JP4753661B2

JP4753661B2 - 表示装置

Info

Publication number: JP4753661B2
Application number: JP2005235787A
Authority: JP
Inventors: 良弘和泉
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2005-08-16
Filing date: 2005-08-16
Publication date: 2011-08-24
Anticipated expiration: 2025-08-16
Also published as: JP2007052105A

Description

本発明は、表示パネルとバックライトとバックライトを制御する制御回路とを備えた表示装置に関する。

液晶表示装置は、薄型軽量、低消費電力、高精細化、カラー化が容易なことから、ブラウン管に代わるフラットパネルディスプレイとして、ＴＶ用途やモニター用途に広く普及している。透過表示モードの液晶表示装置は、液晶パネルの背面にバックライトを備えた構造を有し、当該バックライトから発せられる光を液晶パネルで調光することによって画像を表示している。このバックライトとして、冷陰極管（ＣＣＦＬ）を用いたものが一般的である。

冷陰極管は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）および青（Ｂ）の３色の蛍光体からの発光を混色して白色発光を実現しているが、その発光スペクトルは、図２１に示すように、ＲＧＢの３つの主スペクトル以外に不要なスペクトルが幾つか存在する。このため、表示装置の色再現範囲が狭くなっている。例えば、冷陰極管を用いた色再現範囲は、ＮＴＳＣ比７２％程度が一般的である。

この色再現範囲を広げることを目的として、冷陰極管の代わりに、ＲＧＢ３色の発光ダイオード（ＬＥＤ）をバックライトに使用する開発が進められている。ＬＥＤの発光波長は半導体のバンドギャップで規定されるので、ＬＥＤによれば、不要な波長での発光が無く、色純度を高くできる。したがって、冷陰極管に比べて広い色再現範囲を実現することができ、例えば、ＮＴＳＣ比１００％を達成することも可能である。

しかしながら、ＬＥＤは半導体素子なので、発光特性の温度依存性が大きく、しかも、各色によってその傾向が異なる。図２２は、ＲＧＢ各色のＬＥＤの発光強度の温度依存性を示す図である。図２２から分かるように、温度上昇によって発光強度が全体的に低下するとともに、発光特性の変化量が各色によって異なる。このため、ＬＥＤの温度上昇は、輝度（明るさ）の低下だけでなく、ＲＧＢ３色の発光によって合成される白色の色味（ホワイトバランス）までもが変化してしまうといった問題がある。

この問題に対して、特許文献１には、ＬＥＤバックライトの周辺に各色に対応した光センサを配置し、その光センサの検出値を基にＬＥＤの発光強度を色別に制御する技術が開示されている。また、非特許文献１には、ＬＥＤバックライトの周辺に配置するカラーセンサモジュール（浜松ホトニクス株式会社製Ｃ９３０３）の仕様が開示され、また、そのカラーセンサモジュールを用いてＬＥＤの発光強度をフィードバック制御するための構成図（図２３参照）が開示されている。

特開２００４−２９１４１号公報特開２０００−３２１５７１号公報特開２００４−３５０１７９号公報浜松ホトニクス株式会社製カラーセンサモジュールＣ９３０３のカタログ（平成１６年３月発行。インターネット<URL：http://www.hpk.co.jp/Jpn/products/ssd/pdf/c9303_kacc1090j03.pdf>で入手可能）

しかしながら、上述の技術によれば、バックライトの近傍にディスクリート部品であるカラーセンサモジュールを別途外付けする必要があるので、部品点数の増加や実装コストの増加を招いてしまう。

また、ディスクリート部品であるカラーセンサモジュールに使用されるカラーフィルタと液晶パネルに使用されるカラーフィルタとで分光透過率特性が必ずしも一致しないので、このような場合に、カラーセンサモジュールから得られた検出データに基づいてバックライトのホワイトバランスを制御したとしても、表示光のホワイトバランスについての厳密な調整とは言い難い。

ところで、表示面積の比較的大きい液晶表示装置の場合、バックライトには複数（多数）のＬＥＤチップを設ける必要がある。例えば大型液晶ＴＶ用の場合、画面サイズやＬＥＤ自身の出力にも依存するが、１００〜５００個程度のＬＥＤチップが使用される。ＬＥＤを多数配置する場合、（i）発光特性の温度依存性のＲＧＢ各色間での相違（上述）、（ii）発光特性の個体バラツキ、（iii）発光特性の経時変化の個体バラツキ、（iv）ＬＥＤの配置位置に依存するＬＥＤの放熱特性の面内バラツキ、等が、バックライト全体としての発光に複合的に影響を与える。このため、バックライト発光面全面においてホワイトバランスや輝度（明るさ）の面内均一性が低い場合がある。

このような場合に対して上述の図２３のカラーセンサモジュールを用いたフィードバック制御を適用したとしても、当該カラーセンサモジュールはモジュール近傍の特定の範囲の色しかモニタリングできないので、バックライト発光面全面に対してホワイトバランスや輝度の面内均一性を向上させることは困難であると考えられる。

また、あらかじめ発光特性の揃ったＬＥＤチップを選別して使用することによってホワイトバランスや輝度の面内均一性を向上させる方法が考えられるが、ＬＥＤチップの選別はコストアップにつながるので、好ましい解決策とは言い難い。また、発光強度の低いＬＥＤを高密度に配置して発光特性を平均化させることによってホワイトバランスや輝度の面内均一性を向上させる方法も考えられるが、ＬＥＤチップの使用数の増加によってコストアップを招くので、この方法も好ましい解決策とは言い難い。さらに、これら両方の解決策は、上記（iv）の問題に対しては対応が困難であり、ホワイトバランスや輝度の面内均一性の向上対策としては性能的にも限界があると考えられる。

また、バックライト発光面全面を複数の発光領域に分割し、その発光領域ごとにカラーセンサモジュールを設けて（すなわち発光面全面に対して複数のカラーセンサモジュールをバックライトユニット内に設けて）発光領域ごとに各色の発光強度をフィードバックする方法が考えられる。これによれば、上記（i）〜（iv）の問題全てに対して対応可能であるので、ホワイトバランスや輝度の面内均一性の向上対策として期待できると思われる。しかしながら、カラーセンサモジュールが複数必要となるので、使用するセンサ個数の増加によって、実装工程の増加やコストアップを招くといった問題が発生する。

本発明は、かかる点にかんがみてなされたものであり、ディスクリート部品であるカラーセンサモジュールを外付けした構成に比べて部品点数や実装コストを低減可能であり、表示パネルの表示光のホワイトバランスを厳密に調整可能であり、バックライトに光源を多数配置した場合であってもバックライトについてホワイトバランスや輝度（明るさ）の発光面内均一性を向上可能な表示装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、表示装置において、表示パネルと、前記表示パネルへ光照射可能に配置されており、複数色の光源を含んで成る、バックライトと、前記バックライトを制御する制御回路と、を備え、前記表示パネルは、薄膜トランジスタ構造の表示用スイッチング素子および前記表示用スイッチング素子とモノリシックに形成された少なくとも１つの光センサ群を有する第１基板と、前記第１基板に対向して配置された第２基板と、前記第１基板と前記第２基板とのいずれかに設けられた、表示用の複数色のカラーフィルタから成る、カラーフィルタ層と、を含み、前記少なくとも１つの光センサ群は、前記バックライトから出射され前記カラーフィルタ層で着色された光の光強度を前記複数色のカラーフィルタの色ごとに測定可能に構成されており、前記制御回路は、前記少なくとも１つの光センサ群による測定結果に基づいて、前記複数色の光源の発光強度を発光色ごとに制御することを特徴とする。

このような構成によれば、光センサ群は、第１基板に設けられており、しかも薄膜トランジスタ構造の表示用スイッチング素子とモノリシックに形成されているので、ディスクリート部品である光センサモジュールを表示パネルに外付けした構成に比べて、表示装置において部品点数や実装コストを低減することができる。さらに、カラーフィルタ層は表示用の複数色のカラーフィルタから成り、光センサ群はバックライトから出射され当該カラーフィルタ層で着色された光の光強度をカラーフィルタの色ごとに測定可能に構成されているので、表示パネルの表示光のホワイトバランスを厳密に調整することができる。さらに、光センサ群による測定結果に基づいてバックライトの光源の発光強度を発光色ごとに制御するので、光源を多数配置した場合であっても、バックライトについてホワイトバランスや輝度（明るさ）の発光面内均一性を向上させることができる。

また、前記少なくとも１つの光センサ群は、前記表示パネルの表示領域外に配置されていることが好ましい。このような構成によれば、光センサ群を配置しても表示品位への影響（例えば画素の透過率（開口率）の低下）が無いので、光センサ群は画素との関係においてサイズの制約を受けることがない。このため、光センサ群を表示パネルの表示領域内に配置する場合に比べて、光センサ群の面積を大きくすることができ、これにより高感度化を図ることができる。また、光センサ群用の電極や配線を表示領域内の電極等から独立して設計できるので、光センサ群の駆動条件を最適化しやすい（駆動条件の設定の自由度が大きい）。

また、前記少なくとも１つの光センサ群は、前記表示パネルの表示領域内に配置されていることが好ましい。このような構成によれば、バックライトの発光面外縁から離れた位置に光センサ群を配置することができ、これにより光センサ群による測定部分の周辺環境をいずれの方向においても同等にすることができるので、光強度を平均的な値として測定することができる。その結果、バックライトの輝度やホワイトバランスをより厳密に調整することができる。

また、前記少なくとも１つの光センサ群は複数の光センサ群であることが好ましい。このような構成によれば、上述の光源の制御について複数の光センサ群による測定結果を利用できるので、バックライトの輝度の面内均一性が向上する。

また、前記複数の光センサ群は、前記バックライトの複数の発光領域の光強度を測定可能に配置されており、前記制御回路は、前記バックライトの発光領域ごとに、当該発光領域に対応の光センサ群による測定結果に基づいて、前記複数色の光源の前記発光強度を前記発光色ごとに制御することが好ましい。このような構成によれば、バックライトの発光領域ごとに光源の発光強度を制御するので、バックライトの輝度の面内均一性が向上する。かかる効果は大面積のバックライトにおいて顕著に現れる。

また、前記制御回路は、前記複数の光センサ群による前記測定結果のみならず、入力映像信号の輝度情報にも基づいて、前記バックライトの前記発光領域ごとに、前記複数色の光源の前記発光強度を前記発光色ごとに制御することが好ましい。このような構成によれば、いわゆる画面分割アクティブバックライト駆動の分割領域のそれぞれに光センサ群を設けて分割領域ごとにバックライトの輝度やホワイトバランスを補正することにより、入力映像信号に基づく画面分割アクティブバックライト駆動による表示をより忠実に行うことができるし、光源の経時変化の度合いが分割領域ごとに異なっても、分割状態（分割区画）を目立ちにくくすることができる。

また、前記バックライト、前記第２基板および前記第１基板がこの順序で配置されており、前記少なくとも１つの光センサ群は、前記表示パネルの平面視において前記カラーフィルタ層に重なっていることが好ましい。このような構成によれば、光センサ群はカラーフィルタ層に重なっているので、バックライトの光は第２基板の側から表示パネルに入射しカラーフィルタ層を通過することによって着色されて光センサ群に到達する。これにより、光センサ群はかかる着色光を受光することができる。すなわち、カラーセンサを構成することができる。

また、前記バックライト、前記第１基板および前記第２基板がこの順序で配置されており、前記表示パネルは、前記カラーフィルタ層で着色された前記光を前記少なくとも１つの光センサ群へ向けて反射するように設けられた、反射部材をさらに含むことが好ましい。このような構成によれば、反射部材が、バックライトから出射されカラーフィルタ層で着色された光を光センサ群へ向けて反射するように、設けられているので、光センサ群はかかる着色光を受光することができる。すなわち、カラーセンサを構成することができる。

本発明によれば、表示装置について、ディスクリート部品であるカラーセンサモジュールを外付けした構成に比べて部品点数や実装コストを低減でき、表示パネルの表示光のホワイトバランスを厳密に調整でき、バックライトに光源を多数配置した場合であってもバックライトについてホワイトバランスや輝度（明るさ）の発光面内均一性を向上できる。

＜実施形態１＞
図１および図２に、本発明の実施形態１に係る表示装置２０を説明するための模式図および斜視図を示す。さらに、図３にＬＥＤ（Light Emitting Diode）アレイ５１０の拡大斜視図を示し、図２中の一点鎖線で囲んだ部分４の拡大図を図４に示す。また、図５に表示装置２０を説明するためのブロック図を示す。

まず、図１に示すように、表示装置２０は、表示パネル８００と、バックライト（またはバックライトユニット）５００と、制御駆動装置９００とを含んでいる。表示パネル８００として、ここでは、透過表示モードを用いたアクティブマトリクス型の液晶パネルを例示し、このため表示パネル８００を「液晶パネル８００」とも呼ぶことにする。このとき、表示装置２０は「液晶表示装置２０」と呼ぶことができる。バックライト５００は、液晶パネル８００に対して当該液晶パネル８００の背面（表示面とは反対の面）の側から光照射可能に配置されている。

制御駆動装置９００は、液晶パネル８００およびバックライト５００に接続されて液晶パネル８００およびバックライト５００の制御および駆動をするための回路、装置等を総称するものとし、そのような回路等の一つとしてバックライト制御回路９１０を当該制御駆動装置９００は含んでいる。なお、「バックライト」を図中では「Ｂ／Ｌ」と表記している。後に詳述するが液晶パネル８００は光センサ回路６３０（図２等参照）を有しており、当該光センサ回路６３０からのセンサ信号Ｓ１を受信するように上記バックライト制御回路９１０が設けられている。そして、バックライト制御回路９１０は、センサ信号Ｓ１に基づき、制御信号Ｓ２によって、バックライト５００の発光状態を制御するように構成されている。

次に、図２〜図５を参照しつつ、表示装置２０をより具体的に説明する。まず、図２に示すように、バックライト５００は、いわゆるエッジライト方式の光源であり、２つのＬＥＤアレイ５１０と導光板５２０とを含んでいる。なお、図２では説明のためにＬＥＤアレイ５１０、導光板５２０および液晶パネル８００を離して図示しており、かかる図示方法は後述の図１１等においても用いる。

ＬＥＤアレイ５１０において、光源としてのＬＥＤチップ５１１が所定の方向に向けて光出射するように一列に配置されている。導光板５２０は、液晶パネル８００と同程度の大きさ・形状の主面を有する平板部材であり、例えば光透過効率のよい透明のアクリル板から成る。かかる導光板５２０の側面（端面）にＬＥＤチップ５１１が対向するように、かつ、２つのＬＥＤアレイ５１０で導光板５２０を挟み込むように、ＬＥＤアレイ５１０が配置されている。これにより、導光板５２０の対向する２つの側面からＬＥＤチップ５１１の光が入射し、導光板５２０の四角形の主面が平面的に発光する。

このとき、図３に示すように、ＬＥＤアレイ５１０では赤（Ｒ）、青（Ｂ）および緑（Ｇ）の各色の光源としてのＬＥＤチップ５１１Ｒ，５１１Ｂ，５１１Ｇが順番に並んでおり、これら３色の光源が混色することで白色を得ることができる。

図２に戻り、液晶パネル８００は、導光板５２０による上述の平面的な照明が当該液晶パネル８００の主面全体に照射されるように配置されており、バックライト５００からの照明を表示領域８１０内の画素ごとに調光することにより表示を行う。

特に、液晶パネル８００は表示領域８１０を取り囲む周辺領域８２０内に４つの光センサ回路６３０を内蔵しており、当該光センサ回路６３０は、ここでは概ね表示領域８１０の四隅付近に設けられている。光センサ回路６３０は、当該回路６３０へ入射する光の光強度を測定するものであり、図４に模式的に示すように赤、青、緑の各色の光強度を測定するためのサブ光センサ回路６３０Ｒ，６３０Ｂ，６３０Ｇの集合体（または群）から成る。

ここで、液晶パネル８００は、画素が配列された表示領域８１０と、表示領域８１０を取り囲む周辺領域８２０とに大別される。両領域８１０，８２０は表示面における２次元的な領域のみならず、当該２次元領域を液晶パネル８００の厚さ方向（すなわち後述の基板６００，７００の積み重ね方向（図８参照））に投影して把握される液晶パネル８００の３次元領域をも指すものとする。

さて、図２に示すように、バックライト５００の発光面（導光板５２０の主面にあたる）は４つの発光領域５００Ａに分割されている（かかる分離は物理的な分離分割を意味するものではない）。ここでは、発光領域５００Ａは、導光板５２０の四角形の主面において、対向する２辺の中点同士を結んで区画される領域として規定され、２×２のマトリクス状に規定されている。各発光領域５００Ａは４つの光センサ回路６３０をバックライト５００上に投影した４つの部分のうちの１つを含むように分割されており、換言すれば各発光領域５００Ａに対して１つの光センサ回路６３０が設けられている。各光センサ回路６３０の具体的な構成・形態は後述するが、このようにして、複数の光センサ回路６３０がバックライト５００の複数の発光領域５００Ａの光強度を測定可能に配置されている。

上述のように光センサ回路６３０は赤、青、緑用のサブ光センサ回路６３０Ｒ，６３０Ｂ，６３０Ｇの集合体なので、各光センサ回路６３０は、対応する（当該光センサ回路６３０が設けられた）発光領域５００Ａについて赤、緑、青の色ごとに光強度を測定する。そして、その測定結果はセンサ信号Ｓ１（図１参照）としてバックライト制御回路９１０に送られ、当該制御回路９１０は、センサ信号Ｓ１すなわち上記測定結果に基づいて、その光センサ回路６３０に対応する発光領域５００Ａの輝度（明るさ）およびホワイトバランスが所望状態に保たれるように、当該対応する発光領域５００Ａの発光に寄与するＬＥＤチップ５１１（主として当該領域５００Ａに近接するＬＥＤチップ５１１）の発光強度を発光色ごとにすなわちＬＥＤチップ５１１Ｒ，５１１Ｇ，５１１Ｂごとに制御信号Ｓ２（図１参照）によってフィードバック制御する。

詳細には、図５に示すように、バックライト制御回路９１０は、検出回路９５０と、カラーコントローラ９１１と、例えば半導体メモリから成る輝度・色座標設定データ保持部９１２と、赤、緑、青の各色のＬＥＤ用のドライバ９１３Ｒ，９１３Ｇ，９１３Ｂを有したＬＥＤドライバ９１３とを含んでいる。図面では簡略に図示しているが、発光領域５００Ａごとにドライバ９１３Ｒ，９１３Ｇ，９１３Ｂが設けられており、これにより各発光領域５００Ａは独立にかつ発光色別に発光状態を制御可能に構成されている。

かかる構成のもと、光センサ回路６３０が測定した発光強度を示すセンサ信号Ｓ１は、検出回路９５０を介して、カラーコントローラ９１１が受信する。そして、カラーコントローラ９１１は、受信信号（センサ信号Ｓ１）に基づいて、輝度・色座標設定データ保持部９１２内のデータを参照し、その発光領域５００Ａの輝度・色座標があらかじめ設定された輝度・色座標データに合致するようにＬＥＤドライバ９１３Ｒ，９１１Ｇ，９１１Ｂをフィードバック制御する。かかるフィードバック制御のために生成された制御信号Ｓ２がＬＥＤドライバ９１３からＬＥＤアレイ５１０へ出力され、これによってＬＥＤチップ５１１の発光強度が制御される。この際、かかる発光強度の制御は発光領域５００Ａごとにかつ発光色ごとになされる。

次に、図６に光センサ回路６３０の一例を説明するための回路図を示す。なお、光センサ回路６３０を成すサブ光センサ回路６３０Ｒ，６３０Ｇ，６３０Ｂは同じ構成を有しているため、図６には、サブ光センサ回路６３０Ｒ，６３０Ｇ，６３０Ｂのうちの１つと、これに付随する検出回路９５０とを図示している。

図６の構成によれば、サブ光センサ回路６３０Ｂ，６３０Ｇ，６３０Ｒは、いわゆる蓄積方式の光センサ回路に当たり、光センサ６３１と、電荷を蓄積する光センサ用蓄積容量６３２とを含んでいる。ここで、光センサ６３１は薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor：ＴＦＴ）構造を有しており、このため光センサ６３１を「光センサ用ＴＦＴ６３１」等とも呼ぶことにする。光センサ用ＴＦＴ６３１のドレインは蓄積容量６３２の一端に接続されており、光センサ用ＴＦＴ６３１のソースは蓄積容量６３２の他端および当該ＴＦＴ６３１のゲートに接続されている。このような構成によれば、光が強く当たった場合、光センサ用ＴＦＴ６３１の抵抗値が低下し、光センサ用蓄積容量６３２内の電荷量が急激に変化する。一方、光が弱く当たった場合、光センサ用ＴＦＴ６３１の抵抗値は低下しにくく、光センサ用蓄積容量６３２内の電荷量の変化は小さい。すなわち、光センサ用ＴＦＴ６３１と光センサ用蓄積容量６３２との組み合わせによって、光フォトダイオードと等価の機能を果たすことができる。

そして、光センサ用蓄積容量６３２の電荷量変化（又は電圧変化）の大小を検出回路９５０によって検出することによって、サブ光センサ回路６３０Ｒ，６３０Ｇ，６３０Ｂの出力値を得ることができる。図６の構成では、検出回路９５０は、負荷抵抗９５１と、電源９５２と、スイッチ９５３と、検出回路用容量９５４とを含んでいる。具体的には、負荷抵抗９５１の一端がスイッチ９５３を介して光センサ用蓄積容量６３２の上記一端に接続されており、負荷抵抗９５１の他端が電源９５２を介して光センサ用蓄積容量６３２の上記他端に接続されており、負荷抵抗９５１の当該他端は接地されている。そして、負荷抵抗９５１の上記一端の電位が検出回路用容量９５４を介して出力電圧Ｖｏｕｔとして取り出される。なお、検出回路９５０は既述の図５に示すようにバックライト制御回路９１０内に設けることもできるし、当該検出回路９５０の負荷抵抗９５１、スイッチ９５３等を液晶パネル８００内に設けることも可能である。

ここで、光センサ回路６３０は赤、青、緑用のサブ光センサ回路６３０Ｒ，６３０Ｂ，６３０Ｇの集合体から成り、そして各サブ光センサ回路６３０Ｒ，６３０Ｂ，６３０Ｇが光センサ（用ＴＦＴ）６３１を有している点にかんがみると、光センサ回路６３０は赤、青、緑用の光センサ（用ＴＦＴ）６３１の集合体（または群）である「光センサ（用ＴＦＴ）群」を含んでいる。なお、説明の便宜のため、当該「光センサ（用ＴＦＴ）群」についても符号６３１を用いることにする。

さらに、図７に光センサ回路６３０の他の一例を説明するための回路図を示す。図６と同様に、図７には、サブ光センサ回路６３０Ｒ，６３０Ｇ，６３０Ｂのうちの１つと、これに付随する検出回路９５０とを図示している。図７のサブ光センサ回路６３０Ｂ，６３０Ｇ，６３０Ｒは、図６の構成から光センサ用蓄積容量６３２を取り除いた構成を有しており、いわゆる非蓄積方式の光センサ回路に当たる。他方、図７の検出回路９５０は、図６の構成からスイッチ９５３および検出回路用容量９５４を取り除き、取り除いた箇所をそれぞれ短絡した構成を有している。このような構成によれば、光が強く当たった場合は光センサ用ＴＦＴ６３１の抵抗値が低下する一方で、光が弱く当たった場合には光センサ用ＴＦＴ６３１の抵抗値は低下しにくい。このとき、検出回路９５０の負荷抵抗９５１にかかる電圧が変動するので、この電圧変動を検出することによってサブ光センサ回路６３０Ｒ，６３０Ｇ，６３０Ｂの出力値（出力電圧Ｖｏｕｔ）を得ることができる。

次に、図８に液晶パネル８００を説明するための断面図を示す。図８に示すように、液晶パネル８００は、対向配置された第１基板６００および第２基板７００と、両基板６００，７００の間のすき間に封入された表示媒体としての液晶（層）８５０とを含んでいる。

第１基板６００は、ガラスやプラスチック等から成るベース基板（または下地基板）６１０と、いわゆるボトムゲート型薄膜トランジスタ構造を有しモノリシックに形成された光センサ用ＴＦＴ６３１および表示用ＴＦＴ（表示用スイッチング素子）６２１と、アクリルやポリイミドやベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）等から成る層間絶縁膜６５０と、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）やＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）等から成る画素電極６６０とを含んでいる。

光センサ用ＴＦＴ６３１は、アルミニウム（Ａｌ）等から成るゲート電極６３１ｇ、ソース電極６３１ｓおよびドレイン電極６３１ｄと、シリコン窒化物（ＳｉＮｘ）やシリコン酸化物（ＳｉＯ₂）等から成るゲート絶縁膜６３１ｈと、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）等から成る半導体膜６３１ａとを含んでいる。詳細には、ベース基板６１０上にゲート電極６３１ｇが配置されており、当該ゲート電極６３１ｇに被さるようにベース基板６１０上にゲート絶縁膜６３１ｈが配置されている。なお、ベース基板６１０上にコーティング膜を設け、その上にゲート電極６３１ｇを配置してもよく、かかる場合にはベース基板６１０に上記コーティング膜を含めた構成を「ベース基板」と呼ぶことができる。ゲート絶縁膜６３１ｈ上には、ゲート電極６３１ｇと対向するように半導体膜６３１ａが配置されており、さらに当該半導体膜６３１ａの端部に掛かるようにしてソース電極６３１ｓおよびドレイン電極６３１ｄが配置されている。半導体膜６３１ａにおいて両電極６３１ｓ，６３１ｄ間の部分が光センサ用ＴＦＴ６３１のチャネル領域かつ受光領域を成す。

同様に、表示用ＴＦＴ６２１は、上記ＴＦＴ６３１の電極６３１ｇ，６３１ｓ，６３１ｄと同じ材料から成るゲート電極６２１ｇ、ソース電極６２１ｓおよびドレイン電極６２１ｄと、上記ＴＦＴ６３１のゲート絶縁膜６３１ｈと同じ材料から成るゲート絶縁膜６２１ｈと、上記ＴＦＴ６３１の半導体膜６３１ａと同じ材料から成る半導体膜６２１ａとを含んでいる。なお、ゲート絶縁膜６２１，６３１は単一の膜として形成可能である。表示用ＴＦＴ６２１は、光センサ用ＴＦＴ６３１と同じボトムゲート型ＴＦＴ構造を有しており、ベース基板６１０上に光センサ用ＴＦＴ６３１とモノリシックに形成されており、両ＴＦＴ６２１，６３１の同じ要素（例えばゲート電極６３１ｇ，６２１ｇ同士）は同じレイヤで形成されている。このため、ここでは、表示用ＴＦＴ６２１の構造の具体的な説明は割愛する。

そして、ＴＦＴ６２１，６３１に被さるように層間絶縁膜６５０が配置されており、当該層間絶縁膜６５０上に画素電極６６０が配置されている。なお、不図示の部分において、画素電極６６０は表示用ＴＦＴ６２１のドレイン電極６２１ｄと電気的に接続されている。

他方、第２基板７００は、ガラスやプラスチック等から成るベース基板７１０と、当該ベース基板７１０上に配置された着色層またはカラーフィルタ層８６０と、当該カラーフィルタ層８６０上に配置されたＩＴＯやＩＺＯ等から成る対向電極７６０とを含んでいる。

カラーフィルタ層８６０はカラー表示用の赤、緑、青の３色のカラーフィルタから成り、表示領域８１０（図２等参照）内においては各画素Ｐ（後述の図９参照）に赤、緑、青のいずれかのカラーフィルタが設けられている。さらに、液晶パネル８００では、周辺領域８２０（図２等参照）内のサブ光センサ回路６３０Ｒ，６３０Ｇ，６３０Ｂの各光センサ用ＴＦＴ６３１に対向するように上記３色のカラーフィルタが設けられている。より具体的には、赤用のサブ光センサ回路６３０Ｒの光センサ用ＴＦＴ６３１に対向するように赤のカラーフィルタが配置されており、緑用のサブ光センサ回路６３０Ｇの光センサ用ＴＦＴ６３１に対向するように緑のカラーフィルタが配置されており、青用のサブ光センサ回路６３０Ｂの光センサ用ＴＦＴ６３１に対向するように青のカラーフィルタが配置されている。このように、液晶パネル８００では、光センサ回路６３０の光センサ用ＴＦＴ群６３１はカラーフィルタ層８６０と当該液晶パネル８００の平面視において重なっている。なお、カラーフィルタ層８６０における表示領域８１０内の部分および光センサ用ＴＦＴ群６３１に対向する部分はモノリシックに形成されている。

なお、ここでは上記３色のカラーフィルタから成るカラーフィルタ層８６０を例示するが、カラーフィルタ層８６０を４色以上のカラーフィルタで構成することも可能であり、その場合にはカラーフィルタの色数と同じ数のサブ光センサ回路を用いて光センサ回路６３０を構成すればよい。

両基板６００，７００は、ベース基板６１０，７１０が外向きになるように、換言すれば画素電極６６０と対向電極７６０とが向き合うように、対向配置されている。そして、両基板６００，７００の間のすき間に表示媒体としての液晶８５０が封入されている。

ここで、図９に液晶パネル８００を説明するための模式図を示す。図９に示すように、液晶パネル８００は、定方向に延在し当該定方向に直交する方向に並んだ複数のゲート線（走査線）ＬＧおよび複数の蓄積容量線ＬＣｓと、これらの配線ＬＧ，ＬＣｓに交差するように（ただし短絡していない）並んだ複数の表示信号線（ソース線）ＬＳとを含んでいる。なお、ゲート線ＬＧと蓄積容量線ＬＣｓは交互に並んでいる。これらの配線ＬＧ，ＬＳ，ＬＣｓは、上述の図８では図示を省略しているが、第１基板６００（図８参照）に設けられている。

ゲート線ＬＧと表示信号線ＬＳとによって表示領域８１０はマトリクス状に区画され、各区画が画素（サブ画素またはセル）Ｐに当たる。ゲート線ＬＧと表示信号線ＬＳとの各交点付近には各画素Ｐ用にアクティブ素子である表示用ＴＦＴ６２１が設けられており、当該ＴＦＴ６２１のゲート電極６２１ｇおよびソース電極６２１ｓ（図８参照）がゲート線ＬＧおよび表示信号線ＬＳにそれぞれ接続されている。これらの配線ＬＧ，ＬＳへの信号によって表示用ＴＦＴ６２１のスイッチング機能が制御され、画素Ｐごとに液晶８５０（図８参照）が駆動される（調光される）。図９において、表示用蓄積容量Ｃｓは蓄積容量線ＬＳと画素電極６６０（図８参照）との間に形成され、液晶容量Ｃｌｃは画素電極６６０と対向電極７６０（図８参照）との間に形成される。

なお、第１基板６００（図８参照）のうちでベース基板６１０と表示用ＴＦＴ６２１および付随する配線ＬＧ，ＬＳ，ＬＣｓ等とから成る構成は「ＴＦＴ基板」、「アレイ基板」、「アクティブマトリクス基板」等と呼ばれることもある。

各画素Ｐにはカラーフィルタ層８６０（図８参照）の赤、緑、青のいずれかのカラーフィルタが設けられ、近接する３色の画素Ｐの群がカラー表示のための単位画素ＰＵを成す。

上述の図８に対応した図１０に示すように、表示装置２０（図１等参照）においてバックライト５００は第２基板７００側に配置される（したがってバックライト５００、第２基板７００および第１基板６００がこの順序で配置されている）。なお、図面の煩雑化を避けるため、図１０では表示用ＴＦＴ６２１の図示を省略している。このとき、各画素Ｐ（図９参照）においては、バックライト５００からの出射光５００Ｌは、カラーフィルタ層８６０の所定色のカラーフィルタを通過して着色され（分光され）、表示光として、観察者１に到達する。

他方、各サブ光センサ回路６３０Ｒ，６３０Ｇ，６３０Ｂの各光センサ用ＴＦＴ６３１はカラーフィルタ層８６０の所定色のカラーフィルタに重なっているので、各画素Ｐと同様に、バックライト５００からの出射光５００Ｌは、所定色のカラーフィルタを通過して着色され（分光され）、光センサ用ＴＦＴ６３１に到達する。これにより、上記着色光５００Ｌが光センサ用ＴＦＴ６３１で受光される。光センサ回路６３０全体としてみれば、光センサ用ＴＦＴ群６３１とカラーフィルタ層８６０との重なりによってカラーセンサが構成され、光センサ用ＴＦＴ群６３１は上記着色光５１０Ｌの光強度をカラーフィルタの色ごとに測定することができる。

そして、既述のように光センサ群６３１による上記測定結果に基づいてバックライト制御回路９１０がバックライト５００の光源であるＬＥＤチップ５１１Ｒ，５１１Ｇ，５１１Ｂの発光強度をその発光色ごとに制御する。

このような表示装置２０によれば、光センサ用ＴＦＴ群６３１は、第１基板６００に設けられており、しかも薄膜トランジスタ構造の表示用ＴＦＴ６２１とモノリシックに形成されているので、ディスクリート部品である光センサモジュールを表示パネルに外付けした構成に比べて、表示装置２０において部品点数や実装コストを低減することができる。

さらに、光センサ群６３１がバックライト５００から出射されカラーフィルタ層８６０を成す赤、緑、青のカラーフィルタで着色された光５００Ｌの光強度を当該カラーフィルタの色ごとに測定するので、表示用とは分光透過率特性が違うカラーフィルタを用いた構成（例えば光センサモジュールを外付けする構成）と比べて、液晶パネル８００の表示光のホワイトバランスを厳密に調整することができる。

さらに、光センサ群６３１による測定結果に基づいてバックライト５００の光源であるＬＥＤチップ５１１Ｒ，５１１Ｇ，５１１Ｂの発光強度を発光色ごとに制御するので、ＬＥＤチップ５１１Ｒ，５１１Ｇ，５１１Ｂを多数配置した場合であっても、バックライト５００についてホワイトバランスや輝度（明るさ）の発光面内均一性を向上させることができる。しかも、バックライト５００の発光領域５００ＡごとにＬＥＤチップ５１１Ｒ，５１１Ｇ，５１１Ｂの発光強度を制御するので、当該輝度面内均一性向上効果は大きく、大面積のバックライト５００では顕著である。

ここで、バックライト５００の発光面全体を１つの発光領域５００Ａとして当該発光領域５００Ａに対して１つの光センサ群６３１を設ける構成も可能であるが、複数の発光領域５００Ａに分割して各発光領域５００Ａに光センサ群６３１を設けた上述の構成の方が、上述のＬＥＤチップ５１１の制御について複数の光センサ群６３１による測定結果を利用できるので、バックライト５００の輝度の面内均一性が高くなる。

これらの効果にかんがみれば、表示装置２０は、ＬＥＤチップ５１１の環境温度に対する経時変化や個体バラツキが大きい場合には特に有用である。

また、光センサ群６３１は、液晶パネル８００の周辺領域８２０内、すなわち表示領域８１０外に配置されているので、表示品位への影響（例えば画素の透過率（開口率）の低下）が無く、光センサ群６３１は画素Ｐとの関係においてサイズの制約を受けることがない。このため、光センサ群６３１を液晶パネル８００の表示領域８１０内に配置する場合に比べて、光センサ群６３１の面積を大きくすることができ、これにより高感度化を図ることができる。また、光センサ群６３１用の電極６３１ｇ，６３１ｓ，６３１ｄや検出回路９５０への配線を、表示領域８１０内の電極６２１ｇ，６２１ｓ，６２１ｄや配線ＬＧ，ＬＳ，ＬＣｓ等から独立して設計できるので、光センサ群６３１の駆動条件を最適化しやすい（駆動条件の設定の自由度が大きい）。

なお、図８および図１０には光センサ用ＴＦＴ６３１に対向する位置に画素電極６６０、液晶８５０および対向電極７６０が存在する構造を図示しているが、これらの要素６６０，８５０，７６０は光センサ用ＴＦＴ６３１が周辺領域８２０に設けられた上述の構造では当該ＴＦＴ６３１に対向する位置に設けなくてもかまわない。

図１１に、実施形態１の変形例に係る表示装置を説明するための斜視図を示す。図１１に示すように、上述の表示装置２０（図１および図２参照）において、エッジライト方式のバックライト５００に代えて、ＬＥＤによる直下ライト方式のバックライト５０１を適用することもでき、このような表示装置２０によっても上述の効果を得ることができる。

なお、直下ライト方式のバックライト５０１では多数のＬＥＤチップ５１１が所定方向に向けて（液晶パネル８００に向けて）光出射するように２次元的に配置されており、これにより平面発光する。このとき、例えば、赤色発光のＬＥＤチップ５１１Ｒの列、青色発光のＬＥＤチップ５１１Ｂの列および緑色発光のＬＥＤチップ５１１Ｇの列をこの順番で繰り返し並べることによって、上述の２次元配列が構成される。

＜実施形態２＞
図１２に、本発明の実施形態２に係る表示装置を説明するための斜視図を示す。図１２に示すように、既述の液晶パネル８００（図１および図２参照）に代えて、液晶パネル８０１を適用して表示装置２０（図１参照）を構成することもできる。当該液晶パネル８０１は、４つの光センサ回路６３０を表示領域８１０内に設けた点以外は、既述の液晶パネル８００と同様の構成を有している。液晶パネル８０１においても、バックライト５００の４つの発光領域５００Ａそれぞれに対して１つの光センサ回路６３０が設けられている。

次に、図１３に液晶パネル８０１を説明するための模式図を示す。図１３に示すように、光センサ回路６３０は単位画素ＰＵに対して設けられており、赤色の画素Ｐに赤色用のサブ光センサ回路６３０Ｒが併設され、青色の画素Ｐに青色用のサブ光センサ回路６３０Ｂが併設され、緑色の画素Ｐに緑色用のサブ光センサ回路６３０Ｇが併設されている。

図１３の例では、サブ光センサ回路６３０Ｒ，６３０Ｂ，６３０Ｇとして既述の蓄積方式の光センサ（図６参照）を利用しており、検出回路９５０（図６参照）のスイッチ９５３としてのＴＦＴも画素Ｐ内に設けられている。スイッチ９５３としての当該ＴＦＴを介してサブ光センサ回路６３０Ｒ，６３０Ｂ，６３０Ｇからの信号が検出線Ｌに出力される。スイッチ９５３としてのＴＦＴは、そのゲート電極がゲート線ＬＧに接続されており（詳細にはサブ光センサ回路６３０Ｒ，６３０Ｂ，６３０Ｇが属する画素Ｐの隣の画素Ｐを選択するためのゲート線ＬＧに接続されている）、表示用ＴＦＴ６２１と同じ周期でオン／オフされ、１フレーム間の光センサ用蓄積容量６３２の電荷量変化をフレーム毎に読み出す役割を果たしている。なお、スイッチ９５３対応のＴＦＴおよび検出線Ｌは第１基板６００（図８参照）に設けられており、検出線Ｌはサブ光センサ回路６３０Ｒ，６３０Ｂ，６３０Ｇが属する画素Ｐの近傍の表示信号線ＬＳに隣接して配置されている。

上述のように液晶パネル８０１では光センサ回路６３０を表示領域８１０内に配置しているが、かかる配置が表示品位へ与える影響をできるだけ小さく留める必要がある。このとき、画素Ｐ内でのサブ光センサ回路６３０Ｒ，６３０Ｂ，６３０Ｇの占有率が大きいとサブ光センサ回路併設画素Ｐは他の画素Ｐに比べて透過率（開口率）が低くなってしまうので、当該占有率は３０％以内に収めることが望ましい。また、サブ光センサ回路併設画素Ｐの透過率（開口率）が低くなることを前提に、あらかじめサブ光センサ回路併設画素Ｐが他の画素Ｐより明るめに表示できるよう画素Ｐへの表示信号に補正をかけておく等の画像処理による対応も望ましい。この結果、特定の画素Ｐにサブ光センサ６３０Ｒ，６３０Ｂ，６３０Ｇを併設したとしても，表示の均一性を保つことが可能である。

実施形態２に係る表示装置２０によれば、光センサ回路６３０が（したがって光センサ群６３１が）液晶パネル８０１の表示領域８１０内に配置されており、バックライト５００の発光面外縁から離れた位置に光センサ群６３１を配置することができるので、光センサ群６３１による測定部分の周辺環境をいずれの方向においても同等にすることができる。例えば光センサ群６３１を周辺領域８２０内でバックライト５００の発光面外縁に近接させた構造では、光センサ群６３１による測定部分付近において、発光面中心方向では明るく、その反対方向では暗くなる場合がある。これに対して、図１２に示すように光センサ回路６３０を発光領域５００Ａの中心付近に配置すれば、光センサ群６３１による測定部分の周辺はいずれの方向においても同等の明るさになるので、光強度を平均的な値として測定することができる。その結果、バックライト５００の輝度やホワイトバランスをより厳密に調整することができる。

このような光センサ群６３１の配置位置の相違による効果以外は、実施形態１に係る表示装置２０と同様の効果が得られる。

なお、既述のように光センサ用ＴＦＴ６３１が周辺領域８２０（図２等参照）に設けられた構造では当該ＴＦＴ６３１に対向する位置の画素電極６６０、液晶８５０および対向電極７６０は任意であるが、実施形態２に係る表示装置２０では光センサ回路６３０が画素Ｐ内に設けられているので、光センサ用ＴＦＴ６３１に対向する位置にも画素電極６６０、液晶８５０および対向電極７６０を設ける必要がある。

図１４に、実施形態２の変形例１に係る表示装置を説明するための斜視図を示す。図１４に示すように、液晶パネル８０１とＬＥＤによる直下ライト方式のバックライト５０１とを組み合わせて表示装置２０（図１参照）を構成してもよく、このような表示装置２０によっても上述の効果を得ることができる。

さらに、図１５に、実施形態２の変形例２に係る表示装置を説明するための斜視図を示す。上述の説明ではバックライト５００，５０１の発光領域全体を２×２の領域に分割する例を述べたが、図１５に示すように、直下ライト方式のバックライト５０１によれば、さらに多くの発光領域５０１Ａにマトリクス分割し、発光領域５０１Ａごとに発光状態を制御することが可能である。このような分割の場合、液晶パネル８０１において発光領域５０１Ａごとに１つの光センサ回路６３０が設けられる。発光領域５００Ａが多いほど、バックライト５００の輝度やホワイトバランスを、より細かく制御することできる。

図１６に当該変形例２に係る表示装置２０のブロック図を示す。図１６に示すように、各光センサ回路６３０からのセンサ信号Ｓ１は、センサ読み出しＬＳＩ（Large Scale Integration）８９０ａを介してバックライト制御回路９１０の検出回路９５０へ入力される。なお、センサ読み出しＬＳＩ８９０ａは、ゲートドライバＬＳＩ８９０ｇおよびソースドライバＬＳＩ８９０ｓとともに液晶パネル８０１の周辺領域８２０に設けられている。

＜実施形態１，２に共通の変形例＞
当該共通の変形例では、上述の実施形態１，２に係る表示装置２０に適用可能な液晶パネルを説明する。なお、本変形例に係る液晶パネルでは、表示用ＴＦＴ６２１の構造は既述の液晶パネル８００（図８参照）と同様なので、当該ＴＦＴ６２１についての図示および説明は省略する。

まず、図１７に、共通の変形例１に係る液晶パネル８０２を説明するための断面図を示す。図１７に示すように、液晶パネル８０２は、図１０の液晶パネル８００においてカラーフィルタ層８６０の配置を第１基板６００の側に変えた構造を有している。

詳細には、液晶パネル８０２の第１基板６０２は、ベース基板６１０と、当該ベース基板６１０上に配置された光センサ用ＴＦＴ６３１と、当該ＴＦＴ６３１に被さるように配置されたカラーフィルタ層８６０と、当該カラーフィルタ層８６０上に配置された層間絶縁膜６５０と、当該層間絶縁膜６５０上に配置された画素電極６６０とを含んでいる。このとき、カラーフィルタ層８６０は画素Ｐ（図９参照）に対してのみならず光センサ用ＴＦＴ６３１上にもモノリシックに形成されており、より具体的には、赤用、緑用および青用の光センサ用ＴＦＴ６３１上にカラーフィルタ層８６０の赤、緑および青のカラーフィルタがそれぞれ配置されている。すなわち、カラーフィルタ層８６０と光センサ用ＴＦＴ群６３１とは液晶パネル８０２の平面視において重なっている。

他方、液晶パネル８０２の第２基板７０２は、ベース基板７１０と、当該ベース基板７１０上に配置された対向電極７６０とを含んでいる。

両基板６０２，７０２はベース基板６１０，７１０が外向きになるように対面させて配置されており、両基板６０２，７０２の間のすき間に液晶８５０が封入されている。そして、表示装置２０（図１等参照）において第２基板７０２の側にバックライト５００が配置される（したがってバックライト５００、第２基板７０２および第１基板６０２がこの順序で配置されている）。

液晶パネル８０２によれば、図１７に示すように、各画素Ｐ（図９等参照）においては、バックライト５００からの出射光５００Ｌは、カラーフィルタ層８６０を通過し着色され（分光され）、表示光として、観察者１に到達する。他方、上述のようにカラーフィルタ層８６０は光センサ用ＴＦＴ６３１上に設けられているので（ＴＦＴ６３１に重なっているので）、バックライト５００からの出射光５００Ｌは、各画素Ｐと同様に、カラーフィルタ８６０を通過し着色され（分光され）、光センサ用ＴＦＴ６３１に到達する。すなわち、液晶パネル８０２の構造によっても、光センサ用ＴＦＴ群６３１とカラーフィルタ層８６０との重なりによってカラーセンサを構成することができる。

次に、図１８に、共通の変形例２に係る液晶パネル８０３を説明するための断面図を示す。図１８に示すように、液晶パネル８０３は、図１０の液晶パネル８００において第２基板７００に遮光膜７３０および反射部材としての反射膜８７０を追加した構造を有している。なお、液晶パネル８０３は図１０の液晶パネル８００と同様の第１基板６００を有している。

液晶パネル８０３の第２基板７０３において、上述の遮光膜７３０および反射膜８７０は、ベース基板７１０上にこの順序で積層されており、光センサ用ＴＦＴ６３１が対向する位置およびその付近に配置されている。反射膜８７０はアルミニウム（Ａｌ）やクロム（Ｃｒ）等から成る。そして、当該両膜７３０，８７０に被さるようにカラーフィルタ層８６０が配置されており、当該カラーフィルタ層８６０上に対向電極７６０が配置されている。このとき、カラーフィルタ層８６０は画素Ｐ（図９参照）に対してのみならず光センサ用ＴＦＴ６３１に対向する位置にもモノリシックに形成されており、より具体的には、赤用、緑用および青用の光センサ用ＴＦＴ６３１に対向する位置にカラーフィルタ層８６０の赤、緑および青のカラーフィルタがそれぞれ配置されている。すなわち、カラーフィルタ層８６０と光センサ用ＴＦＴ群６３１とは液晶パネル８０３の平面視において重なっている。

両基板６００，７０３はベース基板６１０，７１０が外向きになるように対面させて配置されており、両基板６００，７０３の間のすき間に液晶８５０が封入されている。そして、表示装置２０（図１等参照）において第１基板６００の側にバックライト５００が配置される（したがってバックライト５００、第１基板６００および第２基板７０３がこの順序で配置されている）。

液晶パネル８０３によれば、図１８に示すように、各画素Ｐ（図９等参照）においては、バックライト５００からの出射光５００Ｌは、カラーフィルタ層８６０を通過し着色され（分光され）、表示光として、観察者１に到達する。他方、上述のように反射膜８７０が光センサ用ＴＦＴ６３１に対向する位置およびその付近に配置されているので、バックライト５００からの出射光５００Ｌは、反射膜８７０で反射して、光センサ用ＴＦＴ６３１に到達する。このとき、光５００Ｌは反射前後でカラーフィルタ８６０中を進行し着色され（分光され）光センサ用ＴＦＴ６３１に到達し、光センサ用ＴＦＴ６３１で受光される。すなわち、液晶パネル８０３の構造によれば、光センサ用ＴＦＴ群６３１とカラーフィルタ層８６０と反射膜８７０とによってカラーセンサを構成することができる。なお、バックライト５００からの光５００Ｌを光センサ用ＴＦＴ６３１へ向けて反射させうる限り、反射膜８７０の配置範囲や形状等は図１８の例示に限定されるものではない。

さらに、図１９に、共通の変形例３に係る液晶パネル８０４を説明するための断面図を示す。図１９に示すように、液晶パネル８０４は、上述の図１７の液晶パネル８０２において第１基板６０２に反射膜８７０を追加した構造を有している。なお、液晶パネル８０４は図１７の液晶パネル８０２と同様の第２基板７０２を有している。

液晶パネル８０４の第１基板６０４において、上記反射膜８７０は、層間絶縁膜６５０上に、光センサ用ＴＦＴ６３１が対向する位置およびその付近に配置されている。なお、図１９の例では、反射膜８７０の配置により、層間絶縁膜６５０上に配置されている画素電極６６０のパターンが図１７の第１基板６０２とは異なっている。

両基板６０４，７０２はベース基板６１０，７１０が外向きになるように対面させて配置されており、両基板６０４，７０２の間のすき間に液晶８５０が封入されている。そして、表示装置２０（図１等参照）において第１基板６０４の側にバックライト５００が配置される（したがってバックライト５００、第１基板６０４および第２基板７０２がこの順序で配置されている）。

液晶パネル８０４によれば、図１９に示すように、各画素Ｐ（図９等参照）においては、バックライト５００からの出射光５００Ｌは、カラーフィルタ層８６０を通過し着色され（分光され）、表示光として、観察者１に到達する。他方、上述のように反射膜８７０が光センサ用ＴＦＴ６３１に対向する位置およびその付近に配置されているので、バックライト５００からの出射光５００Ｌは、反射膜８７０で反射して、光センサ用ＴＦＴ６３１に到達する。つまり、上述の図１８の液晶パネル８０３と同様に、光センサ用ＴＦＴ群６３１とカラーフィルタ層８６０と反射膜８７０とによってカラーセンサを構成することができる。

ここで、上述の共通の変形例１〜３の液晶パネル８０２〜８０４において光センサ回路６３０すなわち光センサ群６３１は周辺領域８２０と表示領域８１０とのいずれに設けることも可能である。このとき、既述のように、光センサ用ＴＦＴ６３１を周辺領域８２０（図２等参照）に設けた構造では当該ＴＦＴ６３１に対向する位置の画素電極６６０、液晶８５０および対向電極７６０は任意であるが、表示領域８１０（図２等参照）に設けた構造では光センサ用ＴＦＴ６３１に対向する位置にも画素電極６６０、液晶８５０および対向電極７６０を設ける必要がある。

なお、液晶パネル８００〜８０２のように第１基板６００，６０２（図１０および図１７参照）が観測者１の側に配置される構造では、第１基板６００，６０２内の配線ＬＧ，ＬＳ，ＬＣｓ，Ｌ（図９および図１３参照）が観察者１から見える状況となる。これらの配線ＬＧ，ＬＳ，ＬＣｓ，Ｌは通常アルミニウム等の金属材料から成るので、配線ＬＧ，ＬＳ，ＬＣｓ，Ｌによる外光の表面反射が大きく、その結果、表示コントラストや表示品位が低下する場合がある。このような場合、第１基板６００，６０２の観察者１の側に円偏光板（直線偏光板＋位相差板）を配置することが望ましく、液晶パネルの表裏面に設ける一対の偏光板に円偏光を用いれば良い。これにより、配線ＬＧ，ＬＳ，ＬＣｓ，Ｌによる反射光が円偏光板によって遮光されるので、上述の表面反射に伴う表示性能の低下を抑えることができる。

また、周辺領域８２０内に光センサ用ＴＦＴ６３１およびこれに付随する配線等を配置する場合、表示面を成す側の基板６００，６０２，７０３，７０２（図１０、図１７、図１８および図１９参照）の周辺領域８２０内において光センサ用ＴＦＴ６３１等よりも表示面側に遮光膜（いわゆる額縁ブラックマトリクス）を設ければ、光センサ用ＴＦＴ６３１等による外光の反射を回避することができる。

＜実施形態３＞
さて、特許文献２や特許文献３には、バックライトをＮ×Ｍの複数の発光領域（照明領域）に分割し、発光領域ごとに映像情報に基づいて最適輝度を算出し、発光領域ごとにバックライトの輝度制御と映像信号の画像処理とを行う（以下「画面分割アクティブバックライト駆動」または「空間アクティブバックライト駆動」と呼ぶことにする）表示装置が開示されている。このとき、表示装置は、入力された映像信号の輝度情報に基づきバックライトの輝度を分割された発光領域ごとに制御する制御回路を含んでいる。

画面分割アクティブバックライト駆動によれば、分割された画像の入力映像情報に基づき、それに対応するバックライトの発光領域における発光輝度を適宜変化させることによって、通常よりダイナミックレンジの高い映像表示が可能である。また、入力映像情報が暗画像である場合にはバックライトを減光させる（その分、映像信号を明るくして表示輝度を補償する）表示が可能なので、表示装置の低消費電力化も実現できる。

このような画面分割アクティブバックライト駆動では、バックライトをＮ×Ｍの複数の発光領域に分けて個別に駆動することから、この発光領域ごとにバックライトの輝度やホワイトバランスの補正（キャリブレーション）を行うことができれば非常に有用である。

そこで、実施形態３では、画面分割アクティブバックライト駆動に上述の実施形態１，２等に係る技術を適用し、これにより画面分割アクティブバックライト駆動の表示に対してバックライトの輝度やホワイトバランスを発光領域ごとに補正しうる表示装置を説明する。

図２０に実施形態３に係る表示装置２１を説明するためのブロック図を示す。図２０の表示装置２１は、液晶パネル８００と、バックライト５００と、制御駆動装置９０１とを含んでいる。なお、液晶パネル８００に代えて液晶パネル８０１等を適用することも可能であるし、また、バックライト５００に代えてバックライト５０１を適用することも可能である。

制御駆動装置９０１は、バックライト制御回路９２０と、フレームメモリ９９１と、階調変換回路９９２と、バックライト輝度データ保持部９９３と、階調補正回路９９４と、階調補正用ルックアップテーブル９９５とを含んでいる。なお、図中では「ルックアップテーブル」を「ＬＵＴ」と表記している。そして、バックライト制御回路９２０は、既述の検出回路９５０、輝度・色座標設定データ保持部９１２およびＬＥＤドライバ９１３と、カラーコントローラ９２１と、画像輝度演算回路９２５と、画像輝度データ保持部９２６とを含んでいる。このような構成下、表示装置２１は次のように動作する。

まず、入力映像信号（ＲＧＢ入力画像信号）ＳＩＮは、一旦フレームメモリ９９１に蓄積され、画像輝度演算回路９２５へ読み出される。ここで、表示装置２１では、表示領域８１０（図２参照）はバックライト５００の分割された４つの発光領域５００Ａ（図２参照）を当該表示領域８１０へ投影した４つの領域に分割して把握され、表示画像も表示領域８１０の上記４つの分割領域上で表示される４つの画像に分割して把握される。そこで、画像輝度演算回路９２５は、バックライト５００の各発光領域５００Ａに対応する分割画像ごとに画像情報を読み出す。そして、画像輝度演算回路９２５は、各分割画像の輝度値（平均輝度（ＡＰＬ））を算出し、算出した画像輝度データ（画像輝度情報）を分割画像ごとに画像輝度データ保持部９２６へ格納する。

カラーコントローラ９２１は、画像輝度データ保持部９２６内に格納された画像輝度データ（画像輝度情報）と、既述と同様にして検出回路９５０を介して受信した光センサ回路６３０（図２参照）からのセンサ信号Ｓ１と、の双方に基づいて、バックライト５００の各発光領域５００Ａに必要な輝度レベルを算出する。その後、カラーコントローラ９２１は、算出した各発光領域５００Ａの輝度データ（輝度情報）をバックライト輝度データ保持部９９３へ格納するとともに、ＬＥＤドライバ９１３へ送信する。

ＬＥＤドライバ９１３は、既述と同様にして、バックライト５００のＬＥＤチップ５１１の発光強度を、受信した各発光領域５００Ａの輝度データに基づいて、発光領域５００ＡごとにかつＬＥＤチップ５１１の発光色ごとに制御する。

他方、フレームメモリ９９１に蓄積された映像信号（ＲＧＢ入力画像信号）ＳＩＮは、階調変換回路９９２によって、液晶パネル８００の単位画素ＰＵ（図９参照）ごとに順次、読み出される。そして、当該階調変換回路９９２は、バックライト輝度データ保持部９９３を参照し、対象の単位画素ＰＵが対向する発光領域５００Ａの輝度データに基づいて、上述の読み出した信号（データ）の階調を変換（変調）し、階調補正回路９９４へ送信する。

階調補正回路９９４は、バックライト輝度データ保持部９９３および階調補正用ルックアップテーブル９９５を参照して、上述の階調変換された信号の階調を補正してソースドライバＬＳＩ８９０ｓへ出力する。このとき、かかる階調補正は対象の単位画素ＰＵが対向する発光領域５００Ａのみならず当該発光領域５００Ａの周辺の発光領域５００Ａのバックライト輝度データにも基づいて行い、上述の対象の単位画素ＰＵが対向する発光領域５００Ａおよび上述の周辺の発光領域５００Ａの各バックライト輝度データと補正データ（例えば補正量）とが関連付けられて階調補正用ルックアップテーブル９９５に記述されている。

このように、表示装置２１によれば、入力された映像信号ＳＩＮに基づいてバックライト５００の輝度を発光領域５００Ａごとに制御するので、画面全体のうち、明るい画像情報を多く含むような表示部分に対してはバックライト５００の輝度を高くすることができ、逆に暗い画像情報を多く含むような表示部分に対してはバックライト５００の輝度を低くすることができ、その結果、画面全体のダイナミックレンジを拡大することができる。

ところで、バックライト５００の輝度を発光領域５００Ａごとに変化させる場合に、入力映像信号ＳＩＮをそのままの階調で液晶パネル８００に供給すると、表示画像の輝度が各発光領域５００Ａ間でずれてしまう。しかし、上述のように表示装置２１では対象の単位画素ＰＵが対向する発光領域５００Ａのみならず当該発光領域５００Ａの周辺の発光領域５００Ａのバックライト輝度データにも基づいて入力映像信号ＳＩＮを階調補正するので、各発光領域５００Ａの輝度に応じて変換された適正な階調によって、各発光領域５００Ａ間で表示画像の輝度にずれのない適正な画像を得ることができる。このように、表示装置２１では、画面内に大きな輝度傾斜があるような画像に対しても、広いダイナミックレンジを有し、コントラストの高い、高品位の適正な画像を表示することが可能である。

さらに、表示装置２１では画面分割アクティブバックライト駆動と実施形態１，２等のバックライトの制御とが組み合わされているので、表示領域８１０の分割領域ごとにバックライト５００の輝度（明るさ）およびホワイトバランスを補正することができる。したがって、入力映像信号ＳＩＮに基づく画面分割アクティブバックライト駆動による表示をより忠実に行うことができるし、ＬＥＤチップ５１１の経時変化の度合いが分割領域ごとにすなわちバックライト５００の発光領域５００Ａごとに異なっても、分割状態（分割区画）を目立ちにくくすることができる。

さて、以上の説明では表示装置２０，２１として液晶表示装置を例示したが、バックライト５００を利用する表示パネルであれば、液晶８５０に代えて表示媒体として電気泳動媒体等を用いた表示パネルを表示装置２０，２１に適用することも可能である。

は、本発明の実施形態１に係る表示装置を説明するための模式図である。は、本発明の実施形態１に係る表示装置を説明するための斜視図である。は、本発明の実施形態１に係る表示装置のＬＥＤアレイを説明するための拡大斜視図である。は、図２中の一点鎖線で囲んだ部分４の拡大図である。は、本発明の実施形態１に係る表示装置を説明するためのブロック図である。は、本発明の実施形態１に係る表示装置の光センサ回路の一例を説明するための回路図である。は、本発明の実施形態１に係る表示装置の光センサ回路の他の一例を説明するための回路図である。は、本発明の実施形態１に係る表示装置の液晶パネルを説明するための断面図である。は、本発明の実施形態１に係る表示装置の液晶パネルを説明するための模式図である。は、本発明の実施形態１に係る表示装置を説明するための断面図である。は、本発明の実施形態１の変形例に係る表示装置を説明するための斜視図である。は、本発明の実施形態２に係る表示装置を説明するための斜視図である。は、本発明の実施形態２に係る表示装置の液晶パネルを説明するための模式図である。は、本発明の実施形態２の変形例１に係る表示装置を説明するための斜視図である。は、本発明の実施形態２の変形例２に係る表示装置を説明するための斜視図である。は、本発明の実施形態２の変形例２に係る表示装置を説明するためのブロック図である。は、本発明の実施形態１，２に共通の変形例１に係る液晶パネルを説明するための断面図である。は、本発明の実施形態１，２に共通の変形例２に係る液晶パネルを説明するための断面図である。は、本発明の実施形態１，２に共通の変形例３に係る液晶パネルを説明するための断面図である。は、本発明の実施形態３に係る表示装置を説明するためのブロック図である。は、冷陰極管の発光スペクトル図である。は、ＬＥＤの発光強度の温度依存性を示す図である。は、非特許文献１に開示されるカラーセンサモジュールを用いたフィードバック制御の構成図である。

符号の説明

２０，２１表示装置
５００，５０１バックライト
５００Ａ，５０１Ａ発光領域
５００Ｌ光
５１１，５１１Ｒ，５１１Ｇ，５１１ＢＬＥＤチップ（光源）
６００，６０２，６０４第１基板
６２１表示用ＴＦＴ（表示用スイッチング素子）
６３１光センサ用ＴＦＴ（群）（光センサ（群））
７００，７０２，７０３第２基板
８００〜８０４液晶パネル（表示パネル）
８１０表示領域
８６０カラーフィルタ層
８７０反射膜（反射部材）
９１０，９２０バックライト制御回路（制御回路）
ＳＩＮ入力映像信号

Claims

表示パネルと、
前記表示パネルへ光照射可能に配置されており、複数色の光源を含んで成る、バックライトと、
前記バックライトを制御する制御回路と、を備え、
前記表示パネルは、
薄膜トランジスタ構造の表示用スイッチング素子および前記表示用スイッチング素子とモノリシックに形成された少なくとも１つの光センサ群を有する第１基板と、
前記第１基板に対向して配置された第２基板と、
前記第１基板と前記第２基板とのいずれかに設けられた、表示用の複数色のカラーフィルタから成る、カラーフィルタ層と、を含み、
前記少なくとも１つの光センサ群は前記表示パネルの表示領域内であって前記バックライトの発光面外縁から離れた中央付近の位置に配置され、前記少なくとも１つの光センサ群は、前記バックライトから出射され前記カラーフィルタ層で着色された光の光強度を前記複数色のカラーフィルタの色ごとに測定可能に構成されており、
前記制御回路は、前記少なくとも１つの光センサ群による測定結果に基づいて、前記複数色の光源の発光強度を発光色ごとに制御し、
前記少なくとも一つの光センサ群が設けられた画素が他の画素よりも明るめに表示できるように画素への表示信号に補正をかけることを特徴とする表示装置。
前記少なくとも１つの光センサ群は複数の光センサ群から成ることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
前記複数の光センサ群は、前記バックライトの複数の発光領域の光強度を測定可能に前記発光領域の中心付近に配置されており、
前記制御回路は、前記バックライトの発光領域ごとに、当該発光領域に対応の光センサ群による測定結果に基づいて、前記複数色の光源の前記発光強度を前記発光色ごとに制御することを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
前記制御回路は、前記複数の光センサ群による前記測定結果のみならず、入力映像信号の輝度情報にも基づいて、前記バックライトの前記発光領域ごとに、前記複数色の光源の前記発光強度を前記発光色ごとに制御することを特徴とする請求項３に記載の表示装置。
前記バックライト、前記第２基板および前記第１基板がこの順序で配置されており、
前記少なくとも１つの光センサ群は、前記表示パネルの平面視において前記カラーフィルタ層に重なっていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の表示装置。
前記バックライト、前記第１基板および前記第２基板がこの順序で配置されており、
前記表示パネルは、
前記カラーフィルタ層で着色された前記光を前記少なくとも１つの光センサ群へ向けて反射するように設けられた、反射部材をさらに含むことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の表示装置。