JP2008299160A - 液晶表示装置、電子機器及び前記液晶表示装置の照光手段の明るさを制御する方法 - Google Patents

液晶表示装置、電子機器及び前記液晶表示装置の照光手段の明るさを制御する方法 Download PDF

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Abstract

【課題】環境光の強さに応じて自動的に照光手段の明るさを制御する際に、複数のインタ
フェース回路やＡ／Ｄコンバータ等を使用せずとも、誤動作を少なくして制御し得る液晶
表示装置を提供すること。
【解決手段】本発明の液晶表示装置は、液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルの照光手
段と、複数の光検出器と、照光手段の明るさを制御する制御手段Ｃｎｔとを備え、前記光
検出器は前記光検出器の出力が所定値になるまでの時間と環境光の強さとが相関関係を有
する、例えばＴＦＴ光センサＬＳ１〜ＬＳ３であり、前記検出回路は前記ＴＦＴ光センサ
ＬＳ１〜ＬＳ３の出力が予め定めた所定値になった際に論理反転する回路（Ｃｍｐ１〜Ｃ
ｍｐ３）からなり、前記制御手段Ｃｎｔは前記複数の検出回路からの出力の半数以上が論
理反転したときに、前記環境光の強さが変化したと判別する判別手段Ｍａｊを有すること
を特徴とする。
【選択図】図５

Description

本発明は、バックライトやフロントライト等の照光手段を有する液晶表示装置及び前記
液晶表示装置の照光手段の明るさを制御する方法に関する。本発明は、特に光検知部とし
て出力が所定値になるまでの時間と環境光の強さとが相関関係にあるものを複数個使用し
て環境光の強さに応じて自動的に照光手段の明るさを制御する際に、複数のインタフェー
ス回路やＡ／Ｄコンバータ等を使用せずとも、誤動作を少なくして制御し得る液晶表示装
置、電子機器及び前記液晶表示装置の照光手段の明るさを制御する方法に関する。
近年の情報通信機器のみならず、一般の電気機器においても液晶表示装置の適用が急速
に普及している。液晶表示パネルは自ら発光しないために、照光手段としてのバックライ
トと組み合わされた透過型液晶表示装置が多く使用されているが、携帯型のものについて
は、消費電力を減少させるために、バックライトを必要としない反射型の液晶表示装置が
多く用いられている。しかし、この反射型液晶表示装置は、環境光を照光手段として用い
るので暗い室内などでは見えにくくなってしまうために、照光手段としてフロントライト
を使用した反射型液晶表示装置や、透過型と反射型の性質を併せ持つ半透過型の液晶表示
装置の開発が進められてきている。
このような照光手段としてフロントライトを使用した反射型液晶表示装置は、暗い場所
においてはフロントライトを点灯させて画像を表示し、明るい場所ではフロントライトを
点灯することなく環境光を利用して画像を表示することができる。また、半透過型液晶表
示装置は、暗い場所においては照光手段としてバックライトを点灯して画素領域の透過部
を利用して画像を表示し、明るい場所においてはバックライト等を点灯することなく反射
部において環境光を利用して画像を表示することができる。そのため、これらの反射型な
いし半透過型液晶表示装置においては、常時フロントライトやバックライト等の照光手段
を点灯する必要がなくなるので、消費電力を大幅に低減させることができるという利点を
有している。
加えて、透過型液晶表示装置においても、暗い場所ではバックライトの明るさを落とし
ても明確に画像を確認できるが、明るい場所ではバックライトの明るさを強くしない画像
は視認し難いという特徴を有している。
上述のように、各種の液晶表示装置は、環境光の強さにより液晶表示画面の見えやすさ
が異なる。このため、光検出器を液晶表示装置に設け、この光検出器の出力によって環境
光の明暗を検知し、この光検出器による検知結果に基づいて照光手段の明るさを制御する
発明が知られている（下記特許文献１〜３参照）。
例えば、下記特許文献１には、光検出器として液晶表示パネルの基板上に光検出用の薄
膜トランジスタ（ＴＦＴ）を作成し、このＴＦＴの光リーク電流を検出することにより、
周囲の明るさに応じてバックライトを自動的にオン／オフさせるようにした液晶表示装置
が開示されている。また、下記特許文献２には、光検出器としてフォトダイオードを使用
し、周囲の明るさに応じてバックライトとしての発光ダイオードに温度補償した電流を供
給するようにした液晶表示装置が開示されている。さらに、下記特許文献３には、バック
ライトないし機器の動作表示手段として使用されている発光ダイオードを光検出器として
兼用し、周囲の明るさに応じた発光ダイオードの起電力に基づいてバックライトの点灯を
制御するようにした携帯端末の発明が開示されている。
一方、上述のように環境光の強さによって照光手段の明るさを制御する場合、例えば手
などで一時的に遮光してしまった場合など、誤って環境光が弱くなったものと判断して誤
動作してしまうことがある。そのため、下記特許文献４には、液晶表示装置に複数個の光
検出器を設けて、これらの複数の光検出器の出力が同程度に変化した場合にのみバックラ
イト等の調光が可能となるようにした液晶表示装置のバックライト調光法の発明が開示さ
れている。また、下記特許文献５には、液晶表示装置に複数個の光検出器を設けて、これ
らの光検出器の過半数が変化した場合にのみバックライト等の調光が可能となるようにし
た液晶表示装置等の発明が開示されている。
特開２００２−１３１７１９号公報（特許請求の範囲、段落［００１０］〜［００１３］、図１） 特開２００３−２１５５３４号公報（特許請求の範囲、段落［０００７］〜［００１９］、図１〜図３） 特開２００４−００７２３７号公報（特許請求の範囲、段落［００２３］〜［００２８］、図１） 特開２００５−１２１９９７号公報（特許請求の範囲、段落［００３６］〜［００４７］、図４、５） 特開２００７−０９４０９７号公報（特許請求の範囲、段落［００１９］〜［００２１］、［００２９］〜［００３２］、図２、図３）
上記特許文献４及び５に開示されている発明では、複数の光検出器としてフォトダイオ
ードやフォトトランジスタ等のアナログ出力型のものを使用し、これらの複数の光検出器
の出力を演算処理し、その演算結果に基づいてバックライト等の調光が可能な状態となる
ようにしている。このようなアナログ出力型の光検出器の出力は、出力電圧値ないし出力
電流値が環境光の強さと直接相関があるために、環境光の強さが所定値以上であるか否か
は容易に検知し得る。
ところで、上記特許文献１に開示されている発明で採用されているＴＦＴの光リーク電
流を検出する光センサ（以下、「ＴＦＴ光センサ」という。）は、ＴＦＴ光センサの出力
電圧が所定電圧値になるまでの時間と環境光の強さとが相関関係にある。このようなＴＦ
Ｔ光センサを用いた場合、環境光の強さを検知するには本来デジタル演算処理が必要とな
る。このＴＦＴ光センサの動作原理及び一般的な検知回路を図面を用いて説明する。
なお、図１０はＴＦＴ光センサの電圧−電流曲線の一例を示す図である。図１１はＴＦ
Ｔ光センサの作動回路図である。また、図１２は明るさが異なる場合の図１１に示した回
路図におけるコンデンサの両端の電圧−時間曲線を示す図である。
ＴＦＴ光センサは、実質的にアクティブマトリクス型液晶表示パネルのスイッチング素
子として用いられているＴＦＴと同一の構成を備えている。そのために、アクティブマト
リクス型液晶表示パネルのＴＦＴ形成時に同時にＴＦＴ光センサを形成できるという利点
を有している。このＴＦＴ光センサは、図１０に示したように、遮光されている場合には
ゲートオフ領域で非常に僅かな暗電流が流れているが、チャネル部に光が当たるとその光
の強さ（明るさ）に応じて漏れ電流が大きくなるという特性を有している。
そこで、図１１に示したように、ＴＦＴ光センサＬＳの受光部のＴＦＴのゲート電極Ｇ
Ｌにゲートオフ領域となる一定の逆バイアス電圧（例えば−１０Ｖ）を印加し、ドレイン
電極ＤＬとソース電極ＳＬとの間にコンデンサＣを並列に接続する。そしてドレイン電極
ＤＬとコンデンサＣの一端をアース電位に接続する。この状態で一定の基準電圧Ｖｓ（例
えば＋２Ｖ）をスイッチ素子Ｓ１をオンにしてコンデンサＣの両端に印加した後、スイッ
チ素子Ｓ１をオフにすると、コンデンサＣの両端の電圧はＴＦＴ光センサの周囲の明るさ
に応じて図１２に示したように時間とともに低下する。
したがって、このＴＦＴ光センサでは、スイッチ素子Ｓ１をオフにしてから予め定めた
所定電圧Ｖ０になるまでの時間が環境光の強さと反比例し、更には、予め定めた所定時間
ｔ０後のコンデンサＣの両端の電圧と環境光の強さとが反比例する。そのため、これらの
スイッチ素子Ｓ１をオフにしてから予め定めた所定電圧Ｖ０になるまでの時間、あるいは
、予め定めた所定時間ｔ０後のコンデンサＣの両端の電圧を測定すれば、環境光の強さを
求めることができることになる。
そこで、一般的にはスイッチ素子Ｓ１のオン／オフに同期したサンプリングホールド回
路によってアナログ出力電圧に変換し、このアナログ出力電圧をＡ／Ｄ変換器によってデ
ジタル変換した後にデジタル演算処理することにより、環境光の強さが所定値以上である
か否かが判断されている。
しかしながら、環境光の強さによってバックライト等のオン／オフを制御する際に、上
述のようなＴＦＴ光センサを複数個用いて一時的な遮光等に起因する誤動作を防止するよ
うにした場合、個々のＴＦＴ光センサ毎にインタフェース回路やＡ／Ｄコンバータ等を使
用する必要が生じる。
本発明は、上述のような従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、光検出器として複
数個のＴＦＴ光センサを使用した場合に、複数のインタフェース回路やＡ／Ｄコンバータ
等の複雑な回路を使用せずとも、一時的な遮光等に起因する誤動作を防止できるバックラ
イトやフロントライト等の照光手段を有する液晶表示装置、電子機器及び前記液晶表示装
置の照光手段の明るさを制御する方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明の液晶表示装置は、液晶層を挟持する一対の基板を有
する液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルの照光手段と、環境光の強さを検出するため
の複数の光検知部と、前記複数の光検知部のそれぞれに接続された複数の検出回路と、前
記複数の検出回路の出力に基づいて前記液晶表示パネルの照光手段の明るさを制御する制
御手段と、を備えた液晶表示装置において、前記光検知部は前記光検知部の出力が所定値
になるまでの時間と環境光の強さとが相関関係を有するものであり、前記検出回路は前記
光検知部の出力が予め定めた所定値になった際に論理反転する回路からなり、前記制御手
段は前記複数の検出回路からの出力の半数以上が論理反転したときに、前記環境光の強さ
が変化したと判別する判別手段を有することを特徴とする。
本発明の液晶表示装置は、光検知部として出力が所定値になるまでの時間と環境光の強
さとが相関関係を有するものを使用すると共に、検出回路は前記光検知部の出力が予め定
めた所定値になった際に論理反転する回路を使用することが必要である。このような光検
知部と検出回路とを組み合わせることにより、従来例のような複数のインタフェース回路
やＡ／Ｄコンバータ等の複雑な回路を使用せずとも、光検知部の出力が所定値になった順
番に検出回路からの出力が論理反転するため、判別手段によって容易に半数以上の検出回
路からの出力が論理反転したことを検知できるようになる。
また、本発明の液晶表示装置によれば、複数の光検知部のうちの一部を誤って手などで
覆うことや一部に誤って光を照射すること等によって一時的に光検知部で検出する環境光
の強さが弱くなったり強くなったりした場合であっても、検出した環境光の強さが半数以
上の光検知部で所定値に達しなければ環境光の強さが変化したと判別しない。そのため、
本発明の液晶表示装置では、簡単な構成でありながら、一部の光検知部において環境光の
強さが実際とは異なる明るさで検出されても、照光手段の明るさを誤って変更することを
回避できる。
また、本発明の液晶表示装置によれば、複数の光検知部のうちの一部が故障して環境光
の強さを検出できない場合であっても、他の光検知部により環境光の強さを検出して照光
手段の明るさを変更することができるようになる。
本発明の液晶表示装置においては、前記検出回路を偶数個配置した場合において、前記
判別手段は、複数の前記検出回路からの出力のうちの過半数が論理反転したとき、前記環
境光の強さが変化したと判別することができる。
かかる態様の液晶表示装置によれば、特に検出回路が偶数個の場合において、複数の検
出回路からの出力のうちの過半数、例えば検出回路が４つの場合には３つ以上が論理反転
したときに環境光の強さが変化したと判別するようにしたため、より誤作動の発生を抑制
できるようになる。
また、本発明の液晶表示装置においては、前記複数の検出回路のそれぞれはコンパレー
タからなるものとすることができる。
かかる態様の液晶表示装置によれば、安価で、簡単な回路構成でありながら正確にコン
デンサの電圧が予め定めた所定値になった際に論理反転するようにできる。
また、本発明の液晶表示装置においては、前記複数の光検出部及び検出回路は共に前記
液晶表示パネルの基板上に形成されているものとすることができる。
係る態様の液晶表示装置によれば、複数の光検出部及び検出回路を液晶表示パネル内に
形成したため、小型の液晶表示装置が得られる。
また、本発明の液晶表示装置においては、前記複数の光検知部のそれぞれは、ＴＦＴか
らなる受光素子と、前記ＴＦＴのソース・ドレイン電極間接続されたコンデンサを有し、
前記コンデンサの一方の端子側がスイッチ素子を介して基準電圧源に、他方の端子側が所
定電位に接続され、前記ＴＦＴのゲート電極には前記所定電位よりも常に逆バイアス電圧
に対応する一定の低い電圧が印加されており、前記複数の検出回路のそれぞれは、前記複
数の光検知部のそれぞれのコンデンサの一方の端子側に接続され、前記スイッチ素子を短
時間作動させることにより前記基準電圧源からの基準電圧を前記コンデンサに印加して充
電し、前記スイッチ素子をオフにしてから前記コンデンサの電圧が予め定めた所定値にな
った際に論理反転する回路からなるものとすることができる。
かかる態様の液晶表示装置によれば、液晶表示装置の製造時に前記ＴＦＴからなる受光
素子と、コンデンサと、スイッチ素子とを同時作成できるため、特に光検知部製造のため
の工数を増やす必要がなくなる。
また、本発明の液晶表示装置においては、前記照光手段をバックライトとし、前記液晶
表示パネルを透過型又は半透過型液晶表示パネルとすることができる。
かかる態様の液晶表示装置によれば、液晶表示パネルが透過型のものであるとき、暗い
場所では照光手段としてのバックライトの明るさを落としても明確に画像を確認でき、明
るい場所ではバックライトの明るさを強くして明確に視認することができるようになるの
で、常時バックライトの明るさを強くする必要がなくなる。また、液晶表示パネルが半透
過型のものであるとき、暗い場所においては照光手段としてのバックライトを点灯して画
素領域の透過部を利用して画像を表示し、明るい場所においてはバックライト等を点灯す
ることなく反射部において環境光を利用して画像を表示することができる。そのため、か
かる態様の液晶表示装置においては、常時バックライト等の照光手段を明るい状態に点灯
する必要がなくなるので、消費電力を大幅に低減させることができるようになる。
また、本発明の液晶表示装置においては、前記照光手段をフロントライトとし、前記液
晶表示パネルを反射型液晶表示パネルとすることができる。
かかる態様の液晶表示装置によれば、暗い場所においてはフロントライトを点灯させて
画像を表示し、明るい場所ではフロントライトを点灯することなく環境光を利用して画像
を表示することができる。そのため、常時フロントライト等の光検知部を点灯する必要が
なくなるので、消費電力を大幅に低減させることができるようになる。
更に、本発明の電子機器は、上記いずれかに記載の液晶表示装置を備えることを特徴と
する。
本発明の電子機器によれば、特に上述の液晶表示装置発明の効果を奏する電子機器が得
られる。
更に、本発明の液晶表示装置の照光手段の明るさを制御する方法は、液晶層を挟持する
一対の基板を有する液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルの照光手段と、環境光の強さ
を検出するための複数の光検知部と、を備えた液晶表示装置の照光手段の明るさを制御す
る方法において、前記光検知部として前記光検知部の出力が所定値になるまでの時間と環
境光の強さとが相関関係を有するものを使用し、前記複数の光検知部の出力の半数以上が
予め定めた所定値になったときに前記環境光の強さが変化したと判別して前記液晶表示装
置の照光手段の明るさを制御することを特徴とする。
本発明の液晶表示装置の照光手段の明るさを制御する方法によれば、複数のインタフェ
ース回路やＡ／Ｄコンバータ等の複雑な回路を使用しなくても、光検知部の出力が所定値
になった順番に検出回路からの出力が論理反転するため、判別手段によって容易に半数以
上の検出回路からの出力が論理反転したことを検知できるようになる。
また、複数の光検知部のうちの一部を誤って手などで覆うことや一部に誤って光を照射
すること等によって一時的に光検知部で検出する環境光の強さが弱くなったり強くなった
りした場合であっても、検出した環境光の強さが半数以上の光検知部で所定値にならなけ
れば環境光の強さが変化したと判別しない。そのため、本発明の液晶表示装置の照光手段
の明るさを制御する方法では、簡単に一部の光検知部において環境光の強さが実際とは異
なる明るさで検出されても、照光手段の明るさを誤って変更することを回避できる。
また、液晶表示装置の照光手段の明るさを制御する方法によれば、複数の光検知部のう
ちの一部が故障して環境光の強さを検出できない場合であっても、他の光検知部により環
境光の強さを検出して照光手段の明るさを変更することができる。
以下、実施例及び図面を参照して本発明を実施するための最良の形態液晶表示装置とし
て半透過型液晶表示装置の場合を例にとって説明する。しかしながら、以下に示す実施例
は本発明をここに記載したものに限定することを意図するものではなく、本発明は特許請
求の範囲に示した技術思想を逸脱することなく種々の変更を行ったものにも均しく適用し
得るものである。
なお、図１は実施例の半透過型液晶表示パネルのカラーフィルタ基板を透視して表した
アレイ基板側の平面図である。図２は図１のアレイ基板の１画素分の平面図である。図３
は図２のIII−III線断面図である。図４はＴＦＴ光センサの断面図である。図５はＴＦＴ
光センサの信号処理回路のブロック図である。図６は図５の多数決回路の一具体例を示す
回路図である。図７はＴＦＴ光センサの遮光時と非遮光時の出力の差異を説明する図であ
る。また、図８は図７のブロック図の各出力のタイミングを示す図である。
最初に半透過型液晶表示装置１０の概略的な構成について説明する。この半透過型液晶
表示装置１０は、図１〜３に示すように、その表面に各種配線が設けられた矩形状のガラ
ス等の透明基板１１を有するアレイ基板ＡＲと、アレイ基板ＡＲよりも長手方向の長さが
短い同じく矩形状のガラス等の透明基板１２を有するカラーフィルタ基板ＣＦと、を備え
ている。そして、アレイ基板ＡＲ及びカラーフィルタ基板ＣＦの周囲がシール材１３を介
在させて貼り合わされ、アレイ基板ＡＲ、カラーフィルタ基板ＣＦ及びシール材１３によ
り囲まれた領域に液晶１４が封入されて半透過型液晶表示装置１０が構成されている。
アレイ基板ＡＲの透明基板１１は、カラーフィルタ基板ＣＦと貼り合わせた状態で外方
に所定長さ延在する延在部１１ａを備えている。また、アレイ基板ＡＲ上には、シール材
１３によって囲まれた表示部ＤＡ内にマトリクス状に設けられた複数の走査線ＧＷ及び信
号線ＳＷが設けられている。そして、これらの走査線ＧＷ及び信号線ＳＷの交差部分の近
傍には例えばＴＦＴからなるスイッチング素子が形成されている。これらの走査線ＧＷ及
び信号線ＳＷにより区画された領域が１画素を形成する画素領域となっている。
また、透明基板１１の延在部１１ａには、所定の大きさに矩形状に区画されたＩＣチッ
プ搭載領域１５が設けられている。そして、走査線ＧＷ及び信号線ＳＷは表示部ＤＡ外に
導出されるとともに、ゲート引き回し配線ＧＬ及びソース引き回し配線ＳＬに接続される
。また、このゲート引き回し配線ＧＬ及びソース引き回し配線ＳＬはアレイ基板ＡＲの額
縁部分等を引き回され、端部がＩＣチップ搭載領域１５内まで延びており、このＩＣチッ
プ搭載領域１５内まで引回されたゲート引き回し配線ＧＬ及びソース引き回し配線ＳＬの
端部にはＩＣチップ接続するための端子（図示省略）がそれぞれ形成されている。
そして、アレイ基板の周縁部の額縁上には複数箇所に環境光の強さを検知するためのＴ
ＦＴ光センサＬＳ１〜ＬＳ３が形成されている。なお、このＴＦＴ光センサＬＳ１〜ＬＳ
３を設ける位置は必ずしも特定の場所である必要はなく、アレイ基板の四隅、各辺等のう
ち適宜に選択して設ければよく、また、設けるＴＦＴ光センサの数も当業者が適宜に決定
すればよい。ここでは、半透過型液晶表示装置１０を携帯電話機等に使用する場合を考慮
し、ＴＦＴ光センサＬＳ１〜ＬＳ３を、アレイ基板の上辺の両隅の２箇所と、指で遮光さ
れ難い位置と思われる左下隅の１箇所、計３箇所に設けた例を示す。また、ＴＦＴ光セン
サＬＳ１〜ＬＳ３の信号処理用の検出回路はＩＣチップ搭載領域１５に載置されるＩＣ内
に設けられる。このＴＦＴ光センサＬＳ１〜ＬＳ３及び信号処理用の検出回路の具体的構
成については後述する。
次に各画素の具体的構成について説明する。この透明基板１１上の表示部ＤＡには、図
２及び３に示したように、複数の走査線ＧＷが等間隔に平行になるように形成され、更に
走査線ＧＷからＴＦＴのゲート電極Ｇが延設されている。同じく、透明基板１１上の表示
部ＤＡには、隣り合う走査線ＧＷ間の略中央に走査線ＧＷと平行になるように補助容量線
１６が形成され、この補助容量線１６には補助容量線１６よりも幅広となされた補助容量
電極１７が形成されている。
また、透明基板１１の全面に走査線ＧＷ、補助容量線１６、補助容量電極１７及びゲー
ト電極Ｇを覆うようにして窒化ケイ素や酸化ケイ素などからなるゲート絶縁膜１８が積層
されている。そして、ゲート電極Ｇの上にゲート絶縁膜１８を介してａ−Ｓｉ等からなる
半導体層１９が形成されている。また、ゲート絶縁膜１８上に複数の信号線ＳＷが走査線
ＧＷと交差するようにして形成され、この信号線ＳＷから半導体層１９と接触するように
ＴＦＴのソース電極Ｓが延設され、更に、信号線ＳＷ及びソース電極Ｓと同一の材料でか
つドレイン電極Ｄが同じく半導体層１９と接触するようにゲート絶縁膜１８上に設けられ
ている。
ここで、走査線ＧＷと信号線ＳＷとに囲まれた領域が１画素に相当する。そしてゲート
電極Ｇ、ゲート絶縁膜１８、半導体層１９、ソース電極Ｓ、ドレイン電極Ｄによってスイ
ッチング素子となるＴＦＴが構成され、それぞれの画素にこのＴＦＴが形成される。この
場合、ドレイン電極Ｄと補助容量電極１７によって各画素の補助容量を形成することにな
る。
これらの信号線ＳＷ、ＴＦＴ、ゲート絶縁膜１８を覆うようにして透明基板１１の全面
にわたり例えば無機絶縁材料からなる保護絶縁膜（パッシベーション膜ともいわれる）２
０が積層され、この保護絶縁膜２０上に例えばネガ型の感光材料を含むアクリル樹脂等か
らなる層間膜（平坦化膜ともいわれる）２１が透明基板１１の全体にわたり積層されてい
る。この層間膜２１の表面は、反射部２２においては微細な凹凸が形成されており、透過
部２３においては平らになされている。なお、図２及び図３においては反射部２２におけ
る凹凸は図示省略した。
そして、反射部２２の層間膜２１の表面にはスパッタリング法によって例えばアルミニ
ウムないしアルミニウム合金製の反射板２４が形成されており、保護絶縁膜２０、層間膜
２１及び反射板２４にはＴＦＴのドレイン電極Ｄに対応する位置にコンタクトホール２５
が形成されている。
更に、それぞれの画素において、反射板２４の表面、コンタクトホール２５内及び透過
部２３の層間膜２１の表面には、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）ないしＩＺＯ（Indi
um Zinc Oxide）からなる画素電極２６が形成され、この画素電極２６の表面に全ての画
素を覆うように配向膜（図示せず）が積層されている。
また、カラーフィルタ基板ＣＦは、ガラス基板等からなる透明基板１２の表面に、前記
アレイ基板ＡＲの少なくとも表示部ＤＡに対応する位置に、それぞれの画素に対応して例
えば赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）からなるカラーフィルタ層２７が設けられてい
る。更に、反射部２２に対応する位置のカラーフィルタ層２７の表面にはトップコート層
２８が形成されており、このトップコート層２８の表面及び透過部２３に対応する位置の
カラーフィルタ層２７の表面には共通電極２９及び配向膜（図示せず）が積層されている
。なお、カラーフィルタ層２７としては、更にシアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー
（Ｙ）等のカラーフィルタ層を適宜に組み合わせて使用する場合もあり、モノクロ表示用
の場合にはカラーフィルタ層を設けない場合もある。
そして、透明基板１１の下方には、図示しない周知の光源、導光板、拡散シート等を有
するバックライトないしはサイドライトを配置し、また、画素電極２６の表面には総ての
画素を覆うように配向膜（図示せず）を積層し、そして、それぞれの画素に対応して形成
されるＲ、Ｇ、Ｂ３色のカラーフィルタ、対向電極等が設けられているカラーフィルタ基
板（図示せず）をこの透明基板１１と対向させ、両基板の周囲にシール材を設けることに
より両基板を貼り合せ、両基板間に液晶を注入することにより半透過型液晶表示装置１０
を得ることができる。
この場合、反射板２４を画素電極２６の下部全体にわたって設けると反射型液晶表示パ
ネルが得られるが、この反射型液晶表示パネルを使用した反射型液晶表示装置の場合は、
バックライトないしはサイドライトに換えて、フロントライトが使用される。
次に、ＴＦＴ光センサＬＳ１〜ＬＳ３及び信号処理用の検出回路の具体的構成について
説明する。このＴＦＴ光センサＬＳ１〜ＬＳ３は、図１に示すように、アレイ基板ＡＲの
透明基板１１の表示領域の周囲の額縁上に例えば３個設けられている。このＴＦＴ光セン
サＬＳ１〜ＬＳ３は、図４に示すように、透明基板１１の表面に受光部のＴＦＴのゲート
電極ＧＬ、コンデンサＣの一方の電極Ｃ１及びスイッチ素子Ｓ１を構成するＴＦＴのゲー
ト電極ＧＳが形成されており、これらの表面を覆うようにして窒化ケイ素や酸化ケイ素な
どからなるゲート絶縁膜１８が積層されている。
そして、受光部のＴＦＴのゲート電極ＧＬの上及びスイッチ素子Ｓ１を構成するＴＦＴ
のゲート電極ＧＳの上にはそれぞれゲート絶縁膜１８を介して非晶質シリコンや多結晶シ
リコンなどからなる半導体層１９Ｌ及び１９Ｓが形成され、またゲート絶縁膜１８上には
アルミニウムやモリブデン等の金属からなる受光部のＴＦＴのソース電極ＳＬ及びドレイ
ン電極ＤＬ、スイッチ素子Ｓ１を構成するＴＦＴのソース電極ＳＳ及びドレイン電極ＤＳ
がそれぞれの半導体層１９Ｌ及び１９Ｓと接触するように設けられている。
このうち、受光部のＴＦＴのソース電極ＳＬ及びスイッチ素子Ｓ１を構成するＴＦＴの
ドレイン電極ＤＳは互いに延長されて接続されてコンデンサＣの他方の電極Ｃ２を形成し
ている。さらに、受光部のＴＦＴ、コンデンサＣ及びＴＦＴからなるスイッチ素子Ｓ１の
表面を覆うようにして例えば無機絶縁材料からなる保護絶縁膜２０が積層されており、ま
た、ＴＦＴからなるスイッチ素子Ｓ１の表面には、外部光の影響を受けないようにするた
めに、ブラックマトリクスＢＭが被覆されている。
これらのＴＦＴ光センサＬＳ１〜ＬＳ３の受光部のＴＦＴ、コンデンサＣ及びＴＦＴか
らなるスイッチ素子Ｓ１は、上述の半透過型液晶表示装置１０におけるスイッチング素子
としてのＴＦＴの形成時に同時に形成することができる。そのため、ＴＦＴ光センサＬＳ
１〜ＬＳ３の形成のための工程を別途設ける必要はない。
このようにして得られた半透過型液晶表示装置１０のＴＦＴ光センサＬＳ１〜ＬＳ３は、
スイッチ素子Ｓ１を構成するＴＦＴのソース電極ＳＳに一定の基準電圧Ｖｓ（たとえば＋
２Ｖ)が印加され、同じくスイッチ素子Ｓ１のゲート電極にＴＦＴをオン／オフするため
の電圧（例えば±１０Ｖ)が切換印加され、さらに受光部のＴＦＴのゲート電極ＧＬには
受光部のＴＦＴをゲートオフ領域で作動させるための一定の電圧（例えば−１０Ｖ）が印
加される。
そして、このＴＦＴ光センサＬＳ１〜ＬＳ３の出力は、図５のブロック図に示したよう
に、それぞれＩＣチップ搭載領域１５に載置されるＩＣ内に設けられた信号処理用の検出
回路で処理される。この検出回路は比較回路Ｃｍｐ１〜Ｃｍｐ３及び制御手段Ｃｎｔを備
えており、ＴＦＴ光センサＬＳ１〜ＬＳ３の出力は比較回路Ｃｍｐ１〜Ｃｍｐ３を経て、
制御手段Ｃｎｔに入力される。この制御手段Ｃｎｔは、例えば多数決回路からなる判別手
段Ｍａｊと照明制御回路ＬＴｃｎｔとを備えており、この判別手段Ｍａｊの出力によって
照明制御回路ＬＴｃｎｔによる照光手段の明るさが制御されるようになっている。このう
ち、比較回路Ｃｍｐ１〜Ｃｍｐ３は、例えばＴＦＴ光センサＬＳ１〜ＬＳ３のスイッチ素
子Ｓ１のオン／オフと同期して作動される演算増幅器から形成されるコンパレータ回路を
使用することができる。
また、多数決回路からなる判別手段Ｍａｊとしては、例えば図６に示すように、論理積
回路（ＡＮＤ回路）及び排他的論理和回路（exclusive OR回路）を組み合わせることによ
り形成し得る。この多数決回路からなる判別手段Ｍａｊの入力値ＩＮ１〜ＩＮ３に応じて
出力値Ｏｕｔは以下の表１に示す論理表のとおりに変化する。
Figure 2008299160
この比較回路Ｃｍｐ１〜Ｃｍｐ３の基準電圧Ｖ０は、図７に示したように、ＴＦＴ光セ
ンサＬＳ１〜ＬＳ３のスイッチ素子Ｓ１のオン／オフと同期した所定の測定時間ｔｉ内に
、遮光されたＴＦＴ光センサの出力が達することができない電圧Ｖ０を選択して適宜に定
めればよい。そうすると、全てのＴＦＴ光センサＬＳ１〜ＬＳ３が遮光されていない場合
、環境光が明るければ所定の測定時間ｔｉ内に全てのＴＦＴ光センサＬＳ１〜ＬＳ３の出
力は基準電圧Ｖ０になることができるから、比較回路Ｃｍｐ１〜Ｃｍｐ３の出力ＩＮ１〜
ＩＮ３は全てＨ状態となる。そのため、判別手段Ｍａｊの出力ＯｕｔはＨ状態となるので
、照明制御回路ＬＴｃｎｔは照光手段をオフ状態（暗い状態）となるように制御する。
また、全てのＴＦＴ光センサＬＳ１〜ＬＳ３が遮光されていなくても、環境光が暗けれ
ば所定の測定時間ｔｉ内に全てのＴＦＴ光センサＬＳ１〜ＬＳ３の出力は基準電圧Ｖ０に
ならないから、ＩＮ１〜ＩＮ３は全てＬ状態となる。そのため、判別手段Ｍａｊの出力Ｏ
ｕｔはＬ状態となるので、照明制御回路ＬＴｃｎｔは照光手段をオン状態（明るい状態）
となるように制御する。
ここで、環境光が明るく、３番目のＴＦＴ光センサＬＳ３のみが一時的に遮光されてい
る場合を考える。この場合、遮光されていないＴＦＴ光センサＬＳ１及びＬＳ２の出力は
所定の測定時間ｔｉ内に基準電圧Ｖ０になるから、ＩＮ１及びＩＮ２はＨ状態となる。こ
れに対し３番目のＴＦＴ光センサＬＳ３の出力は所定の測定時間ｔｉ内に基準電圧Ｖ０に
ならないから、ＩＮ３はＬ状態となる。従って、判別手段Ｍａｊの出力ＯｕｔはＨ状態と
なるので、３番目のＴＦＴ光センサＬＳ３の出力は無視された形になり、照明制御回路Ｌ
Ｔｃｎｔは照光手段をオフ状態（暗い状態）となるように制御する。
このようにして、実施例に係る半透過型液晶表示装置１０では、３つのＴＦＴ光センサ
のうちの１つのみが一時的に遮光されても、この遮光されたＴＦＴ光センサの出力は判別
手段Ｍａｊによって無視されるため、誤って環境光が暗くなったと判断されることがなく
なる。しかも、図５の記載から明らかなように、実施例に係る半透過型液晶表示装置１０
では、従来例のような複数のインタフェース回路やＡ／Ｄコンバータ等を使用せずとも、
容易に過半数のＴＦＴ光センサからの同一の出力に基づいて照光手段の明るさを制御する
ことができるようになる。
なお、実施例に係る半透過型液晶表示装置１０では３つのＴＦＴ光センサの内の１つが
一時的に遮光された例を基に動作を説明したが、３つのＴＦＴ光センサの内の１つが故障
して出力が得られなくなった場合においても同様の動作が行われる。更に、ここでは３つ
のＴＦＴ光センサを用いた場合について説明したが、ＴＦＴ光センサは３つ以上であれば
同様に適用可能である。
また、実施例に係る半透過型液晶表示装置１０ではＴＦＴ光センサを用いた例を示した
が、他の動作原理の光センサを用いた場合であっても、回路構成を工夫することによって
出力が所定値になるまでの時間と環境光の強さとが相関関係を有する状態のものとなせば
、同等の作用・効果を奏する。
更に、比較回路Ｃｍｐ１〜Ｃｍｐ３の基準電圧Ｖ０は、ＴＦＴ光センサＬＳ１〜ＬＳ３
のスイッチ素子Ｓ１のオン／オフと同期した所定の測定時間ｔｉ内に遮光されたＴＦＴ光
センサの出力が達することができない電圧範囲であれば、可変抵抗器等によってユーザが
可変できるようにしてもよい。
また、実施例に係る半透過型液晶表示装置１０は、光検出器で測定した環境光の強さに
基づいて照明光の強度を制御した例を示したが、これに加えて環境光の強さに基づいて液
晶表示パネルで表示する画像を補正する構成を採用してもよい。
また、実施例に係る半透過型液晶表示装置１０では、光検出器としてのＴＦＴ光センサ
はアレイ基板ＡＲ上に形成されているものとして説明した。しかしながら、ＴＦＴ光セン
サの各受光面において環境光を受光可能であれば、ＴＦＴ光センサは、カラーフィルタ基
板ＣＦ上に形成してもよく、更には携帯電話機等の表示部の近傍の筐体に設ける構成とし
てもよい。なお、検出回路は、実施例に係る半透過型液晶表示装置１０ではＩＣチップ搭
載領域１５に載置されるＩＣ内に設けられているものとして説明したが、何れの形式の液
晶表示パネルを用いた場合であっても、ＴＦＴ光センサＬＳ１〜ＬＳ３の近傍に設けても
よく、更には、半透過型液晶表示装置１０の外部に設けてもよい。
更に、ここでは半透過反射型液晶表示パネルを用いた場合について説明したが、透過型
液晶表示パネルを用いた場合或いは反射型液晶表示パネルを用いた場合についても同様に
適用し得る。透過型液晶表示パネルを用いた場合、環境光が強い場合は照光手段としての
バックライトの明るさを明るくし、環境光が弱い場合はバックライトを点灯するがその明
るさを暗くすればよい。また、反射型液晶表示パネルを用いた場合、環境光が強い場合は
照光手段としてのフロントライトを消光し、環境光が弱い場合はフロントライトを点灯す
るようにすればよい。
以上、本発明は何れの形式の液晶表示パネルを用いた液晶表示装置にも適用可能である
ことを説明した。この液晶表示装置は、パーソナルコンピュータ、携帯電話機、携帯情報
端末などの電子機器に使用することができる。このうち、パーソナルコンピュータ及び携
帯電話機に使用した例を図９に示す。
なお、図９Ａは液晶表示装置４１を搭載したパーソナルコンピュータ４０を示す図であ
り、図９Ｂは液晶表示装置４６を搭載した携帯電話機４５を示す図である。これらのパー
ソナルコンピュータ４０及び携帯電話機４５の基本的構成は当業者に周知であるので、詳
細な説明は省略する。
実施例の半透過型液晶表示装置のカラーフィルタ基板を透視して表したアレイ基板側の平面図である。 図１のアレイ基板の１画素分の平面図である。 図２のIII−III線断面図である。 ＴＦＴ光センサの断面図である。 ＴＦＴ光センサの信号処理回路のブロック図である。 図５の多数決回路の一具体例を示す回路図である。 ＴＦＴ光センサの遮光時と非遮光時の出力の差異を説明する図である。 図７のブロック図の各出力のタイミングを示す図である。 図９Ａは液晶表示装置を搭載したパーソナルコンピュータを示す図であり、図９Ｂは液晶表示装置を搭載した携帯電話機を示す図である。 ＴＦＴ光センサの電圧−電流曲線の一例を示す図である。 ＴＦＴ光センサの作動回路図である。 明るさが異なる場合の図１１に示した回路図におけるコンデンサの両端の電圧−時間曲線を示す図である。
符号の説明
１０：半透過型液晶表示装置 １１、１２：透明基板 １３：シール材 １４：液晶
１５：ＩＣチップ搭載領域 １８：ゲート絶縁膜 １９、１９Ｌ、１９Ｓ：半導体層 ２
０：保護絶縁膜 ２１：層間膜 ２２：反射部 ２３：透過部 ２４：反射板 ２５：コ
ンタクトホール ２６：画素電極 ２７：カラーフィルタ層 ２８：トップコート層 Ａ
Ｒ：アレイ基板 ＣＦ：カラーフィルタ基板 ＧＷ：走査線 ＳＷ：信号線 ＤＡ：表示
部 ＧＬ：ゲート引き回し配線 ＳＬ：ソース引き回し配線 ＬＳ１〜ＬＳ３：ＴＦＴ光
センサ Ｃｍｐ１〜Ｃｍｐ３：比較回路 Ｓ１：スイッチ素子 Ｍａｊ：判別手段（多数
決回路） Ｃｎｔ：制御手段 ＬＴｃｎｔ：照明制御回路

Claims (9)

  1. 液晶層を挟持する一対の基板を有する液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルの照光手
    段と、環境光の強さを検出するための複数の光検知部と、前記複数の光検知部のそれぞれ
    に接続された複数の検出回路と、前記複数の検出回路の出力に基づいて前記液晶表示パネ
    ルの照光手段の明るさを制御する制御手段と、を備えた液晶表示装置において、
    前記光検知部は前記光検知部の出力が所定値になるまでの時間と環境光の強さとが相関
    関係を有するものであり、前記検出回路は前記光検知部の出力が予め定めた所定値になっ
    た際に論理反転する回路からなり、前記制御手段は前記複数の検出回路からの出力の半数
    以上が論理反転したときに、前記環境光の強さが変化したと判別する判別手段を有するこ
    とを特徴とする液晶表示装置。
  2. 前記検出回路を偶数個配置した場合において、前記判別手段は、複数の前記検出回路か
    らの出力のうちの過半数が論理反転したとき、前記環境光の強さが変化したと判別するこ
    とを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
  3. 前記複数の検出回路のそれぞれはコンパレータからなることを特徴とする請求項１に記
    載の液晶表示装置。
  4. 前記複数の光検出部及び検出回路は共に前記液晶表示パネルの基板上に形成されている
    ことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
  5. 前記複数の光検知部のそれぞれは、薄膜トランジスタからなる受光素子と、前記薄膜ト
    ランジスタのソース・ドレイン電極間接続されたコンデンサを有し、前記コンデンサの一
    方の端子側がスイッチ素子を介して基準電圧源に、他方の端子側が所定電位に接続され、
    前記薄膜トランジスタのゲート電極には前記所定電位よりも常に逆バイアス電圧に対応す
    る一定の低い電圧が印加されており、
    前記複数の検出回路のそれぞれは、前記複数の光検知部のそれぞれのコンデンサの一方
    の端子側に接続され、前記スイッチ素子を短時間作動させることにより前記基準電圧源か
    らの基準電圧を前記コンデンサに印加して充電し、前記スイッチ素子をオフにしてから前
    記コンデンサの電圧が予め定めた所定値になった際に論理反転する回路からなることを特
    徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の液晶表示装置。
  6. 前記照光手段はバックライトであり、前記液晶表示パネルは透過型又は半透過型液晶表
    示パネルであることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の液晶表示装置。
  7. 前記照光手段はフロントライトであり、前記液晶表示パネルは反射型液晶表示パネルで
    あることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の液晶表示装置。
  8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の液晶表示装置を備えることを特徴とする電子機器
    。
  9. 液晶層を挟持する一対の基板を有する液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルの照光手
    段と、環境光の強さを検出するための複数の光検知部と、を備えた液晶表示装置の照光手
    段の明るさを制御する方法において、
    前記光検知部として前記光検知部の出力が所定値になるまでの時間と環境光の強さとが
    相関関係を有するものを使用し、前記複数の光検知部の出力の半数以上が予め定めた所定
    値になったときに前記環境光の強さが変化したと判別して前記液晶表示装置の照光手段の
    明るさを制御することを特徴とする液晶表示装置の照光手段の明るさを制御する方法。
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