加接近液晶22的側形成濾光片10。即，根據(jù)本實施例的濾光片10形成在襯底21中其上形成有光學傳感器20W、20R 和20Blk以及驅動液晶的顯示元件19B、19G和19R的表面上。光學傳感器20W、20R和20Blk 以及顯示元件19B、19G和19R形成在襯底21的兩個表面中與液晶顯示設備1的觀察者相對設置并且與液晶22接觸的一個表面上。如上述的圖4所示，將短波長光學傳感器20W和短波長透射濾光片18W的堆疊(疊 層)、紅色光學傳感器20R和第二紅色濾光片18R的堆疊、以及紅外光學傳感器20Blk和紅 外透射濾光片18Blk的堆疊設置在襯底21上作為光學傳感器16。間隔體27位于襯底21 和25之間以調節(jié)(保持)液晶22中的間隙。圖5是示出了短波長透射濾光片18W、第二紅色濾光片18R和紅外透射濾光片 18Blk的光譜特性的示例的示意圖。短波長透射濾光片18W在380nm和450nm之間的光學波長范圍處包括50%的透射 率并且提供透射率特性，使得在與短波長側透射率相對應的波長比與50%的透射率相對應 的波長小時，短波長側透射率低于50%的透射率，并且在與長波長側透射率相對應的波長 比與50%的透射率相對應的波長大時，長波長側透射率高于50%的透射率。短波長透射濾 光片18W光學疊置在短波長光學傳感器20W上方。短波長透射濾光片18W的透射率對于具 有短于380nm的波長的光來說較低，并且在光學波長變得等于或者長于大約380nm時快速 增加。在光學波長接近450nm或者等于或長于450nm時，透射率保持在較大的值。假設省去形成短波長透射濾光片18W能夠避免影響液晶22的取向，則可以省去該 短波長透射濾光片18W的形成。如果粘附到液晶盒兩側的偏振模或者相位差膜提供紫外線 消減功能，則可以省去短波長透射濾光片18W。第二紅色濾光片18R在580nm和620nm之間的光學波長范圍處包括50%的透射 率并且提供透射特性，使得在與短波長側透射率相對應的波長比與50%的透射率相對應的 波長小時，短波長側透射率低于50%，并且在與長波長側透射率相對應的波長比與50%的 透射率相對應的波長大時，長波長側透射率高于50%。第二紅色濾光片18R光學疊置在紅 色光學傳感器20R上方。第二紅色濾光片18R的透射率對于具有短于大約570nm的波長的 光來說較低，并且在光學波長變得等于或者長于大約570nm時快速增加。在光學波長接近 640nm或者等于或長于640nm時，透射率保持在較大的值。紅外透射濾光片18Blk在650nm和720nm之間的光學波長范圍處具有50%的透射 率并且提供透射特性，使得在與短波長側透射率相對應的波長比與50%的透射率相對應的 波長小時，短波長側透射率低于50%，并且在與長波長側透射率相對應的波長比與50%的 透射率相對應的波長大時，長波長側透射率高于50%。紅外透射濾光片18Blk光學疊置在 紅外光學傳感器20Blk上方。紅外透射濾光片18Blk的透射率對于具有短于大約580nm波 長的光來說較低，并且在光學波長變得等于或者長于大約580nm時快速增加。在光學波長 接近750nm或者等于或長于750nm時，透射率保持在較大的值。假設100%的透射率是形成襯底的玻璃的透射率。與50%的透射率相對應的波長 是要測量的濾光片具有50%的透射率處的光學波長(nm)。在本實施例中，堆疊在光學傳感器20W、20R和20Blk上方的濾光片18W、18R和 18Blk以及圖17中所示的黃色濾光片37Y優(yōu)選具有特性，使得在波長比與50%的透射率相 對應的值小時，透射率較低，并且在波長比與50%的透射率相對應的值大時，透射率較高。在圖5中的光譜特性中，使每一個波長處的透射率乘以每一個波長處每一個光學 傳感器20W、20R和20Blk的靈敏度以確定使用濾光片18W、18R和18Blk的光學傳感器20W、 20R和20Blk的有效靈敏度。
圖6是示出了由根據(jù)本實施例的計算部分8執(zhí)行的減法產生的光譜特性的示例的 示意圖。在每一個波長處，從短波長透射濾光片18W的透射率中減去第二紅色濾光片18R 的透射率與光譜特性28B G相對應。在光譜特性28B G中具有高透射率的波長范圍與藍 光和綠光的波長范圍相對應。因此，計算部分8從來自短波長光學傳感器20W的檢測值中減去來自紅色光學傳 感器20R的檢測值以計算藍色和綠色檢測值。對于每一個波長，通過從第二紅色濾光片18R的透射率中減去紅外透射濾光片 18Blk的透射率來獲得光譜特性28R。在光譜特性28R中，具有高透射率的波長范圍與紅光 的波長范圍相對應。因此，計算部分8從來自紅色光學傳感器20R的檢測值中減去來自紅外光學傳感 器20Blk的檢測值以計算紅色檢測值。以均由計算部分8計算的藍色和綠色檢測值以及紅色檢測值為基礎，控制部分9 執(zhí)行例如控制光源3、檢測接近或者觸摸位置指定對象、檢測屏幕上指定的二維位置和二維 運動以及個體驗證(individual personal)所需的處理。圖6中通過由計算部分8執(zhí)行的減法獲得的光譜特性(根據(jù)從短波長側增加到長 波長側的波長而變化的透射率)的增加和降低是銳利的。而且，由減法確定的藍色和綠色 透射率的峰值具有高的值。即，由減法確定的透射率在對于藍色和綠色光的檢測重要的波 長范圍中較高。因此，在檢測藍光和綠光時，通過從短波長的檢測值中減去紅色檢測值，能 夠精確地檢測藍光和綠光。這也可以用于檢測紅光。通過從紅色檢測值中減去紅外檢測值 能夠精確地檢測紅光。在本實施例中，襯底25經(jīng)由液晶22設置在襯底21上。襯底25包括黑矩陣23、平 滑層24以及間隔體27。形成平滑層24的透明樹脂可以是包含具有大約3%固體比的氧雜萘鄰酮染料的 樹脂，并且提供紫外線吸收功能。平滑層24和間隔體27厚度(高度)不同。平滑層24和間隔體27例如使用半色調(halftone)掩模在相同的步驟中形成。添 加有紫外線吸收劑的透明樹脂吸收波長短于420nm的光。根據(jù)諸如調節(jié)平滑層24的厚度 或者50%的透射率點的波長位置的目的來調節(jié)所添加的紫外線吸收劑的量。間隔體27包括調整液晶22的盒間隙(液晶厚度)的主間隔體和子間隔體。子間 隔體低于主間隔體。間隔體27位于間隔體27不妨礙顯示元件19B、19G和19R的位置處并且位于黑矩 陣23的液晶22的側面上。而且，間隔體27設置在一個光學傳感器和另一個光學傳感器之 間，例如如上述圖4所示，設置在光學傳感器20W和20Blk之間。S卩，當在平面視圖中觀察液晶顯示設備1時，間隔體27位于黑矩陣23下方并且位 于多個相鄰的光學傳感器之間。在這樣放置間隔體27時，顯示元件19B、19G和19R以及光 學傳感器20W、20R和20Blk不位于間隔體27下方。因此，即使將高壓力施加到液晶顯示設 備1的顯示表面，也能夠防止顯示元件19B、19G和19R以及光學傳感器20W、20R和20Blk 被損壞。在本實施例中，優(yōu)選地，短波長透射濾光片18W和平滑層24中的至少一個由透明樹脂形成，所述透明樹脂具有用于在短于420nm的光學波長處吸收入射光的紫外線吸收功 能。在短波長透射濾光片18W和平滑層24中的至少一個具有紫外線吸收功能時，能夠防止 可能由于由非晶硅或者多晶硅形成的光學傳感器20W、20R和20Blk以及顯示元件19B、19G 和19R接收紫外線引起的噪聲。例如，含硅的光電二極管用作光學傳感器20W、20R和20Blk。圖7是示出了手指的光譜反射率的示例的示意圖。手指的光譜反射率在大約450nm和大約700nm之間具有寬范圍的反射顏色。但是 手指的光譜反射率明顯地涉及個體差異。主要由黑素和血紅素給出顏色。手指顏色的測量 可能會受到手指內側光學散射的影響。優(yōu)選地從綠色(大約550nm)和紅色(大約610nm) 的反射光中提取皮膚顏色。因此，在本實施例中，按照下面方式實現(xiàn)精確驗證。通過從短波長光學傳感器20W 的檢測值中減去紅色光學傳感器20R的檢測值來確定綠色和藍色檢測值。而且，通過從紅 色光學傳感器20R的檢測值中減去紅外光學傳感器20Blk的檢測值來確定紅色檢測值。然 后，基于這些檢測值，執(zhí)行基于手指的個體驗證。在根據(jù)本實施例的液晶顯示設備用于基于 手指的個體驗證時，短波長透射濾光片18W可以由在480nm和520nm之間的光學波長處具 有50%的透射率的黃色濾光片來代替。在彩色濾光片包括具有藍色濾光片、綠色濾光片、黃 色濾光片和紅色濾光片的四種彩色像素的液晶顯示設備中，短波長透射濾光片18W可以容 易地由用于實現(xiàn)寬色度范圍的黃色濾光片來代替。人類可見度的峰值接近綠色的大約550nm的光學波長并且可視范圍在大約400nm 和大約700nm之間，盡管這些值涉及個體差異。圖8是示出了含硅的光電二極管的靈敏度范圍以及日光能量的波長分布的示例 的示意圖。用作光電傳感器20W、20R和20Blk的含硅的光電二極管的靈敏度范圍根據(jù)該光電 二極管是含有非晶硅還是多晶硅而變化。含硅的光電二極管通常感測350nm和850nm之間 的波長。圖9是示出了三波長日間白色熒光燈的波長分布的示例的示意圖。圖10是示出了白色熒光燈的波長分布的示例的示意圖。圖11是示出了電燈泡(鎢燈)的波長分布的示例的示意圖。通過光學傳感器來檢測各種外界光環(huán)境。即使是自然光的光學波長也根據(jù)天氣而 變化。例如，短波長(藍色)的波長分布明顯取決于天氣變化。因此，外界光的強度極大地依賴于外界光條件和外界光環(huán)境而變化。優(yōu)選地，光源 3的光強度依賴于外界光條件和外界光環(huán)境變化。控制光源3的控制部分9以表示由計算部分8通過計算由光學傳感器20W、20R和 20Blk測量的值獲得的值的信號為基礎，確定光源3的最佳強度。然后，控制部分9向光源 3輸出允許實現(xiàn)該強度的控制信號。圖12是示出了人類可見度的示例的示意圖。通常，人類可見度的峰值接近大約550nm的光學波長并且可視范圍在大約400nm 和大約700nm之間，盡管這些值涉及個體差異。在本實施例中，計算部分8從短波長光學傳感器20W的檢測值(紫外線檢測值)中減去紅色光學傳感器20R的檢測值。計算部分9還從紅色光學傳感器20R的檢測值中減 去紅外光學傳感器20Blk的檢測值(紅外檢測值)。這允許能夠確定僅人類可視范圍的光強度。例如，控制部分9基于表12來確定與計算的可視范圍中的光強度相對應的光源3 的強度，在表12中，在人類可視范圍中的光強度處，人類可視范圍的光強度與光源3的適當 強度關聯(lián)。例如，控制部分9以根據(jù)人類可視范圍中的光強度和可視范圍中測量的光強度 計算光源3的適當光強所需的計算表達式、閾值以及確定處理為基礎確定光源3的光強度。 可以在理論上、經(jīng)驗上以及實際上來確定檢測值與光源3的適當光強度之間的關系。通過允許光學傳感器20W、20R和20Blk接收來自手指的反射光和散射光的綠色分 量(大約550nm)和紅色分量(大約610nm)獲取基于手指的驗證所需的皮膚顏色信息。在 本實施例中，短波長透射濾光片18W對于光的綠色分量(大約550nm)表現(xiàn)出高的透射率。 第二紅色濾光片20R對于光的紅色分量(大約610歷)表現(xiàn)出高的透射率。控制部分9可 以使用光的綠色和紅色分量的檢測值來精確地執(zhí)行基于手指的驗證。手指顏色主要由黑素和血紅素給出并且不僅受光反射的影響而且還受手指內側 的光散射影響。而且，手指顏色的變化不僅由個體差異產生而且還受到手指的外界光環(huán)境、 液晶顯示設備1的顯示狀態(tài)以及光源3的影響。根據(jù)本實施例的計算部分8和控制部分9 用于抑制由各種因素導致的手指顏色的變化的負面影響。這能夠精確地執(zhí)行用戶驗證。將描述按照上述配置的根據(jù)本實施例的液晶顯示設備1的操作。液晶顯示設備1包括三種類型的光學傳感器，包括與入射光的藍色和綠色分量有 效對應的短波長光學傳感器20W、與入射光的紅色分量對應的紅色光學傳感器20R以及與 有效屬于比可視范圍更長的波長側的近紅外光分量對應的紅外光學傳感器20Blk。液晶顯 示設備1以入射光的分量和量以及信號的內容為基礎來感知亮度和手指輸入。將下面的光 學傳感器疊置在三種類型的光學傳感器20W、20R和20Blk上方在長于光波長的光學波長 處，即800nm，具有至少90%等效透射率的短波長透射濾光片18W、第二紅色濾光片18R以 及紅外透射濾光片18Blk。因此，在長于SOOnm的光學波長處，三種類型的光學傳感器20W、 20R和20Blk具有幾乎相同的靈敏度特性。因此，液晶顯示設備1能夠通過從光學傳感器 20W的檢測值中減去光學傳感器20R的檢測值精確而可靠地檢測藍色和綠色分量。液晶顯 示設備1還能夠通過從光學傳感器20R的檢測值中減去光學傳感器20Blk的檢測值精確而 可靠地檢測紅色分量。結果，能夠改善在可視范圍中光學波長分離的精確度。在液晶顯示設備1的短波長透射濾光片18W、第二紅色濾光片18R以及紅外透射濾 光片ISBlk具有如上述圖5所示的光譜特性時，液晶顯示設備1能夠確定外界光類型并且 提取綠色和紅色分量，這兩個分量都是皮膚顏色的反射光分量。在液晶顯示設備1中，為襯底25形成包括紅外透射濾光片ISBlk的材料以及有機 顏料的黑矩陣23。而且，在顯示區(qū)域的外部外圍上形成光學覆蓋紅色、藍色和綠色層中的至 少一層的光屏蔽框架區(qū)域29。這能夠抑制來自歸因于液晶22的厚度的外部入射光的雜散 光，通常在2 μ m和6 μ m之間，以及來自光源3的雜散光的負面影響。在液晶顯示設備1中，對于襯底21的更接近液晶22的表面，可以形成包括紅外透 射濾光片ISBlk的材料和有機顏料的黑矩陣23。在這種情況下，液晶顯示設備1可以提供 有顯示和輸入功能，而不需要增加形成紅外透射濾光片ISBlk的步驟數(shù)量。
液晶顯示設備1通過以來自三種類型的光學傳感器20W、20R和20Blk的信號為基 礎執(zhí)行計算操作(減法)來確定光的分量。因此，能夠去除光學傳感器20W、20R和20Blk 中諸如暗電流的噪聲，從而允許入射光的藍色和綠色分量以及紅色分量與入射光的其它分 量精確地分離。液晶顯示設備1包括調節(jié)襯底21和25之間的間隙的間隔體27。這允許在將機 械壓力施加到液晶顯示設備1時防止顯示元件19B、19G和19R以及光學傳感器20W、20R和 20Blk被損壞。在液晶顯示設備1中，在一個步驟期間形成間隔體27和短波長透射濾光片18W。 這允許簡化液晶顯示設備1的制造步驟，能夠降低制造成本。在液晶顯示設備1中，短波長透射濾光片18W可以包含在短于420nm的波長處吸 收入射光的紫外線吸收劑。替代地，黑矩陣23或者框架區(qū)域29可以包括含有在短于420nm 的波長處吸收入射光的紫外線吸收劑的樹脂材料的固化膜。這允許在光學傳感器20W是含 有非晶硅或者多晶硅的含硅的光電轉換元件時防止檢測具有短于420nm波長的光。因此， 能夠改善基于光學傳感器20W的信號的可靠性。液晶顯示設備1可以設置有允許偏振板26或者相位差板吸收或者反射具有短于 420nm波長的光的功能。液晶顯示設備1能夠以使用來自光學傳感器20W、20R和20Blk的信號獲得的外界 光的波長分布為基礎調節(jié)液晶屏幕上的顯示。人類肉眼可見度與大約380nm和大約700nm之間的光學波長范圍相對應。然而， 如在上述的圖12中的比例可見度所示，可以有效地設置要被檢測的420nm和660mn之間的 范圍。可見度的峰值位置在亮位置條件和暗位置條件之間稍微偏移。根據(jù)本實施例的液晶 顯示設備1按照人類可見度執(zhí)行精確的外界光驗證。在液晶顯示設備1中，光學傳感器20W、20R和20Blk以幾乎相等的間隔設置在顯 示區(qū)域中，并且發(fā)射包含藍色、綠色和紅色的三種波長的光的光源3用于顯示屏幕。因此， 由光源3發(fā)射的并且具有藍色、綠色和紅色的三種波長的光能夠精確地接受用戶的輸入。液晶顯示設備1能夠檢測觸摸或者接近液晶顯示屏幕的對象。液晶顯示設備1基于通過完全照亮窗14(在常黑液晶顯示中，其中紅色、綠色和藍 色全部開啟的屏幕區(qū)域)輸入的手指信號來執(zhí)行個體驗證。因此，能夠精確地執(zhí)行個體驗 證。完全照亮區(qū)域可以是整個液晶屏幕或者窗14，可以連同用于手指驗證導引的文本一起 部分地顯示足以接收手指尺寸的區(qū)域。對于基于手指的驗證，優(yōu)選地增加形成光學傳感器 20W.20R 和 20Blk 的密度。將解釋根據(jù)本發(fā)明的液晶顯示設備1的效果。本實施例在具有光學傳感器的液晶顯示設備1的技術領域中是有效的。本實施例 能夠為液晶顯示設備1提供按照人類可見度操作的精確的光學傳感器。液晶顯示設備1接收光并且根據(jù)外界光條件來調節(jié)光源3的光強度。因此，能夠改善液晶顯示設備1的顯示質量并且防止由于外界光條件的負面效應 導致的顯示質量降低。本實施例允許精確地確定藍色和綠色檢測值以及紅色檢測值并且能夠將藍色和 綠色檢測值與紅色檢測值區(qū)分開。以藍色和綠色檢測值以及紅色檢測值為基礎執(zhí)行各種處理。在本實施例中，從短波長光學傳感器20W的檢測值中減去紅色光學傳感器20R的 檢測值。而且，從紅色光學傳感器20R的檢測值中減去紅外光學傳感器20Blk的檢測值。這 提供了控制光源3、檢測接近或者觸摸位置指定對象、檢測位置指定對象對于屏幕的二維位 置和移動、檢測手指的皮膚顏色以及基于手指檢測個體驗證所需的非常精確的信息。此外， 能夠防止誤檢測和故障，并且能夠精確而可靠地接受用戶的輸入操作。即，本實施例能夠進 行用戶的更加精確的個體驗證并且允許更加精確地檢測用戶通過手指或者另一指示對象 指定的位置以及所指定的位置的移動。本實施例允許更加精確地確定人類可視范圍中的光強度，并且能夠降低暗電流以 及噪聲對光檢測值的負面影響。根據(jù)本實施例的液晶顯示設備1能夠執(zhí)行與作為評估者的個人的眼睛可見度相 兼容的亮度調節(jié)。因此，能夠抑制基于外界光的類型對于液晶顯示的負面影響，從而允許精 確而可靠地執(zhí)行亮度調節(jié)。在本實施例中，即使沒有觸摸面板，也能夠接受用戶輸入到屏幕的指令，因而能夠 降低設備的部件數(shù)量。這又能夠降低液晶顯示設備1的成本和厚度。在本實施例中，能夠在相同步驟期間制造顯示像素15和光檢測像素16。因而，可 以防止制造步驟復雜。在本實施例中，如果根據(jù)外界光的強度來調節(jié)光源3的亮度，則光檢測像素16可 以位于有效顯示屏幕的外側，例如，位于顯示區(qū)域的外部外圍部分的周圍。在本實施例中，下面的配置是可能的。在沒有點亮光源3時，例如在個人計算機或 者顯示器休眠時，光檢測像素16檢測信號。然后，在開始點亮液晶顯示設備1時，基于檢測 的信號來控制光源3的強度。光檢測像素16對于使用激光器光、LED光等的液晶顯示設備 1可以用作光學通信接收機。在本實施例中，顯示元件19B、19G和19R以及光學傳感器20W、20R和20Blk示出為 具有交錯結構，但是也可以示出為具有反向交錯結構。顯示元件19B、19G和19R以及光學 傳感器20W、20R和20Blk可以由非晶硅、多晶硅和低溫多晶硅中的一種形成。用于顯示元 件19B、19G和19R的顯示元件掃描部分4和顯示元件驅動部分5以及用于光學傳感器20W、 20R和20Blk的傳感器掃描部分6和傳感器讀取部分7可以通過使用FPC (柔性印刷電路) 等電連接到襯底。替代地，這些部分可以按照單塊面板上系統(tǒng)的形式電連接到襯底?？梢孕薷母鶕?jù)本實施例的液晶顯示設備1。例如，可以將計算部分8和控制部分9 集成到一起。由控制部分9執(zhí)行的各種處理中的至少一種可以由獨立模塊執(zhí)行。(第二實施例)在本實施例中，將描述上述第一實施例的變型，其中紅外透射濾光片由多個濾光 片的堆疊形成。圖13是示出了設置在根據(jù)本實施例的液晶顯示設備中的光檢測像素的示例的截 面圖。在本實施例中，紅外透射濾光片30Blk由紅色濾光片31和藍色濾光片32的堆疊 形成。在本實施例中，在襯底25中形成光通過其進入像素的多個開口 33。開口 33經(jīng)由液晶22分別與紅外透射濾光片30Blk、紅色濾光片18R以及短波長透射濾光片18W相對設 置。光學傳感器20Blk、20R和20W經(jīng)由多個開口 33、液晶22以及紅外透射濾光片30Blk、 紅色濾光片18R和短波長透射濾光片18W中的相應一個分別接收要觀察的光。在本實施例中，通過堆疊用于其它應用的多個濾光片，例如藍色濾光片17B、綠色 濾光片17G、第一紅色濾光片17R和第二紅色濾光片18R來形成紅外透射濾光片30Blk。因 此，能夠在不增加形成紅外透射濾光片30Blk的步驟數(shù)量的情況下制造液晶顯示設備。(第三實施例)在本實施例中，將給出第一和第二實施例的變型，其中液晶顯示設備包括還包括 黃色像素的光檢測像素16。圖14是示出了根據(jù)本實施例的液晶顯示設備的示例的方框圖。根據(jù)本實施例的液晶顯示設備30包括位于顯示屏幕部分31后面的光源3。顯示 元件掃描部分4、顯示元件驅動部分5、傳感器掃描部分6以及傳感器讀取部分7電連接到 顯示屏幕部分31。顯示屏幕部分31包括彩色濾光片32。在本實施例中，顯示像素33和光檢測像素 34設置在顯示屏幕部分31的顯示區(qū)域中。光檢測像素34以大致相等的間隔設置在顯示屏
眷上o顯示元件掃描部分4和顯示元件驅動部分5操作用于允許顯示屏幕部分31顯示 基于圖像信號的圖像。而且，顯示屏幕部分31包括位于顯示區(qū)域的外部外圍上的光屏蔽框架區(qū)域29。傳感器掃描部分6和傳感器讀取部分7操作用于從顯示屏幕部分31中的光檢測 像素讀取多個光學波長范圍的光檢測值(測量值)。傳感器讀取部分7向計算部分8發(fā)送 光檢測值。在本實施例中，計算部分8執(zhí)行從短波長光學傳感器的檢測值中減去黃色光學傳 感器的檢測值的第一處理，從黃色光學傳感器的檢測值中減去紅色光學傳感器的檢測值的 第二處理，以及從紅色光學傳感器的檢測值中減去紅外光學傳感器的檢測值的第三處理。第一處理確定外界光或者來自位置指定對象的反射光的藍色分量的信號強度。第二處理確定外界光或者來自位置指定對象的反射光的綠色分量的信號強度。第三處理確定外界光或者來自位置指定對象的反射光的紅色分量的信號強度。由計算部分8執(zhí)行的減法能夠從檢測結果中消除顯示元件之間的變化以及暗電 流和光源3的負面影響。以從計算部分8接收的藍色，綠色和紅色檢測值、存儲在存儲設備11中的表12、用 于確定閾值或者控制值的確定條件、或者預定的控制計算表達式為基礎，控制部分9確定 光源3的與三種類型的光的檢測值相對應的最佳控制值。因此，控制部分9控制光源3以 調節(jié)液晶顯示設備1的亮度。而且，控制部分9執(zhí)行檢測接近或者觸摸顯示屏幕部分2的手指、檢測由接近或者 觸摸顯示屏幕部分2的手指產生的對于屏幕的指定二維位置和二維移動、以及以從計算部 分8接收的藍色檢測值、綠色檢測值和紅色檢測值和存儲在存儲設備11中的圖案數(shù)據(jù)13 為基礎的個體驗證所需的處理。光檢測像素34在位置上例如鄰近顯示元件33。多個光檢測像素34以幾乎相等的間隔設置在液晶顯示設備1的顯示屏幕中。在液晶顯示設備30的顯示屏幕部分31中，顯示像素33和光檢測像素34的組合 設置為矩陣結構。顯示像素33包括藍色像素15B、綠色像素15G、第一紅色像素15R和透明像素33W。光檢測像素34包括短波長像素16W、第二紅色像素16R、紅外像素16Blk以及黃色 像素34Y。圖15是示出了根據(jù)本實施例的液晶顯示設備30的彩色濾光片32的示例的平面 圖。圖16是示出了顯示像素33的示例的截面圖。圖17是示出了光檢測像素34的示例的截面圖。圖17是沿著圖15中的線S3-S4 提取的截面圖。彩色濾光片32包括用于藍色像素15B的藍色濾光片17B、用于綠色像素15G的綠 色濾光片17G、用于第一紅色像素15R的第一紅色濾光片17R，用于透明像素33W的透明濾 光片35W、用于短波長像素16W的短波長透射濾光片(透明濾光片)18W、用于第二紅色像素 16R的第二紅色濾光片18R、用于紅外像素16Blk的紅外透射濾光片18Blk、以及用于黃色像 素34Y的黃色濾光片37Y。在本實施例中，設置透明像素33W以增加液晶顯示器的亮度。即使在用于透明像 素33W的透明濾光片35W由黃色濾光片、藍綠色濾光片和品紅色濾光片中的一種代替時，仍 然能夠增加液晶顯示器的亮度。這也能夠降低液晶顯示設備30的功耗。具體而言，通過用 黃色濾光片代替透明濾光片35W，能夠提供具有高發(fā)光度和寬色度范圍的顯示元件。具有光 學疊置在短波長光學傳感器上的黃色濾光片的配置可以應用于具有黃色濾光片的四色濾 光片配置。然后，可以將產生的配置與下述的紅色光學傳感器20R和紅外光學傳感器組合。在顯示像素33中的藍色像素15B、綠色像素15G、第一紅色像素15R和透明像素 33W中，藍色顯示元件19B、綠色顯示元件19G、紅色顯示元件19R和透明顯示元件36W設置 在綠色濾光片17B、綠色濾光片17G、第一紅色濾光片17R和透明濾光片35W下方。在光檢測像素34中的短波長像素16W、第二紅色像素16R、紅外像素16Blk和黃色 像素34Y中，短波長光學傳感器20W、紅色光學傳感器20R、紅外光學傳感器20Blk、以及黃色 光學傳感器38Y設置在短波長透射濾光片18W、第二紅色濾光片18R、紅外透射濾光片ISBlk 和黃色濾光片37Y下方。在本實施例中，在襯底21的一個表面上設置下列元件藍色顯示元件19B、綠色顯 示元件19G、紅色顯示元件19R、透明顯示元件36W、短波長光學傳感器20W、紅色光學傳感器 20R、紅外光學傳感器20Blk、以及黃色光學傳感器38Y。光源3設置在襯底21的另一表面 上。彩色濾光片32中的濾光片17B、17G、17R、35W、18W、18R、18Blk以及37Y設置在襯
底21上的顯示區(qū)域中。包括黑矩陣23和平滑層24的襯底25經(jīng)由液晶22位于顯示元件19B、19G、19R和 36W、光學傳感器 20W、20R、20Blk 和 38Y、以及濾光片 17B、17G、17R、35W、18W、18R、18Blk 和 37Y上方。即，在上述的圖16中，在其中形成有顯示元件19B、19G、19R和36W的襯底21上 方堆疊下列元件全部電連接到顯示元件19B、19G、19R和36W的透明電極26 ；濾光片17B、17G、17R和35W ；液晶22 ；黑矩陣23 ；平滑層24 ；以及襯底25。來自光源3的光經(jīng)由濾光片17B、17G、17R和35W發(fā)射到外界。由光學傳感器20W、20R、20Blk以及38Y經(jīng)由濾光片17B、17G、17R和35W接收來自 外界的入射光。彩色濾光片32形成在襯底21和25之間，并且在本實施例中，形成在襯底21中更 接近液晶的表面上。如圖17所示，對于襯底21設置下列元件作為光檢測像素34 短波長光學傳感器 20W和短波長透射濾光片18W的堆疊、紅色光學傳感器20R和第二紅色濾色18R的堆疊、紅 外光學傳感器20Blk和紅外透射濾光片18Blk的堆疊、黃色光學傳感器38Y和黃色濾光片 37Y的堆疊、以及間隔體27。在本實施例中，液晶顯示設備30可以是透射反射的，并且一些像素可以包括反射 電極以反射光。圖18是示出了短波長透射濾光片18W、第二紅色濾光片18R、紅外透射濾光片 18Blk以及黃色濾光片37Y的光譜特性的示例的示意圖。短波長透射濾光片18W、第二紅色濾光片18R以及紅外透射濾光片18Blk的光譜特 性與上述圖5中所示的類似并且因而不再描述。黃色濾光片37W在480nm和520nm之間的光學波長范圍處表現(xiàn)出50%的透射率， 并且提供透射特性，使得在波長比與50%的透射率相對應的值小時，透射率較低，并且在波 長比與50%的透射率相對應的值大時，透射率較高。黃色濾光片37Y光學疊置在黃色光學 傳感器38Y上方。黃色濾光片37W的透射率對于具有短于460nm波長的光來說較低，并且 在光學波長長于大約460nm時快速增加。在光學波長接近540nm或者等于或長于540nm時 透射率保持為至少95%的較大值。在本實施例中，堆疊在光學傳感器38Y上的濾光片37Y優(yōu)選地具有如下特性使得 在波長比與50%的透射率相對應的值小時透射率較低，并且在波長比與50%的透射率相 對應的值大時透射率較高。將圖18中黃色濾光片37Y的光譜特性中每一個波長處的透射率乘以在該波長處 黃色傳感器38Y的靈敏度以確定使用黃色濾光片37Y的光學傳感器38Y的有效靈敏度。圖19是示出了由根據(jù)本實施例的計算部分8執(zhí)行的減法產生的光譜特性的示例 的示意圖。在每一個波長處，從短波長透射濾光片18W的透射率中減去黃色濾光片37Y的透 射率與光譜特性39B相對應。光譜特性39B中具有高透射率的波長范圍與藍光的波長范圍 相對應。因此，計算部分8從短波長光學傳感器20W的檢測值中減去黃色光學傳感器38Y 的檢測值以計算藍色檢測值。在每一個波長處，從黃色濾光片37Y的透射率中減去第二紅色濾光片18R的透射 率與光譜特性39G相對應。光譜特性39G中具有高透射率的波長范圍與綠光的波長范圍相 對應。因此，計算部分8從黃色光學傳感器38Y的檢測值中減去紅色光學傳感器20R的 檢測值以計算機綠色檢測值。
在每一個波長處，從第二紅色濾光片18R的透射率中減去紅外透射濾光片ISBlk 的透射率與光譜特性39R相對應。光譜特性39R中具有高透射率的波長范圍與紅光的波長 范圍相對應。因此，計算部分8從紅色光學傳感器20R的檢測值中減去紅外光學傳感器20Blk 的檢測值以計算紅色檢測值?；谟捎嬎悴糠?計算的藍色、綠色、紅色檢測值，控制部分9例如控制光源3、檢 測接近或者觸摸位置指定對象、檢測由用戶指定的對于屏幕的二維位置、檢測由用戶指定 的位置移動、以及單獨驗證用戶。圖20是示出在每一個波長處通用藍色濾光片、通用綠色濾光片以及紅色濾光片 的透射率的圖。在通用彩色濾光片中使用的藍色和綠色濾光片的透射特性涉及在長波長側上的 光譜浮動(floating)。藍色和綠色濾光片因而表現(xiàn)出不均勻的透射特性。由通過如圖19中所示的減法獲得的光譜特性與圖20中的光譜特性之間的比較例 如表明，通過減法確定的藍色的光譜特性的增加和降低比通用藍色濾光片的光譜特性的增 加和降低更銳利。而且，通過減法確定的藍色透射率的峰值高于通用藍色濾光片的峰值。 即，在檢測藍光中重要的波長范圍中，通過減法確定的藍色透射率高于通用藍色濾光片的 藍色透射率。因此，在藍光的測量中，基于減法的藍光的強度測量允許比使用通用藍色濾光 片測量藍光強度更加精確地測量藍光。例如，通過減法確定的綠色的光譜特性中的增加和降低比在通用綠色濾光片的光 譜特性中的增加和降低更銳利。而且，通過減法確定的綠色透射率的峰值高于通用綠色濾 光片的峰值。即，在檢測藍光重要的波長范圍(例如，范圍在550nm附近)中，通過減法確 定的綠色透射率高于通用綠色濾光片的透射率。對于通用綠色濾光片的透射率，例如在至 少大約640nm的高波長范圍內發(fā)生光譜浮動。相反地，對于通過減法確定的綠色透射率，抑 制了光譜浮動。因此，在測量綠光中，基于減法的綠光強度的測量允許比使用通用綠色濾光 片測量綠光強度更加精確地測量綠光的強度。例如，通用紅色濾光片的透射率在包括比可見光范圍更高的較高波長的紅外范圍 中也具有大的值。因而通用紅色濾光片測量不能由人類感測的光。相反地，通過減法確定的 紅色透射率在具有比可見光范圍高的波長范圍的紅外范圍中降低。即，在要檢測紅色光時 防止測量光學波長范圍時，通過減法確定的紅色透射率低于通用紅色濾光片的透射率。因 而，在測量紅光中，基于減法的紅光強度的測量允許比使用通用紅色濾光片測量紅光的強 度更加精確地測量紅光，以使得光測量接近人類感覺。上述根據(jù)本實施例的液晶顯示設備30包括黃色濾光片37Y以及經(jīng)由黃色濾光片 37Y接收入射光的光學傳感器38Y。在本實施例中，基于來自四種類型的光學傳感器的信號 來執(zhí)行計算操作。因此，能夠從光檢測結果中去除光學傳感器中諸如暗電流的噪聲。這允 許彼此精確地分離入射光的藍色、綠色和紅色分量。因而，能夠更加精確地感知入射光。本實施例允許以與人類可見度兼容的方式來觀察外界光。因此，基于由光檢測像 素34輸入的信號，能夠實現(xiàn)適當?shù)目刂啤１緦嵤├峁┍仁褂猛ㄓ萌珵V光片獲得的光檢測值更加合適的光檢測值，因 此允許感知手指的皮膚顏色以及個體驗證。
代替附加使用黃色濾光片37Y和黃色光學傳感器38Y，本實施例可以使用短波長 透射濾光片18W和短波長光學傳感器20W用于黃色測量。然后，能夠精確測量藍光、綠光和 紅光以使得測量接近人類靈敏度。然后，能夠基于測量值來調節(jié)光源3。結果，可以對輸入 信號執(zhí)行各種感知。(第四實施例)在本實施例中，上述實施例的變型包括在襯底25中位于液晶顯示設備的顯示表 面?zhèn)壬系膫让嫔闲纬刹噬珵V光片10或者32。下面將描述第二和第三實施例的變型。然而， 可以類似地修改其它實施例。圖21是示出了根據(jù)本實施例的液晶顯示設備的光學傳感器沿光學傳感器結構方 向的截面圖的示例的示意圖。圖22是示出了根據(jù)本實施例的液晶顯示設備的顯示元件沿顯示設備結構方向的 截面的示例的示意圖。在本實施例中，彩色濾光片32形成在襯底25中位于顯示屏幕的側上的側面上以 及襯底25中位于液晶22的側面上的表面上?？蚣軈^(qū)域29形成在液晶顯示設備的顯示區(qū) 域40的外部外圍上。紅色層41和藍色層42堆疊在框架區(qū)域29中。黑矩陣23以類似矩陣結構位于彩色濾光片32的顯示區(qū)域中。顯示元件19R、19G、 19B和36W以及光學傳感器20R、20W、20Blk和38Y安裝在彩色濾光片32的顯示區(qū)域40下 方?？蚣軈^(qū)域29可以由與黑矩陣23的延伸相對應的光屏蔽層形成。而且，在框架區(qū) 域29中，除了光屏蔽層，還堆疊有紅色層41和藍色層42。這改善了框架區(qū)域29的光屏蔽 能力。在彩色濾光片32形成在襯底21中其上形成有光學傳感器和顯示元件的側上時， 優(yōu)選地，紅色層41和藍色層42也形成在襯底21的該側上。而且，在本實施例中，短波長光 學傳感器20W、紅色光學傳感器20R、紅外光學傳感器20Blk以及黃色光學傳感器38Y優(yōu)選 地形成在襯底21上，在該襯底21上形成有顯示元件19R、19G、19B和36W。這是因為該配置 允許簡化液晶顯示設備的制造步驟。如果根據(jù)本實施例的液晶顯示設備基于橫向電場模式或者被稱為共面轉換(IPS) 的液晶驅動方案，則可以省去形成在彩色濾光片32上方的透明電極。根據(jù)上述的本實施例，在框架區(qū)域29中，除了光屏蔽層，還堆疊有紅色層41和藍 色層42。這改善了框架區(qū)域29的光屏蔽能力。而且，可以與形成彩色濾光片32 —起同時形成紅色層41和藍色層42。這允許防 止液晶顯示設備的制造步驟變得復雜。(第五實施例)在本實施例中，將描述可以設置在根據(jù)上述每一個實施例的液晶顯示設備中的黑 矩陣襯底。圖23是示出了根據(jù)本實施例的黑矩陣襯底的示例的截面圖。在黑矩陣襯底43中，在透明襯底25上方形成黑矩陣23。在透明襯底25和黑矩陣 23上方形成平滑層24。在平滑層24上方形成間隔體27。在本實施例中，在以矩陣形式形成的黑矩陣23的圖案上，經(jīng)由平滑層24形成包括在間隔體27中的主間隔體和子間隔體。主間隔體的高度幾乎與形成為液晶盒所需的液晶厚度相同(例如4. 1 μ m)。子間 隔體低于主間隔體(例如3. 4 μ m)。間隔體27的高度從平滑層24的表面到間隔體的頂部。形成間隔體27，以便在平面視圖中觀察與彩色濾光片10或者32層疊到襯底21的 黑矩陣襯底43時，該間隔體27位于以矩陣形式形成在襯底21上的多個光學傳感器之間。 在襯底21中，將彩色濾光片10或者32堆疊在包括光學傳感器的有源元件上。子間隔體是輔助間隔體，在將高壓力施加到液晶顯示設備時保持黑矩陣襯底43 和襯底21之間的間隙。間隔體27的原材料可以是光敏透明樹脂。例如通過光刻方法形成間隔體27。(第六實施例)在本實施例中，將描述設置在根據(jù)上述每一個實施例的液晶顯示設備中的彩色濾 光片襯底。圖24和圖25分別是示出了根據(jù)本實施例的彩色濾光片襯底的示例的第一截面圖 和第二截面圖。在彩色濾光片襯底44中，在諸如玻璃的透明襯底25上方以矩陣形式形成黑矩陣 23。光屏蔽框架區(qū)域29形成在顯示區(qū)域的外部外圍部分的周圍。彩色濾光片形成在透明襯底25的其上形成有黑矩陣23的表面上方；彩色濾光片 包括與紅色光學傳感器20R相對應的紅色濾光片18R、與短波長光學傳感器20W相對應的短 波長透射濾光片18W、以及與紅外光學傳感器20Blk相對應的紅外透射濾光片18Blk，并且 其中堆疊有紅色層41和藍色層42。而且，間隔體27形成在彩色濾光片32上方。主間隔體的高度幾乎與形成為盒所需的液晶22的厚度相等(例如4. 1 μ m)。子間 隔體的高度例如是3.4 μ m。形成間隔體27，以便在平面視圖中觀察層疊到其上形成有顯示元件和光學傳感器 的襯底21的彩色濾光片襯底44時，該間隔體27位于以矩陣形式形成的光學傳感器之間。子間隔體是輔助間隔體，如果將高壓力施加到液晶顯示設備，則保持彩色濾光片 襯底44和襯底21之間的間隙。襯底27的高度為從彩色濾光片32的表面到間隔體27的 頂部。如果在彩色濾光片32上形成平滑層24，則間隔體27的高度為從平滑層24的表面到 間隔體27的頂部。在本實施例中，在顯示區(qū)域29中形成具有小的膜厚度的黑矩陣23。位于顯示區(qū)域 40外側的框架區(qū)域29具有光屏蔽功能。而且，紅色層41和藍色層42堆疊在框架區(qū)域29 中，因而增強了框架區(qū)域29的光屏蔽能力。黑矩陣23通常需要具有高的光學密度，例如就OD值而言為3到4。然而，光學密 度的增加涉及下面兩個問題。第一個問題是在基于光刻的圖案形成中難于執(zhí)行曝光。因此， 形成具有不多于15 μ m厚度的薄線路是困難的，導致在顯影步驟期間產生剝離或者不適當 的形狀。第二個問題是光學密度的增加需要增加黑矩陣23的膜厚度，例如從1. 5 μ m增加 到2μπι。黑矩陣23增加的厚度還增加了黑矩陣23和彩色濾光片32的堆疊的厚度。位于 黑矩陣23上方被稱為角的高度擾亂了液晶22的取向。這會導致圖像質量降低。顯示區(qū)域40中黑矩陣23的光屏蔽能力可以與能夠避免由外界光和噪聲產生的顯 示元件的故障的光學密度相對應(例如，就OD值而言大約為1)。相反地，對于位于顯示區(qū)域40的外部外圍部分周圍的框架區(qū)域29，就顯示質量而言強烈需要高的光屏蔽能力。在本實施例中，例如，將顯示區(qū)域40中的黑矩陣23形成為liim (大約2的光學密 度)。在位于顯示區(qū)域40外側的框架區(qū)域29中，不僅堆疊與黑矩陣23類似的光屏蔽物質， 而且還堆疊紅色層41和藍色層42，以增加光學密度。例如，框架區(qū)域29可以具有1. 5和2 之間的光學密度。如果顯示區(qū)域40中的黑矩陣23具有1 ii m的膜厚度，例如，在使用1. 5 y m黑矩陣 23時，可以將角的高度減半，從0. 6 y m到至多0. 3 y m。這實現(xiàn)了穩(wěn)定的液晶取向?？梢詫@示區(qū)域40中黑矩陣23的光學密度設置為至少為1，以抑制顯示元件 (TFT)的故障以及來自顯示元件的噪聲。在元件需要具有低介電常數(shù)的高圖像質量液晶顯示設備中，例如，在以橫向電場 模式(水平對準方法)或者垂直對準方法為基礎的液晶顯示設備中，對于設置為接觸或者 接近液晶的元件，優(yōu)選地盡可能將具有高介電常數(shù)的碳從黑矩陣23的彩色材料中排除。顯 示區(qū)域40中黑矩陣23的膜厚度優(yōu)選地在液晶取向方面不多于1 P m。本實施例是優(yōu)選的，這是由于形成彩色濾光片襯底以及其上形成有顯示元件的 TFT襯底的層疊以避免影響整個TFT襯底的制造。將相對襯底層疊到其上設置有彩色濾光片32的TFT襯底的配置是優(yōu)選的，這是由 于，因為彩色濾光片32直接堆疊在光學傳感器上，傾斜的入射光不可能影響確認。(第七實施例)在本實施例中，將描述在上述實施例中使用的顏料和染料。應用于第一和第二紅色濾光片17R和18R等的紅色顏料可以例如是C. I.顏料 紅 7，14，41，48:2，48:4，81:1，81: 2，81:3，81:4，146，168，177，178，179，184，185，187，200， 202，208，210，246，254，255，264，270，272或者279。紅色顏料可以與黃色顏料或者橘色顏
料一起使用。應用于黃色濾光片36Y等的黃色顏料可以例如是C. I.顏料黃1，2，3，4，5，6，10， 12，13，14，15，16，17，18,24,31,32,34,35:1,36,36:1,37,37:1,40,42,43,53,55,60,61, 62，63，65，73，74，77，81，83，93，94，95，97，98，100，101，104，106，108，109，110，113，114， 115，116，117，118，119，120，123，126，127，128，129，139，147，151，152，153，154，155，156， 161，162，164，166，167，168，169，170，171，172，173，174，175，176，177，179，180，181，182， 187，188，193，194，198，199，213或者214。C. I.顏料黃139主要用作黃色濾光片36Y的顏 料。用于綠色濾光片17G的綠色顏料可以例如是C. I.顏料綠7，10，36，37或者58。綠 色顏料可以與黃色顏料一起使用。應用于藍色濾光片17B的藍色顏料可以例如是C. I.顏料藍15，15:1，15:2，15:3， 15:4，15:6，16，22，69或者64。藍色顏料可以與深紅色顏料一起使用。在這種情況下，紫色 顏料可以例如是C. I.顏料紫1，19，23，27，29，30，32，37，40，42或者50。應用于紅外透射濾光片18Blk的顏料例如通過將上述顏料的多種類型混合到一 起而獲得。例如，應用于紅外透射濾光片18Blk的顏料優(yōu)選地是藍色顏料和紅色顏料的混 合物。例如，應用于紅外透射濾光片18Blk的顏料可以是紫色顏料和黃色顏料的混合物。例 如，應用于紅外透射濾光片18Blk的顏料可以是紫色顏料、黃色顏料和紅色顏料的混合物。
可應用于黑矩陣23的彩色材料是用于向透明樹脂添加碳、石墨、有機顏料、染料 等的分散體。按照將碳連同聚合物和分散劑散布到有機溶劑中的過去形式，碳在商業(yè)上可 用。為了形成黑矩陣23或者為了在從施加步驟到光刻步驟的相同工藝期間形成黑矩陣23 和紅外透射濾光片18Blk，設置彩色材料的比率(僅彩色材料的重量比率)以使得添加的有 機顏料的量為90%，而添加的碳的量為剩余的10%。碳吸收包括近紅外范圍的光的紅外波 長。因此，添加到紅外透射濾光片18Blk的碳的量優(yōu)選地至多為10%并且更優(yōu)選地至多為 3%。包含有機顏料作為主要彩色材料的黑矩陣23比具有更多碳添加的黑矩陣23提供更 低的光屏蔽能力。因此，位于顯示區(qū)域40的外部外圍的周圍的框架區(qū)域29優(yōu)選地通過在 彼此上光學疊置一到三層來形成，所述一到三層從紅色濾光片17R和18R、藍色濾光片17B 和綠色濾光片17G中選擇?？蛇x地，包含有機顏料作為主要彩色材料的黑矩陣23可以形成 在彩色濾光片襯底44和TFT襯底上，以具有例如1 y m的小的膜厚度。能夠添加到根據(jù)上述實施例的短波長透射濾光片18W的紫外線吸收劑可以是含 苯并三唑的化合物、含苯酮的化合物、水楊酸鹽化合物、含有鄰吡喃酮的化合物、或者向其 添加光穩(wěn)定劑或者猝光劑的這些紫外線吸收劑中的任意一個?？梢赃x擇具有紫外線吸收功 能的光誘發(fā)劑或者固化劑作為紫外線吸收劑。在與可見光波長范圍相對應的400nm和700nm之間的波長處，根據(jù)本實施例的透 明樹脂優(yōu)選具有至少80%的透射率，并且更優(yōu)選具有至少95%的透射率。透明樹脂的示例 包括熱塑樹脂、熱固樹脂和光敏樹脂。透明樹脂的前體可以是通過照射輻射固化以生成透 明樹脂的單體或者齊聚物。透明樹脂可以是單個類型的樹脂或者是至少兩種類型樹脂的混 合物?？梢詫⑸鲜鲱伭现械娜我庖环N分散應用到透明樹脂作為堿可溶解的光敏樹脂。
權利要求
一種液晶顯示設備(1)，其特征在于，包括第一襯底(21)；經(jīng)由液晶(22)與所述第一襯底(21)相對設置的第二襯底(25)；形成在所述第一襯底(21)的液晶側表面上的藍色顯示元件(19B)、綠色顯示元件(19G)、紅色顯示元件(19R)、短波長光學傳感器(20W)、紅色光學傳感器(20R)和紅外光學傳感器(20Blk)；以及彩色濾光片(10)，所述彩色濾光片(10)形成在所述第一襯底(21)和所述第二襯底(25)之間并且包括分別與所述藍色顯示元件(19B)、所述綠色顯示元件(19G)、所述紅色顯示元件(19R)、所述短波長光學傳感器(20W)、所述紅色光學傳感器(20R)和所述紅外光學傳感器(20Blk)相對應的藍色濾光片(17B)、綠色濾光片(17G)、第一紅色濾光片(17R)、短波長透射濾光片(18W)、第二紅色濾光片(18R)和紅外透射濾光片(18Blk)。
2.根據(jù)權利要求1所述的液晶顯示設備(1)，其特征在于，所述第一和第二紅色濾光片 (17R，18R)在580nm和620nm之間的光學波長處具有50%的透射率，并且具有透射特性，使 得在波長比與所述50%的透射率相對應的波長小時，透射率低于所述50%的透射率，并且 在所述波長比與所述50%的透射率相對應的波長大時，透射率高于所述50%的透射率，并 且所述第一和第二紅色濾光片(17R，18R)分別光學疊置在所述紅色顯示元件(19R)和所述 紅色光學傳感器(20R)上方，以及所述紅外透射濾光片(ISBlk)在650nm和720nm之間的光學波長處具有50 %的透射 率，并且具有透射特性，使得在波長比與所述50%的透射率相對應的值小時，透射率低于 所述50%的透射率，并且在所述波長比與所述50%的透射率相對應的值大時，透射率高于 所述50%的透射率，并且所述紅外透射濾光片(ISBlk)光學疊置在所述紅外光學傳感器 (20Blk)上方。
3.根據(jù)權利要求1所述的液晶顯示設備，其特征在于，還包括計算部分，所述計算部分 計算通過第一光學傳感器獲得的入射光的信號與通過第二光學傳感器獲得的入射光的信 號之間的差值，所述第二光學傳感器用于檢測緊接著所述第一光學傳感器的波長范圍的最 短波長范圍，所述第一和第二光學傳感器包括在經(jīng)由所述彩色濾光片測量所述入射光的所 述多個光學傳感器中。
4.根據(jù)權利要求1所述的液晶顯示設備，其特征在于，還包括控制部分，所述控制部分 基于通過形成在所述第一襯底上并且經(jīng)由所述彩色濾光片測量所述入射光的所述多個光 學傳感器獲得的信號來檢測觸摸或者接近顯示區(qū)域的對象。
5.根據(jù)權利要求1所述的液晶顯示設備，其特征在于，還包括第一驗證部分，控制形成在所述第一襯底上的所述多個顯示元件以充分點亮所述顯示 區(qū)域的至少一部分；以及第二驗證部分，允許形成在所述第一襯底上的所述多個光學傳感器經(jīng)由所述彩色濾光 片測量從觸摸或者接近所述顯示區(qū)域的所述至少一部分的手指反射的光，將通過所述多個 光學傳感器獲得的信號與預登記的個體手指圖案數(shù)據(jù)進行比較，并且執(zhí)行個體驗證。
6.根據(jù)權利要求1所述的液晶顯示設備，其特征在于，還包括控制部分，所述控制部分 基于通過經(jīng)由所述彩色濾光片測量所述入射光的所述多個光學傳感器獲得的所述入射光 的所述信號來控制顯示的亮度。
7.根據(jù)權利要求1所述的液晶顯示設備，其特征在于，經(jīng)由所述彩色濾光片測量所述 入射光的所述多個光學傳感器以相等間隔設置在所述顯示區(qū)域中，并且所述設備還包括在所述第一襯底中不是液晶側的背面表面?zhèn)刃纬傻墓庠?，所述光源發(fā) 射包含藍色、綠色和紅色的至少三種波長的光。
8.根據(jù)權利要求1所述的液晶顯示設備，其特征在于，還包括形成在所述第一襯底的 液晶側表面上的黃色光學傳感器，并且所述彩色濾光片還包括與所述黃色光學傳感器相對應的黃色濾光片。
9.根據(jù)權利要求8所述的液晶顯示設備，其特征在于，所述黃色濾光片在480nm和 520nm之間的光學波長處具有50%的透射率，并且具有透射特性，使得在波長比與所述 50 %的透射率相對應的波長小時，透射率低于所述50 %的透射率，并且在所述波長比與所 述50%的透射率相對應的波長大時，透射率高于所述50%的透射率，并且所述黃色濾光片 光學疊置在所述黃色光學傳感器上方。
10.根據(jù)權利要求1所述的液晶顯示設備，其特征在于，所述短波長透射濾光片在 380nm和450nm之間的光學波長處具有50%的透射率，并且具有透射特性，使得在波長比與 所述50%的透射率相對應的波長小時，透射率低于所述50%的透射率，并且在所述波長比 與所述50%的透射率相對應的波長大時，透射率高于所述50%的透射率，并且所述短波長 透射濾光片光學疊置在所述短波長光學傳感器上方。
11.根據(jù)權利要求1所述的液晶顯示設備，其特征在于，所述短波長透射濾光片是在 480nm和520nm之間的光學波長處具有50%的透射率的第一黃色濾光片，所述第一黃色濾 光片具有透射特性，使得在波長比與所述50%的透射率相對應的波長小時，透射率低于所 述50%的透射率，并且在所述波長比與所述50%的透射率相對應的波長大時，透射率高于 所述50%的透射率，并且所述短波長透射濾光片光學疊置在所述短波長光學傳感器上方，所述設備還包括形成在所述第一襯底的液晶側表面上的黃色顯示元件，以及形成在所 述第一襯底和所述第二襯底之間并且疊置在所述黃色顯示元件上方的第二黃色濾光片。
12.根據(jù)權利要求1所述的液晶顯示設備，其特征在于，所述紅外透射濾光片具有包括 紅色層和藍色層的層疊結構。
13.根據(jù)權利要求1所述的液晶顯示設備，其特征在于，具有光屏蔽能力并且包括所述 紅外透射濾光片的材料和有機顏料的黑矩陣至少形成在所述第一襯底的液晶側表面上或 者形成在所述第二襯底上。
14.根據(jù)權利要求1所述的液晶顯示設備，其特征在于，還包括形成在顯示區(qū)域的外部 外圍的周圍的光屏蔽區(qū)域，并且在所述光屏蔽區(qū)域中光學疊置紅色層、藍色層和綠色層中 的至少一層。
15.根據(jù)權利要求1所述的液晶顯示設備，其特征在于，還包括間隔體，所述間隔體調 節(jié)所述第一襯底與所述第二襯底之間的間隙，并且當在平面視圖中觀察所述襯底時所述間 隔體定位于所述第一襯底上方的相鄰光學傳感器之間。
16.根據(jù)權利要求15所述的液晶顯示設備，其特征在于，在與形成所述短波長透射濾 光片的同一步驟期間形成所述間隔體。
17.根據(jù)權利要求1所述的液晶顯示設備，其特征在于，所述短波長透射濾光片由包括 紫外線吸收劑的樹脂材料形成，所述紫外線吸收劑在短于420nm的光學波長處吸收所述入射光。
18.根據(jù)權利要求1所述的液晶顯示設備，其特征在于，所述彩色濾光片形成在所述第 一襯底的液晶側表面上。
19.根據(jù)權利要求13所述的液晶顯示設備，其特征在于，所述黑矩陣還包括樹脂材料 的固化膜，所述樹脂材料包括吸收短于40nm波長的光的紫外線吸收劑。
20.一種設置在根據(jù)權利要求1所述的液晶顯示設備中的黑矩陣襯底，所述黑矩陣襯 底的特征在于，包括具有光屏蔽能力的黑矩陣，并且當在平面視圖中觀察與所述第一襯底相對設置的所述 黑矩陣襯底時，所述黑矩陣位于形成在所述第一襯底上彼此鄰近的所述多個光學傳感器之 間；以及至少兩種類型的間隔體，當在平面視圖中觀察所述黑矩陣襯底時，所述至少兩種類型 的間隔體形成在所述黑矩陣上方，所述間隔體具有不同的高度。
21.一種彩色濾光片襯底，其特征在于，包括彩色濾光片，在所述彩色濾光片中以矩陣結構來設置藍色濾光片、綠色濾光片、第一紅 色濾光片、短波長透射濾光片、第二紅色濾光片和紅外透射濾光片；以及形成在所述彩色濾光片的外部外圍的周圍的光屏蔽區(qū)域。
22.根據(jù)權利要求21所述的彩色濾光片襯底，其特征在于，在所述光屏蔽區(qū)域上方光 學疊置有紅色層、藍色層和綠色層中的至少一層。
23.根據(jù)權利要求21所述的彩色濾光片襯底，其特征在于，還包括具有光屏蔽能力的黑矩陣，并且當在平面視圖中觀察相對襯底設置的所述黑矩陣襯底 時，所述黑矩陣位于形成在所述襯底上的彼此鄰近的所述多個光學傳感器之間，在所述襯 底上形成有藍色顯示元件、綠色顯示元件、紅色顯示元件、短波長光學傳感器、紅色光學傳 感器以及紅外光學傳感器；以及至少兩種類型的間隔體，當在平面視圖中觀察所述彩色濾光片襯底時，所述至少兩種 類型的間隔體形成在所述黑矩陣上方，所述間隔體具有不同的高度。
全文摘要
本發(fā)明提供一種液晶顯示設備(1)，所述液晶顯示設備(1)包括第一襯底(21)；經(jīng)由液晶(22)與所述第一襯底(21)相對設置的第二襯底(25)；形成在所述第一襯底(21)的液晶側表面上的藍色顯示元件(19B)、綠色顯示元件(19G)、紅色顯示元件(19R)、短波長光學傳感器(20W)、紅色光學傳感器(20R)和紅外光學傳感器(20Blk)；以及彩色濾光片(10)，所述彩色濾光片(10)形成在所述第一襯底(21)與所述第二襯底(25)之間，并且包括分別與所述藍色顯示元件(19B)、所述綠色顯示元件(19G)、所述紅色顯示元件(19R)、所述短波長光學傳感器(20W)、所述紅色光學傳感器(20R)和所述紅外光學傳感器(20Blk)相對應的藍色濾光片(17B)、綠色濾光片(17G)、第一紅色濾光片(17R)、短波長透射濾光片(18W)、第二紅色濾光片(18R)和紅外透射濾光片(18Blk)。
文檔編號G02F1/1339GK101995697SQ20101026048
公開日2011年3月30日 申請日期2010年8月20日 優(yōu)先權日2009年8月20日
發(fā)明者福吉健藏, 萩原英聰 申請人:凸版印刷株式會社