JP2008191498A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光センサの感度の低下を抑制しつつ、狭額縁化の促進を図り得る、光センサ付の液晶表示装置を提供する。
【解決手段】液晶表示パネル１と、それを保持する筐体とを備えた液晶表示装置を用いる。液晶表示パネル１は、アクティブマトリクス基板２と、フィルター基板３と、これらの間に挟み込まれる液晶層とを備える。アクティブマトリクス基板２は、液晶表示パネル１の厚み方向においてフィルター基板３に重なる領域上に光センサを備える。光センサは、アクティブマトリクス基板２を構成するベース基板上にモノリシックに形成される。フィルター基板３は、液晶表示パネル１の厚み方向において光センサに重なる領域に、外光を透過させる透過部１７を備える。筐体は、液晶表示パネル１の表示領域４を露出させる開口部３２と、開口部３２の周辺において透過部１７を露出させる開口部３３とを備える。
【選択図】図４

Description

本発明は、光センサを備えた液晶表示装置に関する。

透過型の液晶表示装置は、液晶表示パネルの照明光源としてバックライト装置を備えている。この透過型の液晶表示装置では、バックライト装置の電力消費量が大きいことから、特にモバイル用途において、バックライト装置の電力消費量の低減が求められる。但し、バックライト装置の輝度を低くして電力消費量を抑えた場合は、昼間の屋外など明るい環境下での視認性が低下してしまう。

このため、周囲の明るさに応じてバックライト装置の輝度を調整する液晶表示装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。この液晶表示装置は、光センサを備えており、光センサの出力信号によって周囲の明るさを検知している。そして、この液晶表示装置は、昼間の屋外など明るい環境下ではバックライト装置の輝度を高め、夜間や室内等の暗い環境下ではバックライト装置の輝度を低下させる。このため、視認性の低下の抑制と、電力消費量の低減との両立が図られる。

光センサは、ディスクリート部品で提供される場合は、液晶表示装置の筐体に取り付けられる（特許文献１の図１参照）。また、光センサは、アクティブマトリクス基板にモノリシックに形成することもできる（例えば、特許文献２参照）。後者の場合、光センサは、アクティブ素子（ＴＦＴ）や周辺回路の形成プロセスを利用して、アクティブマトリクス基板上のフィルター基板に重ならない周縁の領域に形成される（特許文献２の図１２参照）。

具体的には、アクティブマトリクス基板上への光センサの形成は、周縁の領域上に成膜されたポリシリコン薄膜に、面方向に沿って、ｐ型の半導体領域（ｐ層）、真性半導体領域（ｉ層）及びｎ型の半導体領域（ｎ層）を設けることによって行われる。このように光センサをモノリシックに形成すれば、光センサがディスクリート部品によって提供される場合に比べて、部品点数を少なくでき、製造コストの削減化を図ることができる。
特開平６−１１７１３号公報 特開２００２−１７５０２６号公報

ところで、近年においては、表示画面を拡大しつつ、液晶表示装置全体の大きさを小型化するため、液晶表示パネルにおいては狭額縁化が求められている。しかし、周縁の領域に光センサをモノリシックに形成する場合は、周縁の領域において光センサの形成領域を確保する必要があるため、狭額縁化の促進が困難となる。

一方、フィルター基板に重なる領域上に光センサを形成すれば、狭額縁化を図ることは可能となるが、この場合は、フィルター基板に形成されたブラックマトリクスによって光センサへの光の入射が制限され、光センサの感度が低下してしまう。

本発明の目的は、上記問題を解消し、光センサの感度の低下を抑制しつつ、狭額縁化の促進を図り得る液晶表示装置を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明における液晶表示装置は、液晶表示パネルと、それを保持する筐体とを備えた液晶表示装置であって、前記液晶表示パネルは、マトリクス状に配置された複数のアクティブ素子を備えたアクティブマトリクス基板と、それと対向するフィルター基板と、前記二つの基板間に挟み込まれる液晶層とを備え、前記アクティブマトリクス基板は、前記液晶表示パネルの厚み方向において前記フィルター基板に重なる領域上に光センサを備え、前記光センサは、前記アクティブマトリクス基板を構成するベース基板上にモノリシックに形成され、前記フィルター基板は、前記液晶表示パネルの厚み方向において前記光センサに重なる領域に、外光を透過させる透過部を備え、前記筐体は、前記液晶表示パネルの表示領域を露出させる第１の開口部と、前記第１の開口部の周辺において前記透過部を露出させる第２の開口部とを備えていることを特徴とする。

以上の特徴により、本発明における液晶表示装置によれば、光センサの感度の低下を抑制しつつ、狭額縁化の促進を図ることができる。

本発明における液晶表示装置は、液晶表示パネルと、それを保持する筐体とを備えた液晶表示装置であって、前記液晶表示パネルは、マトリクス状に配置された複数のアクティブ素子を備えたアクティブマトリクス基板と、それと対向するフィルター基板と、前記二つの基板間に挟み込まれる液晶層とを備え、前記アクティブマトリクス基板は、前記液晶表示パネルの厚み方向において前記フィルター基板に重なる領域上に光センサを備え、前記光センサは、前記アクティブマトリクス基板を構成するベース基板上にモノリシックに形成され、前記フィルター基板は、前記液晶表示パネルの厚み方向において前記光センサに重なる領域に、外光を透過させる透過部を備え、前記筐体は、前記液晶表示パネルの表示領域を露出させる第１の開口部と、前記第１の開口部の周辺において前記透過部を露出させる第２の開口部とを備えていることを特徴とする。

本発明の液晶表示装置においては、光センサはフィルター基板に重なる位置に形成され、アクティブマトリクス基板の周縁の領域に光センサの形成領域を確保する必要がない。また、フィルター基板の光センサに重なる領域には透過部が設けられており、光センサへの光の入射が制限されないようになっている。これらの点から、本発明における液晶表示装置によれば、光センサの感度の低下を抑制しつつ、狭額縁化の促進を図ることができる。

上記本発明における液晶表示装置においては、前記フィルター基板が、複数のカラーフィルタと、格子状の遮光膜とを備え、前記遮光膜は、前記フィルター基板における、前記液晶表示パネルの厚み方向において前記光センサに重なる領域に、開口部を備えることができる。この場合、前記開口部が前記透過部として機能する。

また、上記本発明における液晶表示装置では、前記フィルター基板が、矩形状を呈しており、４つ以上の前記光センサが前記アクティブマトリクス基板に備えられ、各光センサが、前記フィルター基板の４隅のいずれかの部分に重なるように配置されているのが好ましい。この場合は、液晶表示装置の周囲の明るさの検出が精度良く行なわれることとなる。

（実施の形態）
以下、本発明の実施の形態における液晶表示装置について、図１〜図４を参照しながら説明する。最初に、本実施の形態における液晶表示装置を構成する液晶表示パネルの構成について、図１〜図３を用いて説明する。

図１は、本発明の実施の形態における液晶表示装置に備えられた液晶表示パネルの全体を示す平面図である。図１に示すように、液晶表示パネル１は、アクティブマトリクス基板２と、液晶層（図示せず）と、フィルター基板３とを備えている。アクティブマトリクス基板２とフィルター基板３とは互いに対向している。液晶層は、この二つの基板２及び３の間に挟み込まれている。図１においては、フィルター基板３については、その外形のみが破線で示されている。

アクティブマトリクス基板２は、マトリクス状に配置された複数個の画素（後述の図２参照）を備えている。アクティブマトリクス基板２上の複数の画素が配置された領域３は、液晶表示パネル１における表示領域４となる。また、アクティブマトリクス基板２は、背景技術において述べた従来例と異なり、液晶表示パネル１の厚み方向においてフィルター基板３に重なる領域上に、光センサ２０を備えている。

本実施の形態では、光センサ２０は４個備えられている。光センサ２０は、図２において後述するように、画素の形成工程等を利用してモノリシックに形成されている。また、フィルター基板３は矩形状を呈しており、各光センサ２０は、フィルター基板３の４隅のいずれかの部分に重なるように配置されている。また、各光センサ２０への外光の入射が妨げられないようにするため、フィルター基板３は、液晶表示パネル１の厚み方向において光センサ２０に重なる領域に、外光を透過させる透過部を備えている。なお、透過部については図３を用いて後述する。

アクティブマトリクス基板２上のフィルター基板３に重ならない周縁の領域には、ソースドライバ５とゲートドライバ６とが設けられている。本実施の形態では、これらも、光センサ２０と同様に、モノリシックに形成されている。また、図１においては、図示していないが、液晶表示パネル１は、その他、各種の光学フィルムも備えている。

図２を用いて、アクティブマトリクス基板２の具体構成について説明する。図２は、図１に示す液晶表示パネルを構成しているアクティブマトリクス基板の一部を拡大して示す拡大図である。図２に示された部分は、図１中の領域Ａに対応する。図２に示すように、アクティブマトリクス基板２は、マトリクス状に配置された複数個の画素を備えている。各画素は、アクティブ素子７と、画素電極８とを備えている。

アクティブ素子７は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Thin Film Transistor）であり、ソース領域及びドレイン領域が形成されたシリコン膜１１と、ゲート電極９とを備えている。本実施の形態では、シリコン膜１１は、電荷の移動速度の点で優れていることから、連続粒界結晶シリコン（ＣＧＳ）によって形成されている。

ゲート電極９は、画面の水平方向に沿って配置されたゲート線１０と一体的に形成されている。シリコン膜１１のソース領域にはソース電極１２が接続され、シリコン膜１１のドレイン領域にはドレイン電極１４が接続されている。ソース電極１２は、画面の垂直方向に沿って配置されたソース配線１３と一体的に形成されている。ドレイン電極１４は、画素電極８に接続されている。画素電極８は、ＩＴＯ等で形成された透明の電極である。

本実施の形態において、光センサ２０は、表示品位の低下を回避するため、観察者側からそれを見たときに、表示領域４の外縁とフィルター基板３の外縁との間に位置するように配置されている。また、光センサ２０は、ラテラル構造をもったＰＩＮダイオード（フォトダイオード）であり、アクティブマトリクス基板２のベース基板（ガラス基板）上に設けられたシリコン膜２６を備えている。

シリコン膜２６は、アクティブ素子７の形成工程を利用して、これと同時に形成されている。つまり、光センサ２０も、電荷の移動速度に優れた連続粒界結晶シリコン（ＣＧＳ）によって形成されている。また、シリコン膜２６には、面方向に沿って順に、ｐ型の半導体領域（ｐ層）２１、真性半導体領域（ｉ層）２２及びｎ型の半導体領域（ｎ層）２３が設けられている。

光センサ２０においては、ｉ層２２が光検出領域となる。本実施の形態において、ｉ層２２は、隣接するｐ層２１及びｎ層２３に比べて電気的に中性に近い領域であれば良い。ｉ層２２は、不純物を全く含まない領域や、伝導電子密度と正孔密度とが等しい領域であるのが好ましい。

図３を用いて、フィルター基板の構成について説明する。図３は、図１に示す液晶表示パネルを構成しているフィルター基板の一部を拡大して示す拡大図である。図３には、フィルター基板３を観察者側から見た状態が示されている。また、図３には、対比のため、アクティブマトリクス基板２（図２参照）に形成された光センサ２０も図示されている。

本実施の形態において、フィルター基板３は、従来からの液晶表示パネルで用いられるフィルター基板と同様に、カラーフィルタ１５と、遮光膜１６と、透明の共通電極とを備えている。カラーフィルタ１５は、アクティブマトリクス基板２に設けられた各画素に対向するように、赤色、緑色、青色の着色層を備えている。遮光膜１６は、着色層間の隙間からの光の漏洩を防止するために格子状に形成されたブラックマトリクスである。遮光膜１６は、着色層間の隙間や、表示領域４に対応していない周縁の領域を遮光している。

このように、フィルター基板３は、従来のそれと同様の構成を備えている。但し、本実施の形態では、図３に示すように、フィルター基板３は、アクティブマトリクス基板上の光センサ２０に対向する領域に透過部１７を備えている。具体的には、遮光膜１６は、アクティブマトリクス基板上の光センサ２０に対向する領域に重ならないように形成されている。言い換えると、遮光膜１６は、光センサ２０に対抗する領域に開口部を備えており、この開口部が透過部１７として機能している。

よって、本実施の形態によれば、光センサ２０が、アクティブマトリクス基板２上のフィルター基板３に重なる位置に配置されていても、光センサ２０における感度の低下を抑制できる。また、本実施の形態においては、光センサ２０は、従来例のように、アクティブマトリクス基板２上のフィルター基板３に重ならない周縁の領域に形成する必要がないため、狭額縁化を図ることもできる。

ここで、図４を用いて、本発明の実施の形態における液晶表示装置の全体について説明する。図４は、本発明の実施の形態における液晶表示装置の構成を示す分解斜視図である。図４に示すように、液晶表示装置は、図１〜図３に示した液晶表示パネル１と、それを背面から照明するバックライト装置３４と、これらを保持する筐体とを備えている。筐体は、２分割構成となっており、下側パーツ３０と上側パーツ３１とを備えている。

本実施の形態における液晶表示装置は、下側パーツ３０の底面に、バックライト装置３４を配置し、その上に、液晶表示パネル１を搭載し、最後に、上側パーツ３１を被せることによって完成される。また、上側パーツ３１には、液晶表示パネル１の表示領域４を露出させる開口部３２と、開口部３２の周辺において透過部１７を露出させる開口部３３とが形成されている。図４において、１８は、アクティブマトリクス基板１に接続されたフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）である。

本実施の形態１において、上側パーツ３１の液晶表示パネル１への取り付けは、開口部３３が透過部１７に整合するよう目視又はカメラによって確認しながら行うのが好ましい。また、上側パーツ３１の液晶表示パネル１への取り付けは、各光センサ２０からの出力信号を確認しながら行うのも好ましい。

後者の場合は、工程の簡素化や、開口部３３の位置精度の向上を図ることができる。具体的には、後者の場合、取り付けは、各光センサ２０における入射光量が最大となるように、又は、全ての出力信号のレベルが一定値以上となるように行われる。なお、前者及び後者の両方において、上側パーツ３１は、例えば両面テープ等によって液晶表示パネル１に固定することができる。

上述したように、本実施の形態において、光センサ２０（図２参照）は、アクティブマトリクス基板２にモノリシックに形成されるため、ディスクリート部品の光センサよりも小型化される。よって、筐体の上側パーツ３１に設けられる開口部３３の大きさは、ディスクリート部品の光センサが利用される場合よりも小さくてすむ。この点からも、本実施の形態によれば、狭額縁化を図ることができる。

本実施の形態における液晶表示装置は、図１〜図４に示した例に限定されない。本実施の形態における液晶表示装置は、液晶表示パネル１の観察者側に、例えば、タッチパネルが備えられた態様であっても良い。但し、この態様を採用する場合は、タッチパネルは、その外周部分に設けられた配線が透過部１７に重ならないように形成する必要がある。

以上のように、本発明によれば、光センサを搭載した液晶表示装置において、光センサの感度の低下を抑制しつつ、狭額縁化の促進を図ることが可能となる。本発明の液晶表示装置は、産業上の利用可能性を有するものである。

図１は、本発明の実施の形態における液晶表示装置に備えられた液晶表示パネルの全体を示す平面図である。 図２は、図１に示す液晶表示パネルを構成しているアクティブマトリクス基板の一部を拡大して示す拡大図である。 図３は、図１に示す液晶表示パネルを構成しているフィルター基板の一部を拡大して示す拡大図である。図３には、フィルター基板３を観察者側から見た状態が示されている。 図４は、本発明の実施の形態における液晶表示装置の構成を示す分解斜視図である。

符号の説明

１ 液晶表示パネル
２ アクティブマトリクス基板
３ フィルター基板
４ 表示領域
５ ソースドライバ
６ ゲートドライバ
７ アクティブ素子（薄膜トランジスタ（ＴＦＴ））
８ 画素電極
９ ゲート電極
１０ ゲート線
１１ アクティブ素子を構成するシリコン膜
１２ ソース電極
１３ ソース配線
１４ ドレイン電極
１５ カラーフィルタ
１６ 遮光膜（ブラックマトリクス）
１７ 透過部
１８ フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）
２０ 光センサ（フォトダイオード）
２１ ｐ型の半導体領域（ｐ層）
２２ 真性半導体領域（ｉ層）
２３ ｎ型の半導体領域（ｎ層）
２４、２５ フォトダイオードに接続される配線
２６ シリコン膜
３０ 下側パーツ
３１ 上側パーツ
３２ 開口部
３３ 開口部

Claims (3)

1. 液晶表示パネルと、それを保持する筐体とを備えた液晶表示装置であって、
   前記液晶表示パネルは、マトリクス状に配置された複数のアクティブ素子を備えたアクティブマトリクス基板と、それと対向するフィルター基板と、前記二つの基板間に挟み込まれる液晶層とを備え、
   前記アクティブマトリクス基板は、前記液晶表示パネルの厚み方向において前記フィルター基板に重なる領域上に光センサを備え、
   前記光センサは、前記アクティブマトリクス基板を構成するベース基板上にモノリシックに形成され、
   前記フィルター基板は、前記液晶表示パネルの厚み方向において前記光センサに重なる領域に、外光を透過させる透過部を備え、
   前記筐体は、前記液晶表示パネルの表示領域を露出させる第１の開口部と、前記第１の開口部の周辺において前記透過部を露出させる第２の開口部とを備えていることを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記フィルター基板が、複数のカラーフィルタと、格子状の遮光膜とを備え、
   前記遮光膜は、前記フィルター基板における、前記液晶表示パネルの厚み方向において前記光センサに重なる領域に、開口部を備え、前記開口部が前記透過部として機能する請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記フィルター基板が、矩形状を呈しており、
   ４つ以上の前記光センサが前記アクティブマトリクス基板に備えられ、各光センサが、前記フィルター基板の４隅のいずれかの部分に重なるように配置されている請求項１に記載の液晶表示装置。

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