JP2009080382A - 液晶装置および電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】外光の状態に適合した条件でカラー画像を表示することのできる液晶装置、およびこの液晶装置を備えた電子機器を提供すること。
【解決手段】液晶装置１００において、素子基板１０のダミー画素領域１０ｄに形成された光センサ素子４０は、対向基板２０側から入射してカラーフィルタ２２を透過した外光を受光する。このため、光センサ素子４０での受光結果に基づけば、入射光に含まれている可視光の程度や、どのような可視光成分がどのような割合で含まれているかを判定できるので、かかる判定結果に基づいて、液晶装置１００の駆動条件を制御すれば、外光の状態に適切に対応した条件でカラー画像を表示することができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、カラーフィルタを用いてのカラー表示が行なわれる液晶装置、およびこの液晶装置を備えた電子機器に関するものである。

液晶装置は、素子基板と対向基板との間に液晶が保持されており、外光あるいはバックライト装置から出射されたバックライト光を光変調して画像を表示する。その際、外光の強度によって画像の見栄えが変化する。そこで、素子基板に光センサ素子を搭載し、この光センサ素子での受光結果に基づいて外光の強度を判定し、外光強度に適した輝度で画像を表示することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００７−６５００４号公報

しかしながら、特許文献１に開示の液晶装置においては、光センサ素子の検出結果から、入射光に可視光が含まれている割合や、どのような可視光成分がどのような程度で含まれているかまで判定できないため、外光の状態に対応したカラー画像を表示することができないという問題点がある。すなわち、太陽光のスペクトラムは図４の細い実線Ｌ１で示されるのに対して、蛍光灯から出射された光のスペクトラムは図４の細い点線Ｌ２で示されるように、白色光でもスペクトラムが大きく相違するため、同一の条件下でカラー画像を表示しても、太陽光下と蛍光灯下では、表示されたカラー画像の品位が相違するのである。

以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、外光の状態に適合した条件でカラー画像を表示することのできる液晶装置、およびこの液晶装置を備えた電子機器を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明では、画像表示領域内に配列された複数の表示画素の各々に画素電極および画素スイッチング素子を備えた素子基板と、表示光が出射される側で前記素子基板に対向配置された透光性の対向基板と、該対向基板と前記素子基板との間に保持された液晶とを有し、前記対向基板において前記画素電極と対向する各々の位置に複数色の画素内カラーフィルタが形成された液晶装置において、前記対向基板には前記画像表示領域の外側に１色乃至複数色の画素外カラーフィルタが形成され、前記素子基板において前記画素外カラーフィルタと重なる位置には、前記対向基板側から入射して前記画素外カラーフィルタを透過した外光を受光可能な光センサ素子が形成されていることを特徴とする。

本発明では、素子基板に形成された光センサ素子は、対向基板側から入射して画素外カラーフィルタを透過した外光を受光するため、光センサ素子での受光結果に基づけば、入射光に含まれている可視光の程度や、どのような可視光成分がどのような割合で含まれているかを判定できるので、かかる判定結果に基づいて、液晶装置の駆動条件を制御すれば、外光の状態に適切に対応した条件でカラー画像を表示することができる。このため、太陽光下および蛍光灯下の双方において品位の高いカラー画像を表示することができる。

本発明において、前記画素外カラーフィルタは、複数色分が形成され、前記光センサ素子は、前記複数色の画素外カラーフィルタの各々に対応して形成されていることが好ましい。このように構成すると、外光の状態をより正確に判定できるので、外光の状態にかかわらず、品位の高いカラー画像を表示することができる。

本発明では、前記素子基板において前記画像表示領域の外側、かつ、前記素子基板と前記対向基板との間で前記液晶の保持領域を区画するシール材の内側には、画素電極および画素スイッチング素子を備えた、表示に直接寄与しないダミー画素が形成されたダミー画素領域を有し、前記画素外カラーフィルタは、前記ダミー画素に重なる領域に形成されていることが好ましい。このように構成すると、光センサ素子は、画像表示領域に近い位置で外光を検出することができる。また、画像表示領域に近い位置に光センサ素子を配置すると、素子基板において光センサ素子が形成されている部分と対向基板との間に液晶が介在するが、このような場合でも、光センサ素子に重なる画素電極を介して液晶を駆動すれば、光センサ素子に外光を入射させることができる。

本発明において、前記画素外カラーフィルタを介しての前記光センサ素子の受光結果に基づいて、前記外光の種類を判定し、当該判定結果に基づいて、液晶装置における駆動条件が調整されることが好ましい。

この場合、前記画素外カラーフィルタを介しての前記光センサ素子の受光結果に基づいて、少なくとも前記外光が太陽光、あるいは照明器具から出射された光のいずれかが判定されることが好ましい。太陽光と照明器具から出射された光とでは、可視光成分の色毎の割合が相違し、その結果、表示された画像の品位が変化するが、外光が太陽光か照明器具から出射された光かを判定できれば、それに対応した条件で液晶装置を駆動でき、外光の種類にかかわらず、品位の高いカラー画像を表示することができる。

本発明において、前記画素外カラーフィルタを介しての前記光センサ素子の受光結果に基づいて、前記外光の強度を判定し、当該判定結果に基づいて、液晶装置における駆動条件が調整されることが好ましい。カラーフィルタを介して光センサ素子が外光を受光した結果によれば、カラー画像の品位に影響を及ぼす可視光の強度を確実に判定できるので、それに適した条件で液晶装置を駆動すれば、外光の照度にかかわらず、品位の高いカラー画像を表示することができる。

本発明において、前記駆動条件としては、例えば、前記画素電極に供給される信号レベルが調整される。この場合、外光の種類に応じて、対応する色毎に信号レベルを補正すれば、外光の種類によってカラー画像の品位が変化するのを防止できる。また、外光の強度に応じて、対応する色毎あるいは全ての画素に供給する信号レベルを補正すれば、外光の強度にかかわらず、品位の高いカラー画像を表示することができる。

本発明において、前記画像表示領域では、少なくとも、前記外光の反射光を利用した反射モードでの画像表示が行なわれる。

本発明において、前記素子基板に対して前記対向基板が位置する側とは反対側にバックライト装置が配置され、前記画像表示領域では、少なくとも、前記バックライト装置から出射されたバックライト光を利用した透過モードでの画像表示が行なわれる。

透過モードで画像表示をする液晶装置の場合、前記駆動条件として、前記バックライト装置からのバックライト光の出射強度が調整されるように構成してもよい。

また、前記バックライト装置は、互いに異なる色の光を出射する複数色の色光源を備え、当該複数色の色光源から出射された光を合成してバックライト光として出射し、前記駆動条件として、前記複数色の色光源からの前記色光の相対的な出射強度が調整されるように構成してもよい。このように構成すると、外光の種類に応じて、バックライト光に含まれる可視光成分の色毎の割合を最適化することができるので、外光の状態にかかわらず、品位の高いカラー画像を表示することができる。

本発明において、前記素子基板に対して前記対向基板が位置する側とは反対側にバックライト装置が配置され、前記画像表示領域では、前記バックライト装置から出射されたバックライト光を利用した透過モードでの画像表示と、前記外光の反射光を利用した反射モードでの画像表示とが行なわれる場合、前記画素外カラーフィルタを介しての前記光センサ素子の受光結果に基づいて、前記透過モードでの画像表示と前記反射モードでの画像表示とが切り替えられる構成を採用してもよい。

本発明を適用した液晶装置は、例えば、パーソナルコンピュータ、携帯電話機、情報携帯端末などの電子機器に用いることができる。

以下に、図面を参照して本発明について説明する。以下の実施形態は、代表的な液晶装置であるＴＦＴアクティブマトリクス駆動形式の液晶装置に本発明を適用したものである。なお、以下の説明で参照する図においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならしめてある。

［実施の形態１］
（全体構成）
図１は、本発明の実施の形態１に係る液晶装置の電気的構成を示すブロック図である。図１に示す液晶装置１００は、半透過反射型の液晶装置であり、液晶パネル１００ｐ、画像処理回路２０２、タイミング発生回路２０３、電源回路２０１、バックライト装置６００、バックライト装置６００に対する調光回路５００などを備えている。画像処理回路２０２、タイミング発生回路２０３および電源回路２０１は、液晶パネル１００ｐに接続されたフレキシブル基板１０８（図２（ａ）、（ｂ）参照）に実装されたＩＣなどにより構成されている。タイミング発生回路２０３では、液晶パネル１００ｐの各画素１００ｂを駆動するためのドットクロックが生成され、このドットクロックに基づいて、クロック信号、反転クロック信号、転送開始が生成される。画像処理回路２０２は、外部から入力画像データが入力されると、この入力画像データに基づいて画像信号を生成し、液晶パネル１００ｐに供給する。電源回路２０１は、複数の電源を生成して液晶パネル１００ｐに供給する。

液晶パネル１００ｐは、その中央領域に複数の画素１００ｂがマトリクス状に配列された画素配列領域１０ｂを備えている。画素配列領域１０ｂのうち、太い一点鎖線で区画した領域のうち、中央領域は、複数の表示画素１００ａが配列された画像表示領域１０ａであり、その外側領域のうち、後述するシール材の形成領域より内側は、表示に直接寄与しないダミー画素１００ｄが配列されたダミー画素領域１０ｄである。

かかる液晶パネル１００ｐにおいて、後述する素子基板１０には、画素配列領域１０ｂの内側で複数本のデータ線６ａおよび複数本の走査線３ａが縦横に延びており、それらの交点に対応する位置に画素１００ｂが構成されている。複数の画素１００ｂでは、表示画素１００ａおよびダミー画素１００ｄのいずれにおいても、画素スイッチング素子としての薄膜トランジスタ３０および画素電極９ａが形成されている。薄膜トランジスタ３０のソースにはデータ線６ａが電気的に接続され、薄膜トランジスタ３０のゲートには走査線３ａが電気的に接続され、薄膜トランジスタ３０のドレインには画素電極９ａが電気的に接続されている。

素子基板１０において、画素配列領域１０ｂの外側領域には走査線駆動回路１０４およびデータ線駆動回路１０１が構成されている。データ線駆動回路１０１はデータ線６ａに電気的に接続しており、画像信号を各データ線６ａに順次供給する。走査線駆動回路１０４は走査線３ａに電気的に接続しており、走査信号を各走査線３ａに順次供給する。

各画素１００ｂにおいて、画素電極９ａは、後述する対向基板に形成された共通電極と液晶を介して対向し、液晶容量５０ａを構成している。また、各画素１００ｂには、液晶容量５０ａで保持される画像信号がリークするのを防ぐために、液晶容量５０ａと並列に保持容量６０が付加されている。本形態では、保持容量６０を構成するために、走査線３ａと並列するように容量線３ｂが形成されており、かかる容量線３ｂは共通電位線（図示せず）に接続され、所定の電位に保持されている。なお、保持容量６０は前段の走査線３ａとの間に形成される場合もある。

このように構成した液晶装置１００において、画像表示領域１０ａに形成された表示画素１００ａは、後述する対向基板に形成された画素内カラーフィルタによって赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）に対応するサブピクセルを構成し、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の３つの表示画素１００ａによって１つのピクセルを構成する。本形態では、同一の色に対応する表示画素１００ａは、データ線６ａに沿って並ぶストライプ配列が採用されており、カラーフィルタは、画素外カラーフィルタとしてダミー画素領域１０ｄにも形成されている。このため、ダミー画素１００ｄも各々、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）に対応している。

詳しくは後述するが、本形態では、素子基板１０において、例えば、データ線駆動回路１０１が位置する側とは反対側に並ぶダミー画素１００ｄの各々には、光センサ素子４０が形成されている。また、同一の色に対応するダミー画素１００ｄに形成された光センサ素子４０同士は、共通の配線４７を介して検出回路４５に接続されている。

ここで、検出経路４５は、光センサ素子４０での受光結果に基づいて、受光した光の強度を判定するとともに、異なる色に対応するダミー画素１００ｄに形成された光センサ素子４０での受光結果を比較して、受光した光が太陽光か蛍光灯の光かを判定し、かかる判定結果に基づいて、画素処理回路２０２および調光回路５００などを制御する。

（液晶パネル１００ｐの具体的構成）
図２（ａ）、（ｂ）は各々、本発明を適用した液晶装置１００の液晶パネル１００ｐを各構成要素と共に対向基板の側から見た平面図、およびそのＨ−Ｈ′断面図である。図２（ａ）、（ｂ）に示すように、液晶装置１００の液晶パネル１００ｐでは、所定の隙間を介して素子基板１０と、ガラスなどを基材とする透光性の対向基板２０とがシール材１０７（図２（ａ）において右下がりの斜線を付した領域）によって貼り合わされており、シール材１０７は対向基板２０の外周縁に沿うように配置されている。シール材１０７は、光硬化樹脂や熱硬化性樹脂などからなる接着剤であり、両基板間の距離を所定値とするためのグラスファイバー、あるいはガラスビーズ等のギャップ材が配合されている。対向基板２０のコーナー部などにおいては、素子基板１０と対向基板２０との間で電気的導通をとるための上下導通材（図示せず）が形成されている。

素子基板１０において、シール材１０７の内周縁より外側領域には、素子基板１０の一辺に沿ってデータ線駆動回路１０１および複数の端子１０２が形成されており、この一辺に隣接する辺に沿って走査線駆動回路１０４が形成されている。また、素子基板１０には、端子１０２によりフレキシブル基板１０８が接続されている。なお、素子基板１０には、画素配列領域１０ｂ、データ線駆動回路１０１および走査線駆動回路１０４を静電気から保護するための保護回路や検査回路が構成される場合もあるが、それらの説明は省略する。

詳しくは後述するが、素子基板１０には、画素電極９ａがマトリクス状に形成されている。対向基板２０には、シール材１０７の内側領域に額縁状の遮光膜２３ｂ（図２（ａ）において右上がりの斜線を付した領域）が形成され、その内側が画像表示領域１０ａとされ、図１を参照して説明したダミー画素領域１０ｄは、遮光膜２３ｂと重なる領域に配置されている。また、対向基板２０では、素子基板１０の画素電極９ａの縦横の境界領域と対向する領域にブラックマトリクス、あるいはブラックストライプなどと称せられる遮光膜２３ａが形成され、その表面側には、ＩＴＯ膜からなる対向電極２１などが形成されている。

ここで、遮光膜２３ｂには、図１を参照して説明した光センサ素子４０と重なる部分が開口部２３ｃになっており、外光は、光センサ素子４０に到達することが可能である。なお、図２（ａ）では、開口部２３ｃは、光センサ素子４０が配列されている方向にスリット状に延びた形状になっているが、光センサ素子４０が形成されている領域に対応してドット状に形成されている構成であってもよい。

シール材１０７より囲まれた空間内には電気光学物質としての液晶５０が封入されている。液晶５０は、画素電極９ａからの電界が印加されていない状態で、素子基板１０および対向基板に形成された配向膜１６、２２（図３参照）により所定の配向状態をとる。液晶５０は、例えば一種または数種のネマティック液晶を混合したものなどからなる。

液晶装置１００において、素子基板１０の背面側（素子基板１０に対して対向基板２０が配置されている側とは反対側）にはバックライト装置６００が配置されており、バックライト装置６００から出射された光は、素子基板１０の側から液晶パネル１００ｐに入射して対向基板２０の側から出射される間に変調され、対向基板２０の側から表示光として出射される。バックライト装置６００としては白色光を出射する面光源装置を採用することができるとともに、図２（ｂ）に示すように、白色光を出射するＬＥＤ素子６１０と導光板６２０とを用いた光源装置を採用することもできる。

このように形成した液晶装置１００は、後述するモバイルコンピュータ、携帯電話機、液晶テレビなどといった電子機器のカラー表示装置として用いることができる。この場合、対向基板２０および素子基板１０の光入射側の面あるいは光出射側には、使用する液晶５０の種類、すなわち、ＴＮ（ツイステッドネマティック）モード、ＳＴＮ（スーパーＴＮ）モード等々の動作モードや、ノーマリホワイトモード／ノーマリブラックモードの別に応じて、偏光フィルム、位相差フィルム、偏光板などが所定の向きに配置されるが、以下の説明ではこれらの光学部材の図示や説明を省略する。

（各画素の構成）
図３は、本発明を適用した液晶装置１００の画像表示領域１０ａの端部およびダミー画素領域１０ｄの構成を模式的に示す断面図である。

図３に示すように、素子基板１０には、ガラスなどからなる透光性基板１０ｓの表面に
シリコン酸化膜などからなる下地保護膜１２が形成されているとともに、その表面側には、画像表示領域１０ａの表示画素１００ａ、およびダミー画素領域１０ｄのダミー画素１００ｄのいずれにも、Ｎチャネル型の薄膜トランジスタ３０が形成されている。薄膜トランジスタ３０において、島状の半導体膜１ａには、ソース領域、チャネル領域、およびドレイン領域がこの順に配置されている。半導体膜１ａの上層にはシリコン酸化膜などからなるゲート絶縁膜２が形成され、ゲート絶縁膜２の上層には走査線３ａが形成されている。走査線３ａの一部は、ゲート電極としてゲート絶縁膜２を介してチャネル領域に対向している。半導体膜１ａは、例えば、透光性基板１０ｓに対してアモルファスシリコン膜を形成した後、レーザアニールやランプアニールなどにより多結晶化されたポリシリコン膜（低温ポリシリコン膜）である。薄膜トランジスタ３０の上層側には、層間絶縁膜７、８が形成されている。層間絶縁膜７の表面にはデータ線６ａおよびドレイン電極６ｂが形成され、データ線６ａは、層間絶縁膜７に形成されたコンタクトホールを介してソース領域に電気的に接続している。層間絶縁膜８の表面には、ＩＴＯ膜からなる画素電極９ａが形成されている。画素電極９ａは、層間絶縁膜８に形成されたコンタクトホールを介してドレイン電極６ｂに電気的に接続し、このドレイン電極６ｂは、層間絶縁膜７およびゲート絶縁膜２に形成されたコンタクトホールを介して高濃度ドレイン領域に電気的に接続している。画素電極９ａの表面側にはポリイミド膜からなる配向膜１６が形成されている。なお、図示を省略するが、ドレイン領域からの延設部分（下電極）に対しては、ゲート絶縁膜２と同時形成された絶縁膜（誘電体膜）を介して、走査線３ａと同層の容量線３ｂが上電極として対向することにより、図１を参照して説明した保持容量６０が構成されている。

対向基板２０は、透光性基板２０ｓの表面に、ブラックマトリクス、あるいはブラックストライプなどと称せられる遮光膜２３ａ、および額縁状の遮光膜２３ｂが形成されている。また、画像表示領域１０ａにおいて、遮光膜２３ａが形成されていない領域には、赤色（Ｒ）緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）のカラーフィルタ２２（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）が形成され、カラーフィルタ２２（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）は各々、画素内カラーフィルタとして画素電極９ａに対向している。また、ダミー画素領域１０ｄ（ダミー画素１００ｄ）を覆う遮光膜２３ｂには開口部２３ｃが形成されており、かかる開口部２３ｃにも、赤色（Ｒ）緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）のカラーフィルタ２２（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）が形成され、カラーフィルタ２２（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）は、画素外カラーフィルタとしてダミー画素１００ｄの画素電極９ａに対向している。

また、遮光膜２３ａ、２３ｂおよびカラーフィルタ２２（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）を覆うように平坦化保護膜２４が形成され、平坦化保護膜２４の表面にはＩＴＯ膜からなる対向電極２１および配向膜２６が形成されている。

このように構成した液晶装置１００は半透過反射型であり、画像表示領域１０ａでは、矢印Ｌ１で示すように、バックライト装置６００から出射されたバックライト光を利用した透過モードでの画像表示と、矢印Ｌ２で示すように、外光の反射光を利用した反射モードでの画像表示とが行なわれる。このため、画素電極９ａと層間絶縁膜８との間には、画素電極９ａと部分的に重なる光反射層９ｂがアルミニウム膜などにより形成されている。

（光センサ素子４０の構成）
本形態の液晶装置１００において、ダミー画素領域１０ｄに形成した画素電極９ａの下層側には、ＰＩＮ型のフォトダイオードからなる光センサ素子４０が形成されており、光センサ素子４０は、液晶５０を挟んでカラーフィルタ２２（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）と対向している。光センサ素子４０は、例えば、薄膜トランジスタ３０のソース領域およびドレイン領域と同時形成されたＮ型のシリコン層４１と、真性のシリコン層４２と、Ｐ型のシリコン層４３とがこの順に積層された構造を備えており、かかるＰ型のシリコン層４３は、例えば走査線３ａと同時形成することができる。なお、光センサ素子４０を構成するにあたっては、共通のシリコン層の中央に真性領域を残し、その両側にＮ型領域およびＰ型領域を形成してもよい。

また、素子基板１０において、薄膜トランジスタ３０の下層側には、透光性基板１０ｓと下地保護膜１２との層間に、バックライト装置６００からの光が直接、入射することを防止するための遮光膜５ａが形成されている。さらに、光センサ素子４０の下層側にも、透光性基板１０ｓと下地保護膜１２との層間に、バックライト装置６００からの光が直接、入射することを防止するための遮光膜５ｂが形成されている。

このように構成した液晶装置１００では、画素電極９ａと対向電極２１との間に印加された駆動電圧によって液晶５０の配向を制御し、透過モードでは、バックライト装置６００から出射されたバックライト光を光変調する一方、反射モードでは、対向基板２０の側から入射した外光を光変調する。

このような表示を行なう際、ダミー画素領域１０ｄ（ダミー画素１００ｄ）でも、画素電極９ａと対向電極２１との間に印加された駆動電圧によって液晶５０の配向が制御され、液晶５０がオン状態（光を透過する状態）になったとき、対向基板２０の側から入射した外光は、矢印Ｌ３で示すように、カラーフィルタ２２（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）、および液晶５０を透過して光センサ素子４０に入射する。

このため、光センサ素子４０（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）での外光の受光結果によれば、外光の強度を検出することができる。また、カラーフィルタ２２（Ｒ）を透過してきた外光の強度、カラーフィルタ２２（Ｇ）を透過してきた外光の強度、カラーフィルタ２２（Ｂ）を透過してきた外光の強度を比較すれば、外光が太陽光か、あるいは蛍光灯などの照明装置から出射された光かを検出することができ、外光がいずれの光であっても、品位の高い画像を表示することができる。その理由を図４を参照して説明する。

図４は、太陽光および蛍光灯の光のスペクトラム、並びにカラーフィルタの透過特性を示す説明図である。

まず、太陽光のスペクトラムは図４の細い実線Ｌ１で示されるのに対して、蛍光灯から出射された光のスペクトラムは図４の細い点線Ｌ２で示され、太陽光と蛍光灯から出射された光は、同じ白色光でもスペクトラムが大きく相違する。このため、光強度が同一でも、同一の駆動条件でカラー画像を表示すると、表示されたカラー画像の品位が相違してしまう。ここで、カラーフィルタ２２（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）の透過特性は各々、図４の太い一点鎖線ＬＲ、図４の太い点線ＬＧ、および図４の太い実線ＬＢで示され、本形態では、かかるカラーフィルタ２２（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）を介して、光センサ素子４０が外光を検出する。従って、カラーフィルタ２２（Ｒ）を介して光センサ素子４０（Ｒ）が受光した結果、カラーフィルタ２２（Ｇ）を介して光センサ素子４０（Ｇ）が受光した結果、カラーフィルタ２２（Ｂ）を介して光センサ素子４０（Ｂ）が受光した結果を比較すると、外光が太陽光か、あるいは、蛍光灯などの照明装置から出射された光かを検出することができる。よって、以下に説明する制御を１種、あるいは複数種類を組み合わせれば、外光が太陽光か、あるいは、蛍光灯などの照明装置から出射された光のいずれであっても、品位の高い画像を表示することができる。

（駆動条件の制御の具体例１）
まず、外光の強度が高くて反射モードを表示する場合において、図１に示す検出回路４５が、外光が蛍光灯の光であると判定した場合、太陽光に比較して、緑色（Ｇ）や青色（Ｂ）の光成分が赤色（Ｒ）の光成分に比較して多いので、検出回路４５は画像処理回路２０２を制御し、緑色（Ｇ）や青色（Ｂ）に対応する表示画素１００ａ（Ｇ）、（Ｂ）に供給する駆動信号の電圧レベルを太陽光でカラー画像を表示する場合に比較して低くする一方、赤色（Ｒ）に対応する表示画素１００ａ（Ｒ）に供給する駆動信号の電圧レベルを太陽光でカラー画像を表示する場合に比較して高くする。その結果、外光が蛍光灯などの光であっても、外光が太陽光である場合と同様、品位の高いカラー画像を表示することができる。

（駆動条件の制御の具体例２）
外光の強度が低くなった場合、検出回路４５は画像処理回路２０２および調光回路５００を制御し、反射モードから透過モードに切り換え、外光の強度が高くなった場合、検出回路４５は画像処理回路２０２および調光回路５００を制御し、透過モードから反射モードに切り換える。

（駆動条件の制御の具体例３）
透過モードでカラー画像を表示している場合において、外光の強度がやや高めになった場合、カラー画像が見えにくくなるので、検出回路４５は調光回路５００を制御し、バックライト装置６００からの出射強度を高める。これに対して、外光の強度が低めになった場合、画面が暗くてもカラー画像が見えやすいので、検出回路４５は調光回路５００を制御し、バックライト装置６００からの出射強度を低くして消費電力を低く抑える。

（駆動条件の制御の具体例４）
透過モードでカラー画像を表示している場合において、外光が蛍光灯である場合、太陽光に比較して、緑色（Ｇ）や青色（Ｂ）の光成分が赤色（Ｒ）の光成分に比較して多く、緑色（Ｇ）や青色（Ｂ）を視認しにくいので、検出回路４５は画像処理回路２０２を制御し、緑色（Ｇ）や青色（Ｂ）に対応する表示画緑色（Ｇ）や青色（Ｂ）に対応する表示画素１００ａ（Ｇ）、（Ｂ）に供給する駆動信号の電圧レベルを太陽光でカラー画像を表示する場合に比較して高くし、赤色（Ｒ）に対応する表示画素１００ａ（Ｒ）に供給する駆動信号の電圧レベルを太陽光でカラー画像を表示する場合に比較して低くする。その結果、外光が蛍光灯などの光であっても、外光が太陽光である場合と同様、品位の高いカラー画像を表示することができる。

［実施の形態２］
図５は、本発明の実施の形態２に係る液晶装置の電気的構成を示すブロック図である。なお、本形態の基本的な構成は、実施の形態１と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付して図示することにして、それらの説明を省略する。

実施の形態１では、バックライト装置６００の光源として、白色光を出射するＬＥＤ素子６１０を用いたが、本形態では、図５に示すように、バックライト装置６００の光源として、互いに異なる色（赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ））の光を出射するＬＥＤ素子６１０（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）を用い、これらのＬＥＤ素子６１０（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）から出射された光を合成して白色のバックライト光として出射する。このように構成すると、例えば、透過モードでカラー画像を表示している場合において、外光が蛍光灯である場合、太陽光に比較して、緑色（Ｇ）や青色（Ｂ）の光成分が赤色（Ｒ）の光成分に比較して多く、緑色（Ｇ）や青色（Ｂ）を視認しにくいので、緑色（Ｇ）や青色（Ｂ）のＬＥＤ素子６１０（Ｇ）、（Ｂ）からの出射強度を太陽光でカラー画像を表示する場合に比較して高くし、赤色（Ｒ）のＬＥＤ素子６１０（Ｒ）からの出射強度を太陽光でカラー画像を表示する場合に比較して低くする。その結果、外光が太陽光である場合と同様、品位の高いカラー画像を表示することができる。

なお、バックライト装置６００の光源として、互いに異なる色（赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ））の光を出射する有機エレクトロルミネッセンス素子を備えた面光源を用いた場合にも同様な制御を行なうことができる。

［実施の形態３］
図６は、本発明の実施の形態３に係る液晶装置の画像表示領域１０ａの端部およびダミー画素領域１０ｄの構成を模式的に示す断面図である。なお、本形態の基本的な構成は、実施の形態１と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付して図示することにして、それらの説明を省略する。

実施の形態１では、薄膜トランジスタ３０の下層側および光センサ素子４０の下層側に遮光膜５ａ、５ｂを形成したが、図６に示すように、本形態では、光センサ素子４０の下層側に遮光膜５ｂが形成されておらず、かつ、バックライト装置６００が光センサ素子４０と重なるように配置されている。このため、矢印Ｌ４で示すように、光センサ素子４０にはバックライト装置６００から出射されたバックライト光が入射する。従って、バックライト装置６００に用いたＬＥＤ素子６１０や導光板６２０（図２（ｂ）参照）が劣化してバックライト光の強度が低下した場合、検出回路４５は、調光回路５００を制御して、ＬＥＤ素子６１０に対する駆動電流を高める。従って、バックライト光の強度が低下してカラー画像の品位が低下した場合でも、すぐに回復することができる。

また、本形態では、光センサ素子４０は、画素電極９ａと重なる位置に形成されているので、バックライト装置６００が点灯している間、液晶５０がオフ状態（光を透過させない状態）としておけば、光が漏れることがない。

なお、図６に示す構成では、薄膜トランジスタ３０の下層側に形成されていた遮光膜５ａも削除した構成を示してあるが、薄膜トランジスタ３０の下層側に遮光膜５ａを形成した構成を採用してもよい。

［他の実施の形態］
上記形態では、複数の光センサ素子４０を並列して用いたため、大きな検出電流を得ることができたが、その感度によっては、１つの色に１つの光センサ素子４０を設けてもよい。また、図４から分るように、青色（Ｒ）のカラーフィルタ２２を介して外光を検出するだけでも、外光が太陽光である場合と蛍光灯の光とでは光センサ素子４０での検出結果が相違するので、１色分のカラーフィルタ２２を透過した外光のみを検出してもよい。また、光センサ素子４０の暗電流による影響を排除するため、参照用の光センサ素子を設け、その差動出力により外光を検出してもよい。

また、上記形態では、ダミー画素１００ｄに光センサ素子４０を形成したが、対向基板２０に形成されたカラーフィルタ２２と重なる位置であれば、ダミー画素１００ｄ以外の領域に光センサ素子４０を形成してもよい。

さらに、上記形態では、低温ポリシリコン膜によって、薄膜トランジスタ３０および光センサ素子４０を形成したが、アモルファスシリコン膜、高温ポリシリコン膜、単結晶シリコン層によって、薄膜トランジスタ３０および光センサ素子４０を形成してもよい。

［電子機器への搭載例］
次に、上述した実施形態に係る液晶装置１００を適用した電子機器について説明する。図７（ａ）に、液晶装置１００を備えたモバイル型のパーソナルコンピュータの構成を示す。パーソナルコンピュータ２０００は、表示ユニットとしての液晶装置１００と本体部２０１０を備える。本体部２０１０には、電源スイッチ２００１及びキーボード２００２が設けられている。図７（ｂ）に、液晶装置１００を備えた携帯電話機の構成を示す。携帯電話機３０００は、複数の操作ボタン３００１及びスクロールボタン３００２、並びに表示ユニットとしての液晶装置１００を備える。スクロールボタン３００２を操作することによって、液晶装置１００に表示される画面がスクロールされる。図７（ｃ）に、液晶装置１００を適用した情報携帯端末（ＰＤＡ：Personal Digital Assistants）の構成を示す。情報携帯端末４０００は、複数の操作ボタン４００１及び電源スイッチ４００２、並びに表示ユニットとしての液晶装置１００を備える。電源スイッチ４００２を操作すると、住所録やスケジュール帳といった各種の情報が液晶装置１００に表示される。

なお、液晶装置１００が適用される電子機器としては、図７に示すものの他、デジタルスチルカメラ、液晶テレビ、ビューファインダ型、モニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた機器等などが挙げられる。そして、これらの各種電子機器の表示部として、前述した液晶装置１００が適用可能である。

本発明の実施の形態１に係る液晶装置の電気的構成を示すブロック図である。 （ａ）、（ｂ）は各々、本発明の実施の形態１に係る液晶装置の液晶パネルを各構成要素と共に対向基板の側から見た平面図、およびそのＨ−Ｈ′断面図である。 本発明の実施の形態１に係る液晶装置の画像表示領域の端部およびダミー画素領域の構成を模式的に示す断面図である。 太陽光および蛍光灯の光のスペクトラム、並びにカラーフィルタの透過特性を示す説明図である。 本発明の実施の形態２に係る液晶装置の電気的構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態３に係る液晶装置の画像表示領域の端部およびダミー画素領域の構成を模式的に示す断面図である。 本発明を適用した液晶装置を備えた電子機器の説明図である。

符号の説明

９ａ・・画素電極、１０・・素子基板、１０ａ・・画像表示領域、１０ｄ・・ダミー画素領域、２０・・対向基板、２２・・カラーフィルタ、３０・・薄膜トランジスタ、４０・・光センサ素子、４５・・検出回路、１００・・液晶装置、１００ａ・・表示画素、１００ｄ・・ダミー画素、２０２・・画像処理回路、５００・・調光回路、６００・・バックライト装置

Claims (13)

1. 画像表示領域内に配列された複数の表示画素の各々に画素電極および画素スイッチング素子を備えた素子基板と、表示光が出射される側で前記素子基板に対向配置された透光性の対向基板と、該対向基板と前記素子基板との間に保持された液晶とを有し、前記対向基板において前記画素電極と対向する各々の位置に複数色の画素内カラーフィルタが形成された液晶装置において、
   前記対向基板には前記画像表示領域の外側に１色乃至複数色の画素外カラーフィルタが形成され、
   前記素子基板において前記画素外カラーフィルタと重なる位置には、前記対向基板側から入射して前記画素外カラーフィルタを透過した外光を受光可能な光センサ素子が形成されていることを特徴とする液晶装置。
2. 前記画素外カラーフィルタは、複数色分が形成され、
   前記光センサ素子は、当該複数の画素外カラーフィルタの各々に対応して形成されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶装置。
3. 前記素子基板において前記画像表示領域の外側、かつ、前記素子基板と前記対向基板との間で前記液晶の保持領域を区画するシール材の内側には、画素電極および画素スイッチング素子を備えた、表示に直接寄与しないダミー画素が形成されたダミー画素領域を有し、
   前記画素外カラーフィルタは、前記ダミー画素に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶装置。
4. 前記画素外カラーフィルタを介しての前記光センサ素子の受光結果に基づいて、前記外光の種類を判定し、当該判定結果に基づいて、液晶装置における駆動条件が調整されることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の液晶装置。
5. 前記画素外カラーフィルタを介しての前記光センサ素子の受光結果に基づいて、少なくとも前記外光が太陽光、および照明器具から出射された光の何れかが判定されることを特徴とする請求項４に記載の液晶装置。
6. 前記画素外カラーフィルタを介しての前記光センサ素子の受光結果に基づいて、前記外光の強度を判定し、当該判定結果に基づいて、液晶装置における駆動条件が調整されることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の液晶装置。
7. 前記駆動条件として、前記画素電極に供給される信号レベルが調整されることを特徴とする請求項４乃至６の何れか一項に記載の液晶装置。
8. 前記画像表示領域では、少なくとも、前記外光の反射光を利用した反射モードでの画像表示が行なわれることを特徴とする請求項４乃至７の何れか一項に記載の液晶装置。
9. 前記素子基板に対して前記対向基板が位置する側とは反対側にバックライト装置が配置され、
   前記画像表示領域では、少なくとも、前記バックライト装置から出射されたバックライト光を利用した透過モードでの画像表示が行なわれることを特徴とする請求項４乃至８の何れか一項に記載の液晶装置。
10. 前記駆動条件として、前記バックライト装置からのバックライト光の出射強度が調整されることを特徴とする請求項９に記載の液晶装置。
11. 前記バックライト装置は、互いに異なる色の光を出射する複数色の色光源を備え、当該複数色の色光源から出射された光を合成してバックライト光として出射し、
    前記駆動条件として、前記複数色の色光源からの前記色光の相対的な出射強度が調整されることを特徴とする請求項９に記載の液晶装置。
12. 前記素子基板に対して前記対向基板が位置する側とは反対側にバックライト装置が配置され、
    前記画像表示領域では、前記バックライト装置から出射されたバックライト光を利用した透過モードでの画像表示と、前記外光の反射光を利用した反射モードでの画像表示とが行なわれ、
    前記画素外カラーフィルタを介しての前記光センサ素子の受光結果に基づいて、前記透過モードでの画像表示と前記反射モードでの画像表示とが切り替えられることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の液晶装置。
13. 請求項１乃至１２の何れか一項に記載の液晶装置を備えていることを特徴とする電子機器。

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