JP2007279100A

JP2007279100A - 表示装置

Info

Publication number: JP2007279100A
Application number: JP2006101632A
Authority: JP
Inventors: Toshihiko Tanaka; 俊彦田中; Takashi Kunimori; 隆志國森; Hiroshi Sano; 寛佐野; Masanori Yasumori; 正憲安森
Original assignee: Epson Imaging Devices Corp
Current assignee: Epson Imaging Devices Corp
Priority date: 2006-04-03
Filing date: 2006-04-03
Publication date: 2007-10-25

Abstract

【課題】表示パネルに組み込んだ光検知部が明所及び暗所に関わらず高感度の光検知をす
ることができ、良好な照光手段の制御ができる表示装置を提供すること。
【解決手段】表示パネルと、照光手段と、外光を検知するＴＦＴ光センサと所定の基準電
圧が充電され光センサの漏れ電流によって充電電圧が降下する第１コンデンサＣｗとを備
える光検知部ＬＳ１と、第１コンデンサに充電されている充電電圧を読み取る光センサ読
み取り部Ｒｅ１と、光センサ読み取り部の出力値により照光手段を制御する制御手段１Ａ
と、を備えた表示装置１において、光検知部は、ＴＦＴ光センサのゲート電極Ｇ_Ｌにゲー
ト電圧ＧＶとして所定の逆バイアス電圧を印加し、第１コンデンサＣｗの充電電圧を光セ
ンサ読み取り部で読み取り、光センサ読み取り部はこの読み取り値に応じて前記ゲート電
圧ＧＶを変更する。
【選択図】図６

Description

本発明は、表示装置に係り、特にバックライトやフロントライト等の光源を有する表示
装置において、外光の明るさに応じて自動的に光源の明るさを変えることができる表示装
置に関するものである。

近年、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。特に、携帯型のものは、消費電力を減少させるために、透過型液晶表示装
置のようなバックライトないしはサイドライト（以下、両者を纏めて「バックライト等」
という）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、外光を光源として用いるので暗い室内などでは見え難くなってしまう
ために、フロントライトを使用したもの（例えば、下記特許文献１参照）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（例えば、下
記特許文献２参照）。

例えば、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
トライトを点灯して画像を表示し、明るい場所ではフロントライトを点灯することなく外
光を利用して画像を表示することができるので、常時フロントライトを点灯する必要がな
く、消費電力を大幅に削減することができる。また、半透過型液晶表示装置は、一つの画
素内に透明電極を備えた透過部と反射電極を備えた反射部を有しており、暗い場所におい
てはバックライト等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外光を利用して画像を表示し
ているため、この場合も常時バックライト等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。

このような反射型液晶表示装置や半透過型液晶表示装置においては、外光の強さにより
液晶表示画面の見えやすさが異なる。このため、エンドユーザは、液晶表示画面を見やす
くするために、外光の強さに応じてバックライト等ないしはフロントライトを点灯すべき
レベルであるか否かを自ら判断してバックライト等ないしはフロントライトを点灯、減灯
ないしは消灯するという煩雑な操作を行う必要があった。更に、外光の明るさが十分であ
る時にも、不必要にバックライト等ないしはフロントライトを点灯してしまう場合もあり
、このような場合には、無駄な消費電力が増大するため、携帯電話機等の携帯型の機器に
おいては電池の消耗が早くなるという問題点が顕在する。

このような問題点に対処するために、液晶表示装置に光センサを設けて、この光センサ
によって外光の明暗を検知し、光センサの検知結果に基づいてバックライト等のオン／オ
フを制御する技術が開発されている（例えば、下記特許文献３〜５参照）。

例えば、下記特許文献３に記載された液晶表示装置は、液晶表示パネルの基板上に光セ
ンサを有する光検知部を配置したもので、光センサとして薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を
用い、このＴＦＴを液晶表示パネルのＴＦＴと同時に基板上に作成し、このＴＦＴ光セン
サの漏れ電流を検知することにより、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ものである。また、下記特許文献４の液晶表示装置は、光センサ
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ものである。更に、下記特許文献５のも
のは、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
センサと兼用し、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ものである。
特開２００２−１３１７４２号公報（特許請求の範囲、図１〜図３）特開２００１−３５０１５８号公報（特許請求の範囲、図４）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）

ところで、上記特許文献３の液晶表示装置に搭載されるＴＦＴ光センサは、図１０に示
すように、光が当たっていないときは、ゲートオフ領域で僅かな暗電流（いわゆる漏れ電
流）が流れるが、光が当たるとその光の強さ（明るさ）に応じてこの暗電流が大きくなる
という光リーク特性をもっている。このような特性をもつＴＦＴ光センサは、例えば、図
１１に示すような検知回路に組み込まれて使用される。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り、図１１はＴＦＴ光センサを使用した検知回路図で
あり、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。これらの図で示した特性及び回路は何れも公知の
ものである。

検知回路は、図１１に示すように、ＴＦＴ光センサのドレイン電極Ｄ_Ｌとソース電極Ｓ
_Ｌ間にコンデンサＣが並列接続され、ソース電極Ｓ_ＬとコンデンサＣの一方の端子がスイ
ッチ素子ＳＷを介して基準電圧源に接続され、ドレイン電極Ｄ_Ｌ及びコンデンサＣの他方
の端子が接地された構成を有している。

この検知回路の動作は、先ず、ＴＦＴ光センサのゲート電極Ｇ_Ｌに一定の逆バイアス電
圧（例えば−１０Ｖ）を印加しておき、基準電圧Ｖｓ（例えば＋２Ｖ）をスイッチ素子Ｓ
ＷをオンしてコンデンサＣに印加し、所定時間後にこのスイッチ素子ＳＷをオフしてコン
デンサＣに基準電圧を充電する。そして、所定時間経過後にコンデンサＣ両端の電圧を測
定すると、この電圧はＴＦＴ光センサの周囲の明るさに応じた大きさの暗電流、すなわち
図１０に示すように、明所では大きな暗電流、暗所では小さい暗電流が流れて、これらの
暗電流により、図１２に示すように、時間とともに低下するソース電圧、すなわち放電電
圧が得られる。したがって、スイッチ素子ＳＷをオフにしてから所定時間ｔ_０後にコンデ
ンサＣの放電電圧を測定すれば、その電圧とＴＦＴ光センサの周囲の明るさとの間に反比
例関係が成立っているので、この関係からＴＦＴ光センサの周囲の明るさを求めることが
できる。

しかしながら、この検知回路では、周囲の明暗によって光検知の感度が左右されるとい
う課題がある。以下、この課題について説明する。なお、図１３、図１４は、光センサへ
の充電電圧と読み出し時間、すなわち検出時間との関係を示した光照射時の放電曲線、す
なわち光リーク特性を示したものである。

この光リーク特性によれば、暗所、例えば３０〜３００_ＬＸの低照度領域においては、
図１３に示すように、コンデンサの放電量が少ないので、所定時間経った時点での放電電
圧の差が極めて小さくこの領域における電圧差を検知することが極めて難しい。この課題
は、コンデンサ容量を小さくして放電速度を速くすれば改善されるが、そうすると、明所
、例えば３０００〜１００００_ＬＸの高照度領域における光リーク特性は、図１４に示す
ように、上記と同じ時間経った時点での放電電圧の差が極めて小さくなるのでこの領域に
おける電圧差の検知が難しくなる。

したがって、このような検知回路では、明所での感度を上げようとすると暗所の感度が
低下し、反対に暗所での感度を上げようとすると明所の感度が低下しまい、結局、これら
はトレードオフの関係となって明暗によって検知感度が左右されてしまうことになる。

そこで、この課題を解決すべく検討を行った結果、光センサとしてＴＦＴを使用した場
合、図１０の電圧−電流曲線から分かるように、ゲート電圧の上昇に伴ってその漏れ電流
量が増大する点に着目し、光センサに照射される光の照度に応じてゲート電圧を変更する
ことにより、より高感度の光検知が実現できることを見出し、本発明を完成させるに到っ
たものである。

本発明はこのような従来技術が抱える課題を解決するためになされたもので、本発明の
目的は、明所及び暗所における光検知の感度を高めて外光の明暗に左右されず良好な光源
の制御ができる表示装置を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、明所及び暗所での高感度の検知を可能にして、予め定めた
所定の明るさでバックライト等を自動的にオン／オフ制御できるようにするとともに、エ
ンドユーザが任意の周囲の明るさでバックライト等を自動的にオン／オフできるように設
定することができるようにした表示装置を提供することにある。

本発明の上記目的は以下の構成により達成し得る。すなわち、請求項１に記載の表示装
置の発明は、アクティブマトリクス基板を有する表示パネルと、前記表示パネルを照光す
る照光手段と、外光を検知する光センサと、所定の基準電圧が充電されるとともに前記光
センサの漏れ電流によって充電された電圧が降下する第１コンデンサとを備える光検知部
と、前記第１コンデンサに充電されている充電電圧を所定の読み取り時間で読み取る光セ
ンサ読み取り部と、前記光センサ読み取り部の出力値により前記照光手段を制御する制御
手段と、を備えた表示装置において、
前記光検知部は、前記光センサとして薄膜トランジスタを用い、該薄膜トランジスタの
ソース・ドレイン電極間に前記第１コンデンサを接続し、該第１コンデンサの一方の端子
側をスイッチ素子を介して基準電圧源に、他方の端子側はコモン電極に接続し、前記薄膜
トランジスタのゲート電極には前記コモン電極に印加される電圧よりも逆バイアス電圧と
なる所定のゲート電圧を印加し、前記スイッチ素子を前記コモン電極に印加される電圧に
同期して短時間作動させることにより前記基準電圧源からの前記基準電圧を前記第１コン
デンサに印加して充電し、前記所定の読み取り時間後に前記光センサ読み取り部で前記第
１コンデンサの充電電圧を読み取る際に、該光センサ読み取り部は、前記第１コンデンサ
の充電電圧の電圧降下量に応じて前記ゲート電圧を変更することを特徴とする。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の表示装置において、前記光センサ読
み取り部には所定の明基準値及び所定の暗基準値がそれぞれ設定されており、前記読み取
り時間で読み取った充電電圧が前記明基準値以下のときは前記ゲート電圧ｖを該ゲート電
圧ｖよりも低いゲート電圧ｖ'に変更し、前記読み取り時間で読み取った充電電圧が前記
暗準値以上のときは前記ゲート電圧ｖを該ゲート電圧ｖよりも高いゲート電圧ｖ"に変更
し、前記読み取り時間で読み取った充電電圧が前記暗基準値以下かつ前記明基準値以上の
ときは前記出力値として採用することを特徴とする。

また、請求項３に記載の発明は、請求項１〜２の何れかに記載の表示装置において、前
記明基準値は前記基準電圧の実質的に１０％に相当する電圧値であり、前記暗基準値は前
記基準電圧の実質的に９０％に相当する電圧であることを特徴とする。

また、請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の何れかに記載の表示装置において、前
記ゲート電圧の変更範囲は負電圧であることを特徴とする。

また、請求項５に記載の発明は、請求項１〜４の何れかに記載の表示装置において、前
記ゲート電圧ｖ'は、前記充電電圧が前記明基準値以上となるまで段階的に低くし、前記
ゲート電圧ｖ"は前記充電電圧が前記暗基準値以下となるまで段階的に高くすることを特
徴とする。

また、請求項６に記載の発明は、請求項１〜５の何れかに記載の表示装置において、前
記光センサ読み取り部は、前記読み取った充電電圧が前記明基準値以下あるいは前記暗基
準値以上である場合には、該読み取った充電電圧に基づく出力を行わないことを特徴とす
る。

また、請求項７に記載の発明は、請求項１〜６の何れかに記載の表示装置において、前
記光センサ読み取り部は、前記第１コンデンサの充電電圧を所定周期で移し換えて充電す
る第２コンデンサを設け、該第２コンデンサに充電された充電電圧を読み取り値として読
み取ることを特徴とする。

また、請求項８に記載の発明は、請求項１〜７の何れかに記載の表示装置において、前
記制御手段は、閾値記憶部及び比較部を有し、通常動作モード時には、前記光検知部の出
力と前記閾値記憶部に格納されている閾値を前記比較部にて比較し、この比較結果に基づ
いて前記照明手段のオン／オフ制御を行い、初期設定モード時には、前記光センサに基準
となる光を照射しつつ、前記光検知部の出力を前記閾値記憶部に格納するようにしたこと
を特徴とする。

また、請求項９に記載の発明は、請求項１〜８の何れかに記載の表示装置において、前
記照光手段は、バックライト又はサイドライトであり、前記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。

また、請求項１０に記載の発明は、請求項１〜８の何れかに記載の表示装置において、
前記照光手段は、フロントライトであり、前記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。

本発明は上記のような構成を備えることにより以下に述べるような優れた効果を奏する
。すなわち、請求項１の発明によれば、光検知部は、その薄膜トランジスタからなる光セ
ンサのゲート電極に所定の逆バイアス電圧となるゲート電圧を印加して、光センサの漏れ
電流に応じて降下する第１コンデンサの充電電圧値を光センサ読み取り部で読み取り、こ
の読み取り値に基づいて光センサのゲート電圧を変更するようになしたので、広い照度範
囲においても高精度な光検知を実現することができる。

請求項２の発明によれば、充電電圧を所定の明基準値及び暗基準値と比較し、明基準値
以下のときはゲート電圧を小さくし、暗基準値以上のときはゲート電圧を大きくして再度
読み取りを実行し、明基準値以上かつ暗基準値以下のときは光センサ読み取り部の出力値
として採用することにより、広い照度範囲においてより正確に高精度の光検知が可能にな
る。

請求項３の発明によれば、暗基準値を基準電圧の１０％、明基準値を基準電圧の９０％
とすることでノイズ等の影響を受けない安定した領域で光検知を行うことができる。

請求項４の発明によれば、ゲート電極は常に負電圧とし、さらに詳しくは−１０Ｖ〜０
Ｖ程度とすると好ましい。

請求項５の発明によれば、光センサ読み取り部で明基準値以上かつ暗基準値以下を満た
すまで、段階的にゲート電圧を変更しながら読み取りを継続することにより、明所及び暗
所における光感知が確実になる。

請求項６の発明によれば、読み取った充電電圧が明基準値以下あるいは暗基準値以上で
ある場合にはこの読み取り値を不採用として制御手段への出力を行わないこととしたので
、正確に光検知が行われた出力値のみによって照光手段を制御でき、より高精度な制御を
行うことができる。

請求項７の発明によれば、第１コンデンサの充電電圧を所定周期で第２コンデンサに移
し換えて充電し、この第２コンデンサに充電電圧の電圧降下値を読み取るので、例えば所
定の検知期間に周囲の光量が瞬間的に変動あるいはノイズが侵入したような場合でも、所
定期間を超えた長い期間で積分した電圧を読み取り出力することにより、このような微小
変動を吸収できるので、誤動作がなくなり、精度よく安定した外光の検出を行うことがで
きる。

請求項８の発明によれば、光センサに特性のバラツキがあっても、初期設定モード時に
基準となる光を照射することにより校正されているので、正確に予め定めた所定の明るさ
で照光手段を自動的にオン／オフ制御できるようになる。しかも、基準となる光はエンド
ユーザが任意に選択できるから、エンドユーザが任意の周囲の明るさで自動的に照明をオ
ン／オフできるように設定することができる。

請求項９及び１０の発明によれば、表示装置がそれぞれ透過型液晶表示パネルないしは
半透過型液晶表示パネルの場合、或いは反射型液晶表示パネルの場合でも、同様に請求項
１〜８に係る発明の効果を奏する表示装置が得られる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面を用いて詳細に説明するが、以下に説
明する実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための表示装置として半透過型液晶表
示装置を例示するものであって、本発明をこの実施形態のものに特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クティブマトリクス基板を模式的に示した平面図であり、図
２は図１のＸ−Ｘ線で切断した断面図である。

本実施形態に係る液晶表示装置１は、図１及び図２に示すように、表面に薄膜トランジ
スタ（ＴＦＴ）等を搭載した透明な絶縁性を有する材料、例えばガラス基板からなるアク
ティブマトリクス基板（以下、ＴＦＴ基板という）２と、表面にカラーフィルタ等が形成
されたカラーフィルタ基板（以下、ＣＦ基板という）２５との間に液晶層１４が形成され
た構成を有している。このうちＴＦＴ基板２は、その表示領域ＤＡにゲート線４及びソー
ス線５がマトリクス状に形成されており、ゲート線４とソース線５とで囲まれる部分に画
素電極１２が形成され、ゲート線４とソース線５の交差部に画素電極１２と接続されたス
イッチング素子としてのＴＦＴが形成されている（図３、図４参照）。なお、光検知部Ｌ
Ｓ１は、後述するように表示領域ＤＡの外周縁部に設けられている。これらの配線、ＴＦ
Ｔ及び画素電極は、図２においてこれらを模式的に第１構造物３として示し、具体的な構
成は、図３、図４に示し後述する。

ＴＦＴ基板２は、図１に示すように、その短辺部に液晶表示装置１を駆動するための画
像供給装置（図示せず）と接続するためのフレキシブル配線基板ＦＰＣが設けられ、この
フレキシブル配線基板ＦＰＣを通して画像供給装置から導出されたデータ線及び制御線が
ドライバＩＣに接続されている。そして、液晶を駆動するＶＣＯＭ信号、ソース信号、ゲ
ート信号等の信号は、ドライバＩＣ内で生成されて、それぞれＴＦＴ基板２上のコモン線
１１、ソース線５及びゲート線４に供給される。また、ＴＦＴ基板２の四隅には、複数の
トランスファ電極１０_１〜１０_４が設けられている。これらのトランスファ電極１０_１〜
１０_４はコモン線１１を介して互いに直接接続ないしはドライバＩＣ内で互いに接続され
ている。各トランスファ電極１０_１〜１０_４は後述する対向電極２６と電気的に接続され
、ドライバＩＣから出力される対向電極電圧が対向電極２６に印加される。

ＣＦ基板２５は、ガラス基板の表面にＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）等の複数色からな
るカラーフィルタと、ブラックマトリクスが形成されている。このＣＦ基板２５はＴＦＴ
基板２に対向配置されるとともに、ブラックマトリクスが少なくともＴＦＴ基板２のゲー
ト線４やソース線５に対応する位置に配置され、このブラックマトリクスによって区画さ
れた領域にカラーフィルタが設けられている。これらカラーフィルタ等の具体的な構成は
図示しないが、図２ではこれらを模式的に第２構造物２７として示してある。また、この
ＣＦ基板２５には、更に酸化インジウム、酸化スズ等で構成された透明電極からなる対向
電極２６が設けられており、この対向電極２６は表示領域ＤＡ全体に亘って形成されてい
る。

シール材６は、ＴＦＴ基板２の表示領域ＤＡの周囲に注入口（図示せず）を除いて塗布
されている。このシール材６は、例えばエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂に絶縁性粒体のフ
ィラを混入したものである。また、両基板を接続するコンタクト材１０ａは例えば表面に
金属メッキが施された導電性粒子と熱硬化性樹脂とから構成されている。そして、ＴＦＴ
基板２とＣＦ基板２５との貼り合わせは、以下の手順で行なわれる。

まず、ＴＦＴ基板２を第１のディスペンサ装置にセットしてシール材６を所定パターン
で塗布し、次に、ＴＦＴ基板２を第２のディスペンサ装置にセットしてコンタクト材１０
ａを各トランスファ電極１０_１〜１０_４上に塗布する。その後、ＴＦＴ基板２の表示領域
ＤＡにスペーサ１５を均一に散布し、ＣＦ基板２５のシール材６やコンタクト材１０ａが
当接する部分に仮止め用接着剤を塗布する。その後、ＴＦＴ基板２とＣＦ基板２５とを貼
り合わせ、仮止め用接着剤を硬化させて仮止めが完了する。そして、仮止めされた両基板
２、２５を加圧しながら加熱処理するとシール材６及びコンタクト材１０ａの熱硬化性樹
脂が硬化し、空の液晶表示パネルが完成する。この空の液晶表示パネル内に注入口（図示
せず）から液晶１４を注入し、この注入口を封止剤で塞ぐと半透過型の液晶表示装置１が
完成する。なお、ＴＦＴ基板２の下方には、図示しない周知の光源（あるいは照光手段）
、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が配置されている。

ゲート線４とソース線５とで囲まれた領域が液晶表示装置の１画素を構成しているので
この画素構成を図３、図４を参照して説明する。なお、図３は液晶表示装置のＣＦ基板を
透視して表した１画素分の平面図であり、図４は図３のＡ−Ａ断面図である。

ＴＦＴ基板２は、その表示領域ＤＡ上にアルミニウムやモリブデン等の金属からなる複
数のゲート線４が略等間隔で平行に形成されている。また、隣り合うゲート線４間の略中
央にはゲート線４と同時に補助容量線１６が平行に形成され、ゲート線４からはＴＦＴの
ゲート電極Ｇが延設されている。更に、ＴＦＴ基板２上には、ゲート線４、補助容量線１
６及びゲート電極Ｇを覆うようにして窒化シリコンや酸化シリコンなどからなるゲート絶
縁膜１７が積層されている。ゲート電極Ｇの上にはゲート絶縁膜１７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１９が形成され、またゲート絶縁膜１７上に
はアルミニウムやモリブデン等の金属からなる複数のソース線５がゲート線４と直交する
ようにして形成され、このソース線５からはＴＦＴのソース電極Ｓが延設され、このソー
ス電極Ｓは半導体層１９と接触している。更にまた、ソース線５及びソース電極Ｓと同一
の材料でかつ同時形成されたドレイン電極Ｄがゲート絶縁膜１７上に設けられており、こ
のドレイン電極Ｄも半導体層１９と接触している。したがって、ＴＦＴは、ゲート電極Ｇ
、ゲート絶縁膜１７、半導体層１９、ソース電極Ｓ、ドレイン電極Ｄによって構成されて
いる。そして、このＴＦＴはそれぞれの画素に形成されている。また、この構成では、ド
レイン電極Ｄと補助容量線１６によって各画素の補助容量を形成することになる。また、
これらのソース線５、ＴＦＴ、ゲート絶縁膜１７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１８が積層され、この保護絶縁膜１８上に、有機絶縁膜からなる層間膜
２０が積層されている。この層間膜２０の表面は、反射部Ｒには微細な凹凸部が形成され
、透過部Ｔは平坦となっている。なお、図４においては反射部Ｒにおける層間膜２０の凹
凸部は省略されている。また、保護絶縁膜１８と層間膜２０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１３が形成されている。さらに、それぞれの画素に
おいて、コンタクトホール１３上及び層間膜２０の表面の一部分には、反射部Ｒに例えば
アルミニウム金属からなる反射電極Ｒ_０が設けられ、この反射電極Ｒ_０の表面及び透過部
Ｔにおける層間膜２０の表面には例えばＩＴＯからなる画素電極１２が形成されている。

次に、図５〜図７を参照して光検知部ＬＳ１及び光センサ読み取り部の構成及びこれら
の動作を説明する。なお、図５はＴＦＴ基板上の光センサ及びスイッチ素子の断面図であ
り、図６は光検知部及び光センサ読み取り部の回路図であり、図７は図６の回路を動作さ
せる信号のタイミングチャート図である。

先ず、図５を参照して、光検知部ＬＳ１の構造及び光センサ読み取り部の構成を説明す
る。
光検知部ＬＳ１を構成するＴＦＴ光センサ及びスイッチ素子ＳＷ１は、図５に示すよう
に、いずれもＴＦＴからなりＴＦＴ基板２上に形成されている。すなわち、ＴＦＴ基板２
は、その表面にＴＦＴ光センサのゲート電極Ｇ_Ｌ、コンデンサＣｗの一方の端子Ｃ_１及び
一方のスイッチ素子ＳＷ１を構成するＴＦＴのゲート電極Ｇ_Ｓが形成され、これらの表面
を覆うようにして窒化シリコンや酸化シリコンなどからなるゲート絶縁膜１７が積層され
ている。また、ＴＦＴ光センサのゲート電極Ｇ_Ｌの上及びスイッチ素子ＳＷ１を構成する
ＴＦＴのゲート電極Ｇ_Ｓの上には、それぞれゲート絶縁膜１７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１９_Ｌ及び１９_Ｓが形成されている。また、ゲート
絶縁膜１７上にはアルミニウムやモリブデン等の金属からなるＴＦＴ光センサのソース電
極Ｓ_Ｌ及びドレイン電極Ｄ_Ｌ、一方のスイッチ素子ＳＷ１を構成するＴＦＴのソース電極
Ｓ_Ｓ及びドレイン電極Ｄ_Ｓがそれぞれの半導体層１９_Ｌ及び１９_Ｓと接触するように設け
られている。このうち、ＴＦＴ光センサのソース電極Ｓ_Ｌ及びスイッチ素子ＳＷ１を構成
するＴＦＴのドレイン電極Ｄ_Ｓは、互いに延長されて接続されてコンデンサＣｗの他方の
端子Ｃ_２が形成されている。更に、ＴＦＴ光センサ、コンデンサＣｗ及びＴＦＴからなる
スイッチ素子ＳＷ１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１８
が積層されており、また、ＴＦＴからなるスイッチ素子ＳＷ１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２１が被覆されている。さらに、この
光検知部ＬＳ１が配設された向かい側のＣＦ基板２５上には、図２に示すように、光検知
部ＬＳ１と対向する位置まで対向電極２６が延設され、光検知部ＬＳ１を構成するＴＦＴ
光センサのドレイン電極Ｄ_Ｌ及びコンデンサＣｗのグラウンド端子ＧＲ側の他方の端子Ｃ
_２がこの対向電極２６にトランスファ電極１０_２を介して接続されている。なお、光検知
部ＬＳ１及び光センサ読み取り部Ｒｅ１は、ＴＦＴ基板２の表示領域ＤＡの外周縁に設け
ているが、特に光検知部ＬＳ１においては、表示領域ＤＡの内周縁部に設けてもよい。

この光検知部ＬＳ１は、図６に示すように、ＴＦＴ光センサのドレイン電極Ｄ_Ｌとソー
ス電極Ｓ_Ｌ間にコンデンサＣｗが並列接続され、ソース電極Ｓ_ＬとコンデンサＣｗの一方
の端子がスイッチ素子ＳＷ１を介して基準電圧源Ｖｓに接続され、更に、ＴＦＴ光センサ
のドレイン電極Ｄ_Ｌ及びコンデンサＣｗの他方の端子が対向電極（ＶＣＯＭ）に接続され
、さらにゲート電極Ｇ_Ｌには可変できるバイアス電圧であるゲート電圧ＧＶが印加された
ものとなっている。

この回路構成において、対向電極には、所定振幅の矩形波からなる対向電極電圧（以下
、ＶＣＯＭという）が印加されている。このＶＣＯＭは、図７に示すように、ハイレベル
電圧ＶＣＯＭＨ、ローレベル電圧ＶＣＯＭＬ、及び電圧幅ＶＣＯＭＷを有している。この
ＶＣＯＭは、図６に示すように、ＴＦＴ光センサ及びコンデンサＣｗに印加されている。
一方、ＴＦＴ光センサのゲート電極Ｇ_Ｌには、このＶＣＯＭと同期して所定のマイナスの
ゲート電圧ＧＶが印加されている。このゲート電圧ＧＶとＶＣＯＭとは、その振幅が同一
であり、しかもこのＶＣＯＭの電圧よりも常に所定の逆バイアス電圧分、例えば１０Ｖだ
け電圧が低く設定されている。すなわち、このゲート電圧ＧＶのハイレベルの電圧である
ＧＶＨはＶＣＯＭＨ−１０Ｖであり、ローレベルの電圧であるＧＶＬはＶＣＯＭＬ−１０
Ｖに設定されている。

また、光センサ読み取り部Ｒｅ１は、図６に示すように、光検知部ＬＳ１のコンデンサ
Ｃｗの充電電圧をスイッチ素子ＳＷ２のオンによって移し換えて充電されるコンデンサＣ
ｒと、このコンデンサに充電された電圧を検知して所定の基準値と比較判定する検知判定
回路ＳＨとを有している。この検知判定回路ＳＨは、読み取った電圧を入力する入力部、
入力された電圧を図８で後述する第１基準値と比較する比較判定部、及び判定結果を出力
する出力部とを有するマイクロコンピュータを備えた制御装置で構成されている。この検
知判定回路ＳＨは、判定結果に基づいてスイッチ素子ＳＷ１、ＳＷ２を制御し、さらにゲ
ート電圧を変更するともに、所定の基準値と比較して所定の条件を満たすときは、バック
ライトへの制御信号等を送出するようになっている。なお、このコンデンサＣｒには、コ
ンデンサＣｗより容量が大きいものが使用されている。この制御装置は、図８で後述する
処理フローのプログラムで動作するようになっている。なお、この種のマイクロコンピュ
ータを備えた制御装置のハードウエアは公知のものを使用するので説明を省略する。

次に、この光検知部ＬＳ１及びセンサ読み取り部Ｒｅ１を用いた光検知を図６、図７を
参照して説明する。
光検知部ＬＳ１は、図７に示すように、所定のフレーム期間、例えば奇数（ＯＤＤ）フ
レーム期間毎にスイッチ素子ＳＷ１をオン状態とすることにより基準電圧源から所定の基
準電圧Ｖｓ（例えば、＋２Ｖ）がコンデンサＣｗに印加されて充電される。この充電によ
り、コンデンサＣｗの両端には基準電圧ＶｓとＶＣＯＭＬ間の電位差Ｖａが掛かって充電
されるが、ゲート電極Ｇ_Ｌには逆極性のゲート電圧ＧＶＬ（−１０Ｖ）が印加されてゲー
トオフされているので、スイッチ素子ＳＷ１をオフすると、ＴＦＴ光センサへ光が照射さ
れることにより流れる漏れ電流によってこの充電電圧が低下する。そして、この同じＯＤ
Ｄフレーム期間内にあって、所定の読み取り時間ｔ、例えば数サイクル（なお、このサイ
クル数は、図７では２サイクルとなっているが、このサイクルは説明上のもので実際は任
意のサイクル数が選定される）後のＶＣＯＭＬ期間にスイッチ素子ＳＷ２をオンしてコン
デンサＣｗに充電された電圧をコンデンサＣｒへ移し換えられる。そして、このコンデン
サＣｒに充電された電圧を読み取り（検知）、この検知出力により、バックライト等の制
御が行なわれる。

ところが、光検知部ＬＳ1は、図１３に示すように光が強い明所、例えば３０００〜１
００００_ＬＸの高照度領域を検知できるようにコンデンサの容量を調整すると、コンデン
サの放電量が少なくなるので、所定時間経った時点での低照度領域における放電電圧の差
が極めて小さく、この領域における電圧差を検出することは極めて難しい。反対に、図１
４に示すように、光が弱い暗所、例えば３０〜３００_ＬＸの低照度領域を検出できるよう
にコンデンサの容量を調整すると、コンデンサの放電量が多くなるため、所定時間経った
時点での高照度領域における電圧差を検出することは極めて難しい。そこで、本発明では
、図１０に示すように、光照射時においてゲート電圧が増加するほど漏れ電流が増加する
特性を利用し、周囲の照度に応じてそのゲート電圧を可変させる。以下、この光検知手段
を図７及び図８を参照して説明する。

図８は検知判定回路における検知処理プロセスを示した処理フローチャートである。
初めに、光検知部ＬＳ１の起動時に任意のゲート電圧ＧＶとして、例えば−１０Ｖを初
期値として設定しておく（ステップＳ０１）。そして、先ず光検知部ＬＳ１のスイッチ素
子ＳＷ１をオン状態としてＯＤＤフレーム期間に基準電圧ＶｓをコンデンサＣｗに充電し
、所定サイクル、例えば１サイクル内でスイッチ素子ＳＷ１をオフ状態とする（ステップ
Ｓ０２）。スイッチ素子ＳＷ１がオフ状態となった後に所定の読み取り時間が経過すると
（ステップＳ０３）、スイッチ素子ＳＷ２をオンして、コンデンサＣｗに充電された電圧
をホールド用コンデンサＣｒに移し換え、このホールド用コンデンサＣｒの充電電圧を読
み取り検知する（ステップＳ０４）。次いで、この読み取り値を検知判定回路の第１判定
部において所定の明基準電圧値（例えば充電電圧の１０％、以下第１基準値という）と比
較する（ステップＳ０５）。この比較結果から、この読み取り値が第１基準値以下のとき
は、ＴＦＴ光センサの漏れ電流が大きい、つまりは漏れ電流による充電電圧の電圧降下が
大きいため、正確な光検知が不可能であると判断し、この読み取り値を光検知の出力とし
て採用せずに（ステップＳ０６）、ゲート電圧ＧＶの初期値として設定されたゲート電圧
ｖ（例えば−１０Ｖ）を更に低いゲート電圧ｖ'に変更し（ステップＳ０７）、再びスイ
ッチ素子ＳＷ１（図６参照）をオンして基準電圧ＶｓをコンデンサＣｗに充電し（ステッ
プＳ０２）、読み取り時間経過後に読み取りを行って（ステップＳ０３、Ｓ０４）、再び
得られた読み取り値と第１基準値と比較・判定する（ステップＳ０５）。そして、この比
較結果からこの読み取り値が未だ第１基準値以下のときは、この読み取り値も不採用とす
るとともに（ステップＳ０６）ゲート電圧ｖ'を更に小さく（ステップＳ０７）し、再度
読み取る。つまり、前述の読み取りプロセスを読み取り値が第１基準値を超えるまで続行
する。

次いで、この読み取り値を検知判定回路の第２判定部において所定の暗基準電圧値（例
えば初期の充電電圧の９０％に相当する電圧値、以下第２基準値という）と比較する（ス
テップＳ０８）。前記ステップＳ０８の結果、読み取り値が第２基準値以上の場合には、
ＴＦＴ光センサの漏れ電流が小さい、つまりは漏れ電流による充電電圧の電圧降下が小さ
いため、正確な光検知が不可能であると判断し、この読み取り値を不採用とする（ステッ
プＳ０９）。そして、次工程において再度充電を行う前に、ＴＦＴ光センサのゲート電極
Ｇ_Ｌに供給するゲート電圧を現在のゲート電圧ｖよりも大きなゲート電圧ｖ"に変更する
（ステップＳ１０）。また、上記ステップＳ０８において読み取り値が第２基準値よりも
小さい場合には、漏れ電流による電圧降下量が測定できる程度に十分に把握できるものと
認識してこの読み取り値を採用し（ステップＳ１１）、光センサ読み取り部Ｒｅ１から制
御手段１Ａに送出される出力Ｐに反映される。

このように、コンデンサＣｗの充電電圧を読み取った際に、充電電圧の電圧降下量が過
度に大きい場合、すなわちＴＦＴ光センサに生じる漏れ電流が大きな場合にはゲート電圧
を更に小さくし、反対に充電電圧の電圧降下量が十分でない場合、すなわちＴＦＴ光セン
サに生じる漏れ電流が小さな場合にはゲート電圧を上昇させることとしたため、漏れ電流
の大きな明所及び小さな暗所における光検知の感度を十分に上げることができるので、明
所・暗所に関係なく高感度な光検知を実現できるようになる。ただし、上述のゲート電圧
ｖとしては負電圧とし、更に好ましくは−１０Ｖ〜０Ｖの範囲内であるものとする。

この光センサ読み取り部Ｒｅ１の出力Ｐは、制御手段１Ａに入力されて光源のオン／オ
フ制御がされる。なお、図９は制御手段を構成するブロック図である。

この光センサ読み取り部Ｒｅ１の出力は、センサ制御部３０で処理されて比較部３３の
一方の端に入力されるとともに、モード制御部３１にも入力される。モード制御部３１は
、外部からの入力信号により通常動作モードと初期設定モードとを切換えるものであり、
初期設定モード時にはセンサ制御部３０の出力を閾値記憶部３２に入力して記憶させ、通
常動作モード時にはセンサ制御部３０の出力を遮断するようになされており、また、閾値
記憶部３２は記憶している閾値を比較部３３の他方の端子へ出力するようにされている。

そして、通常動作モード時には、比較部３３はセンサ制御部３０からの入力信号と閾値
記憶部３２からの入力信号とを比較し、センサ制御部３０からの入力信号が閾値記憶部３
２に記憶されている閾値よりも大きい（明るい）場合にはスイッチング部３４を介して照
明装置であるバックライト等３５を消灯し、逆にセンサ制御部３０からの入力信号が閾値
記憶部３３に記憶されている閾値よりも小さい（暗い）場合にはスイッチング部３４を介
してバックライト等３５を点灯するようになされている。

また、初期設定モードが選択された場合は、モード制御部３１において、センサ制御部
３０からの出力を閾値記憶部３２に記憶するようになされているため、ＴＦＴ光センサに
予め定めた明るさの光を照射することによりその光の明るさに対応する閾値を記憶させる
ことができる。したがって、ＴＦＴ光センサの光−電気特性にバラツキがあっても、バッ
クライト等を予め定めた明るさを境として正確にオン／オフ制御することができるように
なる。

この場合、予め定めた光の明るさは製造工程で一律に定めてもよく、あるいはエンドユ
ーザが好みに応じて適宜の明るさで自動的にバックライト等をオン／オフ制御できるよう
に変更可能としてもよい。なお、比較部３３として、頻繁にバックライト等がオン／オフ
制御されないようにするため、オンになるときの明るさとオフになるときの明るさを変え
る、すなわちヒステリシス特性を持たせてもよい。このヒステリシス特性は比較部３３に
ヒステリシスコンパレータを備えることにより簡単に達成することができる。

また、使用されるＴＦＴ光センサは一つに限らず、複数個用いることもできる。すなわ
ち、複数のＴＦＴ光センサの出力を平均化して使用したり、あるいは一方のＴＦＴ光セン
サを完全遮光して暗基準値として用いて他方の遮光しないＴＦＴ光センサの出力との差分
を取ることにより、明るさの測定精度を向上させることができる。

また、本実施例では、センサ制御部３０、比較部３３、モード制御部３１、閾値記憶部
３２、スイッチング部３４は、液晶表示装置のドライバＩＣに組み込むこともできる。閾
値記憶部３２は液晶表示装置１内部に設けなくてもよいが、この場合は液晶表示装置１の
電源立ち上げ時に外部の閾値記憶部３２を有するホストＰＣから液晶表示装置１を初期化
するように構成されていればよい。また、フレーム期間毎にＶＣＯＭの極性を変えてコン
デンサＣｗへの基準電圧を印加することにより、光検知部からは交流成分の検知出力が得
られ、同時にこの出力電圧が表示パネルの液晶に加えられ、光検知部の作動時に常時直流
が加わることがなく液晶の劣化がなくなるとともにノイズが抑えられる。

なお、反射電極Ｒ_０を省略すると透過型液晶表示装置が得られ、逆に反射電極を画素電
極１２の下部全体にわたって設けると反射型液晶表示装置が得られ、いずれの場合におい
ても上述した本発明の構成を適応することができる。ただし、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。

図１は一実施例に係る液晶表示装置のカラーフィルタ基板を透視して示した表示パネルを模式的に示した平面図である。図２は図１のＸ−Ｘ線で切断した断面図である。図３は液晶表示装置のＣＦ基板を透視して表した１画素分の平面図である。図４は図３のＡ−Ａ断面図である。図５はＴＦＴ基板上の光センサ及びスイッチ素子の断面図である。図６は光検知部及びセンサ読み取り部の回路図である。図７は図６の回路を動作させる信号のタイミングチャート図である。図８は検知判定回路における検知処理プロセスを示した処理フローチャートである。図９は制御手段を構成するブロック図である。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ＴＦＴ光センサを使用した公知の検知回路図である。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。図１３は光センサへの充電電圧と検出時間との関係を示した光照射時の光リーク特性を示したものである。図１４は光センサへの充電電圧と検出時間との関係を示した光照射時の光リーク特性を示したものである。

符号の説明

１（半透過型）液晶表示装置
１Ａ制御手段
２アクティブマトリクス基板（ＴＦＴ基板）
４ゲート線
５ソース線
１０_１〜１０_４トランスファ電極
１０ａコンタクト材
１１コモン線
１２画素電極
２５カラーフィルタ基板（ＣＦ基板）
２６対向電極
３０センサ制御部
３１モード制御部
３２閾値記憶部
３３比較部
３４スイッチング部
３５バックライト等
ＬＳ１、ＬＳ２光検知部
Ｓ、Ｓ_Ｌ、Ｓ_Ｓソース電極
Ｇ、Ｇ_Ｌ、Ｇ_Ｓゲート電極
Ｄ、Ｄ_Ｌ、Ｄ_Ｓドレイン電極
ＳＷ１、ＳＷ２スイッチ素子
ＧＶゲート電圧
Ｃｗコンデンサ
Ｃｒ（ホールド用）コンデンサ
ＶＣＯＭ対向電極電圧
Ｔ透過部
Ｒ反射部
Ｖｓ基準電圧

Claims

アクティブマトリクス基板を有する表示パネルと、前記表示パネルを照光する照光手段
と、外光を検知する光センサと、所定の基準電圧が充電されるとともに前記光センサの漏
れ電流によって充電された電圧が降下する第１コンデンサとを備える光検知部と、前記第
１コンデンサに充電されている充電電圧を所定の読み取り時間で読み取る光センサ読み取
り部と、前記光センサ読み取り部の出力値により前記照光手段を制御する制御手段と、を
備えた表示装置において、
前記光検知部は、前記光センサとして薄膜トランジスタを用い、該薄膜トランジスタの
ソース・ドレイン電極間に前記第１コンデンサを接続し、該第１コンデンサの一方の端子
側をスイッチ素子を介して基準電圧源に、他方の端子側はコモン電極に接続し、前記薄膜
トランジスタのゲート電極には前記コモン電極に印加される電圧よりも逆バイアス電圧と
なる所定のゲート電圧を印加し、前記スイッチ素子を前記コモン電極に印加される電圧に
同期して短時間作動させることにより前記基準電圧源からの前記基準電圧を前記第１コン
デンサに印加して充電し、前記所定の読み取り時間後に前記光センサ読み取り部で前記第
１コンデンサの充電電圧を読み取る際に、該光センサ読み取り部は、前記第１コンデンサ
の充電電圧の電圧降下量に応じて前記ゲート電圧を変更することを特徴とする表示装置。
前記光センサ読み取り部には所定の明基準値及び所定の暗基準値がそれぞれ設定されて
おり、前記読み取り時間で読み取った充電電圧が前記明基準値以下のときは前記ゲート電
圧ｖを該ゲート電圧ｖよりも低いゲート電圧ｖ'に変更し、前記読み取り時間で読み取っ
た充電電圧が前記暗準値以上のときは前記ゲート電圧ｖを該ゲート電圧ｖよりも高いゲー
ト電圧ｖ"に変更し、前記読み取り時間で読み取った充電電圧が前記暗基準値以下かつ前
記明基準値以上のときは前記出力値として採用することを特徴とする請求項１に記載の表
示装置。
前記明基準値は前記基準電圧の実質的に１０％に相当する電圧値であり、前記暗基準値
は前記基準電圧の実質的に９０％に相当する電圧であることを特徴とする請求項１〜２の
何れかに記載の表示装置。
前記ゲート電圧の変更範囲は負電圧であることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記
載の表示装置。
前記ゲート電圧ｖ'は、前記充電電圧が前記明基準値以上となるまで段階的に低くし、
前記ゲート電圧ｖ"は前記充電電圧が前記暗基準値以下となるまで段階的に高くすること
を特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の表示装置。
前記光センサ読み取り部は、前記読み取った充電電圧が前記明基準値以下あるいは前記
暗基準値以上である場合には、該読み取った充電電圧に基づく出力を行わないことを特徴
とする請求項１〜５の何れかに記載の表示装置。
前記光センサ読み取り部は、前記第１コンデンサの充電電圧を所定周期で移し換えて充
電する第２コンデンサを設け、該第２コンデンサに充電された充電電圧を読み取り値とし
て読み取ることを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の表示装置。
前記制御手段は、閾値記憶部及び比較部を有し、通常動作モード時には、前記光検知部
の出力と前記閾値記憶部に格納されている閾値を前記比較部にて比較し、この比較結果に
基づいて前記照明手段のオン／オフ制御を行い、初期設定モード時には、前記光センサに
基準となる光を照射しつつ、前記光検知部の出力を前記閾値記憶部に格納するようにした
ことを特徴とする請求項１〜７の何れかに記載の表示装置。
前記照光手段は、バックライト又はサイドライトであり、前記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１〜８の何れかに記載の表示装置
。
前記照光手段は、フロントライトであり、前記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１〜８の何れかに記載の表示装置。