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TWI398691B - 液晶顯示裝置、電子機器及控制前述液晶顯示裝置之照光手段之明亮度之方法 - Google Patents

液晶顯示裝置、電子機器及控制前述液晶顯示裝置之照光手段之明亮度之方法 Download PDF

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TWI398691B
TWI398691B TW097118632A TW97118632A TWI398691B TW I398691 B TWI398691 B TW I398691B TW 097118632 A TW097118632 A TW 097118632A TW 97118632 A TW97118632 A TW 97118632A TW I398691 B TWI398691 B TW I398691B
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liquid crystal
crystal display
display device
light
tft
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TW097118632A
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English (en)
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TW200903080A (en
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Takashi Kunimori
Yasushi Yamazaki
Masanori Yasumori
Original Assignee
Japan Display West Inc
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Publication date
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Description

液晶顯示裝置、電子機器及控制前述液晶顯示裝置之照光手段之明亮度之方法
本發明係關於具有背光源(backlight)或前光源(frontlight)等照光手段之液晶顯示裝置及控制前述液晶顯示裝置之照光手段之明亮度之方法。本發明係特別關於在使用複數個輸出成為預定值為止之時間與環境光之強度具有相關關係者作為光感測部而依據環境光之強度自動地控制照光手段之明亮度之際，即使不使用複數個介面電路或A/D轉換器(converter)等，亦可減少誤動作而順暢地控制之液晶顯示裝置、電子機器及控制前述液晶顯示裝置之照光手段之明亮度之方法。
近年來，液晶顯示裝置不僅應用在資訊通訊機器，對於一般之電氣機器之應用亦已迅速普及。由於液晶顯示面板不會自行發光，因此大多使用與作為照光手段之背光源組合之穿透型液晶顯示裝置。惟在攜帶型之液晶顯示裝置方面，為了要減少消耗電力，大多係使用不需要背光源之反射型液晶顯示裝置。然而，由於此反射型液晶顯示裝置係使用環境光作為照光手段，因此在較暗之室內等會難以觀看，因此乃進行開發使用前光源作為照光手段之反射型液晶顯示裝置、及兼具穿透型與反射型性質之半穿透型之液晶顯示裝置。
使用前光源作為此種照光手段之反射型液晶顯示裝置，在較暗之場所係可使前光源點亮而顯示圖像，而於較 亮之場所則不需使前光源點亮而可利用環境光來顯示圖像。此外，半穿透型液晶顯示裝置在較暗之場所係可使背光源點亮作為照光手段並利用像素區域之穿透部來顯示圖像，而在較亮之場所則不需使背光源點亮而可在反射部利用環境光來顯示圖像。因此，在此等反射型或半穿透型液晶顯示裝置中，不需要總是使前光源或背光源等之照光手段點亮，因此具有可使消耗電力大幅減低之優點。
此外，在穿透型液晶顯示裝置中，雖在較暗之場所中背光源之亮度即使降低仍可明確確認圖像，惟具有在較亮之場所，若未加強背光源亮度則會難以辨認圖像之特徵。
如上所述，各種液晶顯示裝置之液晶顯示畫面之容易觀看程度會因為環境光之強度而有所不同。因此，已知有一種將光檢測器設置於液晶顯示裝置，且藉由此光檢測器之輸出而感測環境光之明暗，而根據此光檢測器之感測結果來控制照光手段之明亮度之發明(參照下述專利文獻1至3)。
例如，在下述專利文獻1中揭示有一種液晶顯示裝置，係在液晶顯示面板之基板上製作光檢測用之薄膜電晶體(TFT)作為光檢測器，藉由檢測該TFT之光洩漏電流，依據周圍之明亮度而自動地導通(on)/關斷(off)背光源。此外，在下述專利文獻2中揭示有一種液晶顯示裝置，係使用光二極體作為光檢測器，且依據周圍之明亮度將經溫度補償之電流供給至作為背光源之發光二極體。再者，在下述專利文獻3中揭示有一種攜帶終端機之發明，係將使用 作為背光源或機器之動作顯示手段之發光二極體兼用作為光檢測器，根據與周圍之明亮度對應之發光二極體之電動勢來控制背光源之點亮。
另一方面，如上所述依據環境光之強度來控制照光手段之明亮度時，例如因為手等而暫時性遮光時等，會有誤判斷為環境光已變弱而誤動作之情形。因此，在下述專利文獻4中揭示有一種液晶顯示裝置之背光源調光法之發明，係將複數個光檢測器設置於液晶顯示裝置，僅在此等複數個光檢測器之輸出相同程度變化時才可使背光源等進行調光。此外，在下述專利文獻5中揭示有一種液晶顯示裝置等之發明，係將複數個光檢測器設於液晶顯示裝置，僅在此等光檢測器之過半數變化時才可使背光源等進行調光。
(專利文獻1)日本特開2002－131719號公報(申請專利範圍、段落[0010]至[0013]、第1圖) (專利文獻2)日本特開2003－215534號公報(申請專利範圍、段落[0007]至[0019]、第1至3圖) (專利文獻3)日本特開2004－007237號公報(申請專利範圍、段落[0023]至[0028]、第1圖) (專利文獻4)日本特開2005－121997號公報(申請專利範圍、段落[0036]至[0047]、第4及5圖) (專利文獻5)日本特開2007－094097號公報(申請專利範圍、段落[0019]至[0021]、[0029]至[0032]、第2及3圖)
在上述專利文獻4及5所揭示之發明中，係設成使用光二極體或光電晶體等之類比輸出型者作為複數個光檢測器，且將此等複數個光檢測器之輸出進行運算處理，而根據該運算結果可進行背光源等之調光之狀態。由於此種類比輸出型之光檢測器之輸出係輸出電壓值或輸出電流值與環境光之強度具有直接相關，因此可容易感測環境光之強度是否為預定值以上。
然而，在上述專利文獻1所揭示之發明中所採用之檢測TFT之光洩漏電流之光感測器(sensor)(以下稱「TFT光感測器」)，係TFT光感測器之輸出電壓成為預定電壓值為止之時間與環境光之強度具有相關關係。使用此種TFT光感測器時，要感測環境光之強度，原本即需要數位運算處理。茲使用圖式說明此TFT光感測器之動作原理及一般之感測電路。
另外，第10圖係為顯示TFT光感測器之電壓－電流曲線之一例圖。第11圖係為TFT光感測器之動作電路圖。此外，第12圖係為顯示明亮度不同時之第11圖所示之電路圖中之電容器兩端之電壓－時間曲線圖。
TFT光感測器係具備與實質上作為主動矩陣型液晶顯示面板之開關元件使用之TFT相同之構成。因此，具有在主動矩陣型液晶顯示面板之TFT形成時可同時形成TFT光感測器之優點。如第10圖所示，此TFT光感測器係在被遮 光時雖於閘極關斷區域流通有極為些微之暗電流，然而具有若光照射到通道部，則洩漏電流會因為該光之強度(明亮度)而變大之特性。
因此，如第11圖所示，在TFT光感測器LS之受光部之TFT之閘極電極GL 施加形成閘極關斷區域之固定之逆偏壓電壓(例如－10V)，且在汲極電極DL 與源極電極SL 之間並聯連接電容器C。再者，將汲極電極DL 與電容器C之一端連接於接地電位。在此狀態下使開關元件S1導通而將固定之基準電壓Vs(例如＋2V)施加於電容器C之兩端之後，若使開關元件S1關斷，則電容器C兩端之電壓即與TFT光感測器之周圍明亮度對應，而如第12圖所示隨時間經過而降低。
因此，在此TFT光感測器中，將開關元件S1關斷之後直到成為預先規定之預定電壓V0 為止之時間係與環境光之強度成反比，再者，預先規定之預定時間t0 後之電容器C兩端之電壓與環境光之強度係成反比。因此，只要測量將此等開關元件S1關斷之後直到成為預先規定之預定電壓V0 為止之時間，或預先規定之預定時間t0 後之電容器C兩端之電壓，即可求出環境光之強度。
因此，一般而言，係藉由與開關元件S1之導通/關斷同步之取樣保持(sampling hold)電路而轉換為類比輸出電壓，且藉由A/D轉換器將該類比輸出電壓作數位轉換之後進行數位運算處理，藉此來判斷環境光之強度是否為預定值以上。
然而，在設成依據環境光之強度來控制背光源等之導通/關斷之際，使用複數個上述之TFT光感測器來防止因為暫時遮光等所引起之誤動作之情形下，將產生在每個TFT光感測器使用介面電路或A/D轉換器等之需要。
本發明係有鑑於上述之習知技術之問題而研創者，其目的在提供一種具有背光源或前光源等照光手段之液晶顯示裝置、電子機器及控制前述液晶顯示裝置之照光手段之明亮度之方法，當使用複數個TFT光感測器作為光檢測器時，即使不使用複數個介面電路或A/D轉換器等複雜之電路，亦可防止因為暫時性遮光等所引起之誤動作。
為了達成上述目的，本發明之液晶顯示裝置係具備：液晶顯示面板，具有挾持液晶層之一對基板；前述液晶顯示面板之照光手段；複數個光感測部，用以檢測環境光之強度；複數個檢測電路，分別連接於前述複數個光感測部；及控制手段，根據前述複數個檢測電路之輸出而控制前述液晶顯示面板之照光手段之明亮度；其中，前述光感測部係為前述光感測部之輸出成為預定值為止之時間與環境光之強度具有相關關係者，前述檢測電路係由前述光感測部之輸出成為預先規定之預定值之際進行邏輯反轉之電路所構成，前述控制手段係具有在來自前述複數個檢測電路之輸出之半數以上已邏輯反轉時，判別為前述環境光之強度已變化之判別手段。
本發明之液晶顯示裝置係需要使用輸出成為預定值為 止之時間與環境光之強度具有相關關係者作為光感測部，並且檢測電路係需使用前述光感測部之輸出成為預先規定之預定值之際進行邏輯反轉之電路。藉由將此種光感測部與檢測電路組合，即使不使用習知例之複數個介面電路及A/D轉換器等複雜之電路，亦由於來自檢測電路之輸出依光感測部之輸出成為預定值之順序邏輯反轉，因此可藉由判別手段容易檢測知來自半數以上之檢測電路之輸出已邏輯反轉。
此外，依據本發明之液晶顯示裝置，即使是因為誤以手等將複數個光感測部中之一部分覆蓋或誤將光照射在一部分等而暫時地使在光感測部檢測之環境光之強度變弱或變強時，只要所檢測出之環境光之強度在半數以上之光感測部未達預定值就不會判別為環境光之強度已變化。因此，在本發明之液晶顯示裝置中，儘管是簡單之構成，即使在一部分之光感測部中檢測出環境光之強度與實際不同，亦可避免錯誤變更照光手段之明亮度。
此外，依據本發明之液晶顯示裝置，即使在複數個光感測部中之一部份故障而無法檢測出環境光之強度時，亦可藉由其他光感測部而檢測出環境光之強度來變更照光手段之明亮度。
在本發明之液晶顯示裝置中，係於配置偶數個前述檢測電路之情形下，前述判別手段係可於來自複數個前述檢測電路之輸出中之過半數已邏輯反轉時，判別為前述環境光之強度已變化。
依據此種態樣之液晶顯示裝置，尤其在檢測電路為偶數個之情形下，係設成在來自複數個檢測電路之輸出中之過半數，例如檢測電路為4個情形下3個以上已邏輯反轉時判別為環境光之強度已變化，因此可更為抑制誤動作之產生。
此外，在本發明之液晶顯示裝置中，前述複數個檢測電路之各個係可設成由比較器構成者。
依據此種態樣之液晶顯示裝置，雖是廉價、簡單之電路構成，亦可在包含於檢測電路之電容器之電壓達預先規定之預定值之際正確地進行邏輯反轉。
此外，在本發明之液晶顯示裝置中，前述複數個光感測部及檢測電路係均可設為形成於前述液晶顯示面板之基板上者。
依據此種態樣之液晶顯示裝置，由於將複數個光感測部及檢測電路形成於液晶顯示面板內，因此可獲得小型之液晶顯示裝置。
此外，在本發明之液晶顯示裝置係可設成前述複數個光感測部係分別具有由薄膜電晶體所構成之受光元件、及連接於前述薄膜電晶體之源極－汲極電極間之電容器，前述電容器之一方端子側係經由開關元件而連接於基準電壓源，而另一方端子側係連接於預定電位，對於前述薄膜電晶體之閘極電極係總是施加有與較前述預定電位更低之逆偏壓電壓對應之固定電壓；前述複數個檢測電路之各個係由下列電路所構成，該電路係由連接於前述複數個光感測 部之各個電容器之一方端子側，且藉由使前述開關元件短時間動作而將來自前述基準電壓源之基準電壓施加於前述電容器進行充電，且將前述開關元件關斷之後，於前述電容器之電壓成為預先規定之預定值之際進行邏輯反轉之電路。
依據此種態樣之液晶顯示裝置，由於在製造液晶顯示裝置時可同時製作由前述TFT所構成之受光元件、電容器、及開關元件，因此不需特別再增加用以製造光感測部之步驟數。
此外，在本發明之液晶顯示裝置中，係可設為以前述照光手段為背光源，且以前述液晶顯示面板為穿透型或半穿透型液晶顯示面板。
依據此種態樣之液晶顯示裝置，當液晶顯示面板為穿透型者時，在較暗之場所即使將作為照光手段之背光源之明亮度降低亦可明確地確認圖像，且在明亮之場所即使增強背光源之明亮度亦可明確地辨認，因此不再需要經常將背光源之明亮度增強。此外，液晶顯示面板為半穿透型者時，在較暗之場所係將作為照光手段之背光源點亮並利用像素區域之穿透部而顯示圖像，而在較明亮之場所則不需將背光源等點亮而可在反射部利用環境光顯示圖像。因此，在此種態樣之液晶顯示裝置中，不再需要經常將背光源等照光手段點亮於明亮之狀態，因此得以大幅減低消耗電力。
此外，在本發明之液晶顯示裝置中，係可設成以前述 照光手段為前光源，且以前述液晶顯示面板為反射型液晶顯示面板。
依據此種態樣之液晶顯示裝置，在較暗之場所係將前光源點亮以顯示圖像，而於明亮之場所不需將前光源點亮即可利用環境光而顯示圖像。因此，不再需要經常將前光源等點亮，因此可大幅減低消耗電力。
再者，本發明之電子機器之特徵為具備上述任一項之液晶顯示裝置。
依據本發明之電子機器，可獲得特別能達成上述液晶顯示裝置之發明效果之電子機器。
再者，本發明係一種控制液晶顯示裝置之照光手段之明亮度之方法，該液晶顯示裝置係具備：液晶顯示面板，具有挾持液晶層之一對基板；前述液晶顯示面板之照光手段；及複數個光感測部，用以檢測環境光之強度；其特徵為：使用前述光感測部之輸出成為預定值為止之時間與環境光之強度具有相關關係者作為前述光感測部，且在前述複數個光感測部之輸出之半數以上成為預先規定之預定值時判別為前述環境光之強度已變化而控制前述液晶顯示裝置之照光手段之明亮度。
依據本發明控制液晶顯示裝置之照光手段之明亮度之方法，即使不使用複數個介面電路或A/D轉換器等複雜之電路，亦由於來自檢測電路之輸出依光感測部之輸出成為預定值之順序進行邏輯反轉，因此可藉由判別手段容易檢測來自半數以上之檢測電路之輸出已邏輯反轉。
此外，即使是因為誤以手等將複數個光感測部之中之一部分覆蓋或誤將光照射在一部分等而暫時地使在光感測部檢測之環境光之強度變弱或變強時，只要所檢測出之環境光之強度在半數以上之光感測部未達預定值就不會判別為環境光之強度已變化。因此，在本發明控制液晶顯示裝置之照光手段之明亮度之方法中，可簡單地避免即使在一部分之光感測部中環境光之強度被以與實際不同之明亮度檢測出，而仍錯誤地變更照光手段之明亮度。
此外，依據本發明控制液晶顯示裝置之照光手段之明亮度之方法，即使在複數個光感測部中之一部份故障而無法檢測出環境光之強度時，亦可藉由其他光感測部檢測出環境光之強度來變更照光手段之明亮度。
以下以半穿透型液晶顯示裝置作為用以實施本發明之最佳形態液晶顯示裝置之情形為例參照實施例及圖式進行說明。然而，以下所示之實施例並非用以將本發明限定於在此所記載者，在不脫離申請專利範圍所示之技術思想之情形下所作各種變更者均應可適用於本發明。
另外，第1圖係為透視實施例之半穿透型液晶顯示面板之彩色濾光片基板而顯示之陣列基板側之平面圖。第2圖係為第1圖之陣列基板之1像素份之平面圖。第3圖係為第2圖之III－III線剖面圖。第4圖係為TFT光感測器之剖面圖。第5圖係為TFT光感測器之信號處理電路之方塊圖。第6圖係為顯示第5圖之多數決電路之一具體例之 電路圖。第7圖係為說明TFT光感測器之遮光時與非遮光時之輸出差異圖。此外，第8圖係為顯示第7圖之方塊圖之各輸出之時序圖。
首先就半穿透型液晶顯示裝置10之概略性構成進行說明。如第1至3圖所示，此半穿透型液晶顯示裝置10具備有：陣列基板AR，具有在其表面設有各種配線之矩形狀玻璃等之透明基板11；及彩色濾光片基板CF，具有長度方向之長度較陣列基板AR為短之相同矩形狀玻璃等之透明基板12。再者，陣列基板AR及彩色濾光片基板CF之周圍係介設密封材料13而黏合，且在由陣列基板AR、彩色濾光片基板CF及密封材料13所包圍之區域封入液晶14而構成半穿透型液晶顯示裝置10。
陣列基板AR之透明基板11係具備在與彩色濾光片基板CF貼合之狀態下朝外方延伸預定長度之延伸部11a。此外，在陣列基板AR上，係於由密封材料13所包圍之顯示部DA內設有設成矩陣狀之複數條掃描線GW及信號線SW。再者，在此等掃描線GW及信號線SW之交叉部分之附近係形成有例如由TFT所構成之開關元件。由此等掃描線GW及信號線SW所界定之區域係成為形成1像素之像素區域。
此外，在透明基板11之延伸部11a中，係設有界定為預定大小矩形狀之IC晶片搭載區域15。再者，掃描線GW及信號線SW係導出於顯示部DA外，並且連接於閘極引繞配線GL及源極引繞配線SL。此外，此閘極引繞配線GL及源極引繞配線SL係被被佈設於陣列基板AR之框緣部分 等，且端部延伸至IC晶片搭載區域15內，在佈設至該IC晶片搭載區域15內之閘極引繞配線GL及源極引繞配線SL之端部，係分別形成有供IC晶片連接之端子(未圖示)。
再者，在陣列基板之周緣部之框緣上係於複數個位置形成有用以感測環境光之強度之TFT光感測器LS1 至LS3 。另外，設置該TFT光感測器LS1 至LS3 之位置不一定必須為特定之場所，只要在陣列基板之四角落、各邊等中適當選擇設置即可，此外，要設置之TFT光感測器之數亦由該行業業者適宜地決定即可。在此，係考慮將半穿透型液晶顯示裝置10使用於行動電話等之情形，而表示將TFT光感測器LS1 至LS3 設置於陣列基板之上邊之兩角落之2處、及應該難以被手指遮光之位置之左下角落之1處共計3處之例。此外，TFT光感測器LS1 至LS3 之信號處理用之檢測電路係設於搭載在IC晶片搭載區域15之IC內。關於此TFT光感測器LS1 至LS3 及信號處理用之檢測電路之具體構成將陳述於後。
接著說明各像素之具體構成。在此，透明基板11上之顯示部DA係如第2圖及第3圖所示，以成為等間隔平行之方式形成有複數條掃描線GW，且進一步從掃描線GW延設有TFT之閘極電極G。同樣地，在透明基板11上之顯示部DA，係在相鄰之掃描線GW間之大致中央，以與掃描線GW平行之方式形成有輔助電容線16，且在此輔助電容線16形成有寬度設成較輔助電容線16寬之輔助電容電極17。
此外，在透明基板11之全面係以覆蓋掃描線GW、輔 助電容線16、輔助電容電極17及閘極電極G之方式疊層有由氮化矽或氧化矽等所構成之閘極絕緣膜18。再者，在閘極電極G上係隔著閘極絕緣膜18而形成有由a－Si等所構成之半導體層19。此外，在閘極絕緣膜18上以與掃描線GW交叉之方式形成有複數條信號線SW，且從此信號線SW以與半導體層19接觸之方式延設有TFT之源極電極S，再者，以與信號線SW及源極電極S為相同材料且同樣與半導體層19接觸之方式於閘極絕緣膜18上設置汲極電極D。
在此，被掃描線GW與信號線SW所包圍之區域係相當於1像素。再者，藉由閘極電極G、閘極絕緣膜18、半導體層19、源極電極S、汲極電極D構成作為開關元件之TFT，且於各個像素形成該TFT。此時，即藉由汲極電極D與輔助電容電極17而形成各像素之輔助電容。
以覆蓋此等信號線SW、TFT、閘極絕緣膜18之方式遍及整個透明基板11疊層例如由無機絕緣材料所構成之保護絕緣膜(亦稱鈍化(passivation)膜)20，且於此保護絕緣膜20上以遍及整個透明基板11之方式疊層有由包含例如負型感光材料之丙烯酸(acrylic)樹脂等所構成之層間膜(亦稱平坦化膜)21。此層間膜21之表面係在反射部22中形成微細之凹凸，而在穿透部23中形成平坦狀。另外，在第2圖及第3圖中係將反射部22中之凹凸圖式予以省略。
再者，於反射部22之層間膜21之表面係藉由濺鍍法形成有例如鋁或鋁合金製之反射板24，而在保護絕緣膜20、層間膜21及反射板24，則於與TFT之汲極電極D對 應位置形成有接觸孔25。
再者，在各個像素中，於反射板24之表面、接觸孔25內及穿透部23之層間膜21之表面係形成有例如由ITO(Indium Tin Oxide，氧化銦錫)或IZO(Indium Zinc Oxide，氧化銦鋅)所構成之像素電極26，而於該像素電極26之表面則以覆蓋所有像素之方式疊層有配向膜(未圖示)。
此外，彩色濾光片基板CF係在由玻璃基板等所構成之透明基板12之表面，於前述陣列基板AR之至少與顯示部DA對應之位置，與各個像素對應而設有例如由紅色(R)、綠色(G)、藍色(B)所構成之彩色濾光片層27。再者，在與反射部22對應之位置之彩色濾光片層27之表面係形成有頂塗覆(top coat)層28，而在與該頂塗覆層28之表面及穿透部23對應之位置之彩色濾光片層27之表面則疊層有共通電極29及配向膜(未圖示)。另外，以彩色濾光片層27而言，亦有進一步將青色(cyan)(C)、洋紅色(magenta)(M)、黃色(Y)等彩色濾光片層加以適當組合使用之情形，而於黑白顯示用時，亦有不設置彩色濾光片層之情形。
再者，在透明基板11之下方係可配置具有未圖示之周知之光源、導光板、擴散板等之背光源或側光源，此外，在像素電極26之表面係以覆蓋所有像素之方式疊層配向膜(未圖示)，且進一步將設有與各個像素對應所形成之R、G、B3色的彩色濾光片、對向電極等之彩色濾光片基板(未圖示)與該透明基板11對向，藉由在兩基板周圍設置密 封材料而將兩基板黏合，且藉由在兩基板間注入液晶而獲得半穿透型液晶顯示裝置10。
此時，若遍及整個像素電極26之下部設置反射板2244雖可獲得反射型液晶顯示面板，惟在使用此反射型液晶顯示面板之反射型液晶顯示裝置之情形，係使用前光源來取代背光源或側光源。
接著說明TFT光感測器LS1 至LS3 及信號處理用之檢測電路之具體構成。如第1圖所示，此TFT光感測器LS1 至LS3 係於陣列基板AR之透明基板11之顯示區域周圍之框緣上設有例如3個。如第4圖所示，此TFT光感測器LS1 至LS3 係於透明基板11之表面形成有受光部之TFT之閘極電極GL 、電容器C之一方之電極C1 及構成開關元件S1之TFT之閘極電極GS ，且以覆蓋此等表面之方式疊層有由氮化矽或氧化矽等所構成之閘極絕緣膜18。
再者，在受光部之TFT之閘極電極GL 之上方及構成開關元件S1之TFT之閘極電極GS 之上方係分別隔著閘極絕緣膜18而形成有由非晶矽或多晶矽等所構成之半導體層19L 及19S ，此外於閘極絕緣膜18上則分別以與半導體層19L 及19S 接觸之方式設有由鋁或鉬等金屬所構成之受光部之TFT之源極SL 及汲極電極DL 、構成開關元件S1之TFT之源極電極SS 及汲極電極DS 。
其中，受光部之TFT之源極電極SL 及構成開關元件S1之TFT之汲極電極DS 係彼此延長並連接而形成電容器C之另一方電極C2 。再者，以覆蓋受光部之TFT、電容器C及 由TFT所構成之開關元件S1之表面之方式疊層有例如由無機絕緣材料所構成之保護絕緣膜20，此外，在由TFT所構成之開關元件S1之表面係為了不受到外部光之影響，而被覆有黑色矩陣BM。
此等TFT光感測器LS1 至LS3 之受光部之TFT、電容器C及由TFT所構成之開關元件S1係可在形成作為上述半穿透型液晶顯示裝置10中之開關元件之TFT時同時形成。因此，不需另行設置用以形成TFT光感測器LS1 至LS3 之步驟。
以如此方式所獲得之半穿透型液晶顯示裝置10之TFT光感測器LS1 至LS3 係對於構成開關元件S1之TFT之源極電極SS 施加固定之基準電壓Vs(例如＋2V)，同樣對於開關元件S1之閘極電極切換施加用以導通/關斷TFT之電壓(例如±10V)，並進一步對於受光部之TFT之閘極電極GL 施加用以使受光部之TFT在閘極關斷區域動作之固定電壓(例如－10V)。
再者，如第5圖之方塊圖所示，此TFT光感測器LS1 至LS3 之輸出係分別藉由設於載設在IC晶片搭載區域15之IC內之信號處理用檢測電路進行處理。此檢測電路係具備比較電路Cmp1 至Cmp3 及控制手段Cnt，而TFT光感測器LS1 至LS3 之輸出係經由比較電路Cmp1 至Cmp3 而輸入至控制手段Cnt。此控制手段Cnt係具備例如由多數決電路所構成之判別手段Maj與照明控制電路LTcnt，而得以藉由此判別手段Maj之輸出進行藉由照明控制電路LTcnt控制照光手段之明亮度。其中，比較電路Cmp1 至Cmp3 係可使用 例如由運算放大器所形成之比較器(comparator)電路，該運算放大器係與TFT光感測器LS1 至LS3 之開關元件S1之導通/關斷同步動作。
此外，例如第6圖所示，以由多數決電路所構成之判別手段Maj而言，係可藉由將邏輯「及」(AND電路)及互斥「或」電路(exclusive OR電路)加以組合而形成。依據由此多數決電路所構成之判別手段Maj之輸入值IN1 至IN3 ，輸出值Out係如以下第1表所示之邏輯表所示變化。
如第7圖所示，該比較電路Cmp1 至Cmp3 之基準電壓V0 在與TFT光感測器LS1 至LS3 之開關元件S1之導通/關斷同步之預定之測定時間ti內，只要選擇被遮光之TFT光感測器之輸出無法達到之電壓V0 而適當地決定即可。如此一來，所有TFT光感測器LS1 至LS3 未被遮光時，只要環境光明亮，則在預定之測定時間ti內所有TFT光感測器 LS1 至LS3 之輸出就會成為基準電壓V0 ，因此比較電路Cmp1 至Cmp3 之輸出IN1 至IN3 即全部成為H狀態。是故，判別手段Maj之輸出Out係成為H狀態，因此照明控制電路LTcnt將照光手段控制成為關斷狀態(暗狀態)。
此外，即使所有TFT光感測器LS1 至LS3 未被遮光，只要環境光較暗，則在預定之測定時間ti內所有TFT光感測器LS1 至LS3 之輸出就不會成為基準電壓V0 ，因此IN1 至IN3 全部成為L狀態。是故，判別手段Maj之輸出Out成為L狀態，因此照明控制電路LTcnt係將照光手段控制成為導通狀態(明亮狀態)。
在此，茲考慮環境光明亮、僅第3個TFT光感測器LS3 暫時性被遮光之情形。此時，未被遮光之TFT光感測器LS1 及LS2 之輸出係於預定之測定時間ti內成為基準電壓V0 ，因此IN1 及IN2 成為H狀態。相對於此，第3個TFT光感測器LS3 之輸出未在測定時間ti內成為基準電壓V0 ，因此IN3 成為L狀態。是故，判別手段Maj之輸出Out成為H狀態，因此第3個TFT光感測器LS3 之輸出成為被忽視之形態，而照明控制電路LTcnt係將照光手段控制成為關斷狀態(暗狀態)。
如此一來，在實施例之半穿透型液晶顯示裝置10中，即使3個TFT光感測器之中僅1個被暫時性遮光，此被遮光之TFT光感測器之輸出亦會被判別手段Maj忽視，因此不會有被錯誤判斷為環境光變暗之情形。而且，由第5圖之記載可明瞭，在實施例之半穿透型液晶顯示裝置10中， 即使不使用習知例之複數個介面電路或A/D轉換器等，仍易於根據來自過半數之TFT光感測器之相同之輸出而控制照光手段之明亮度。
另外，在實施例之半穿透型液晶顯示裝置10中，雖係以3個TFT光感測器中有1個被暫時性遮光之例為主而說明了動作，惟3個TFT光感測器中之1個故障而無法獲得輸出時，亦進行同樣之動作。再者，在此雖係說明使用3個TFT光感測器之情形，惟只要TFT光感測器為3個以上，則同樣可適用。
此外，在實施例之半穿透型液晶顯示裝置10中雖係顯示使用TFT光感測器之例，惟即使是使用其他動作原理之光感測器時，只要在電路構成上設計成輸出成為預定值為止之時間與環境光之強度具有相關關係之狀態者，則可發揮同等之作用、效果。
再者，比較電路Cmp1 至Cmp3 之基準電壓V0 只要是在與TFT光感測器LS1 至LS3 之開關元件S1之導通/關斷同步之預定之測定時間ti內被遮光之TFT光感測器之輸出無法達成之電壓範圍，則亦可設成可由使用者利用可變電阻器等加以變更。
此外，雖已顯示實施例之半穿透型液晶顯示裝置10根據由光檢測器所測定之環境光之強度來控制照明光之強度之例，惟除此之外亦可採用根據環境光之強度來補正以液晶顯示面板所顯示之圖像之構成。
此外，在實施例之半穿透型液晶顯示裝置10中，雖已 說明作為光檢測器之TFT光感測器係形成於陣列基板AR上者。然而，只要在TFT光感測器之各受光面可接收環境光，則TFT光感測器亦可形成於彩色濾光片基板CF上，再者，可設成設置於行動電話等之顯示部附近之框體之構成。另外，雖已說明在實施例之半穿透型液晶顯示裝置10中檢測電路係設於載設在IC晶片搭載區域15之IC內者，惟即使是使用任何形式之液晶顯示面板之情形，均可設於TFT光感測器LS1 至LS3 附近，再者，亦可設於半穿透型液晶顯示裝置10之外部。
再者，在此雖已說明使用半穿透型液晶顯示面板之情形，惟同樣亦可適用於使用穿透型液晶顯示面板之情形或使用反射型液晶顯示面板之情形。使用穿透型液晶顯示面板時，環境光較強時只要將作為照光手段之背光源之明亮度增亮，而環境光較弱時，雖將背光源點亮，但只要將其明亮度減弱即可。此外，使用反射型液晶顯示面板時，環境光較強時只要將作為照光手段之前光源消光，而環境光較弱時只要將前光源點亮即可。
以上已說明本發明可適用於使用任一形式之液晶顯示面板之液晶顯示裝置。該液晶顯示裝置係可使用於個人電腦、行動電話、行動資訊終端機等之電子機器。其中，係將使用於個人電腦及行動電話之例顯示於第9圖。
另外，第9A圖係為顯示搭載有液晶顯示裝置41之個人電腦40之圖，第9B圖係為顯示搭載有液晶顯示裝置46之行動電話45之圖。此等個人電腦40及行動電話45之基 本構成係為該行業業者所周知，故省略詳細之說明。
10‧‧‧半穿透型液晶顯示裝置
11、12‧‧‧透明基板
13‧‧‧密封材料
14‧‧‧液晶
15‧‧‧IC晶片搭載區域
18‧‧‧閘極絕緣膜
19、19L 、19S ‧‧‧半導體層
20‧‧‧保護絕緣膜
21‧‧‧層間膜
22‧‧‧反射部
23‧‧‧穿透部
24‧‧‧反射板
25‧‧‧接觸孔
26‧‧‧像素電極
27‧‧‧彩色濾光片層
28‧‧‧頂塗覆層
29‧‧‧共通電極
AR‧‧‧陣列基板
CF‧‧‧彩色濾光片基板
Cmp1 至Cmp3 ‧‧‧比較電路
Cnt‧‧‧控制手段
DA‧‧‧顯示部
DS ‧‧‧汲極電極
G‧‧‧閘極電極
GL‧‧‧閘極引繞配線
GW‧‧‧掃描線
LS1 至LS3 ‧‧‧TFT光感測器
Maj‧‧‧判別手段(多數決電路)
LTcnt‧‧‧照明控制電路
S1‧‧‧開關元件
SL‧‧‧源極引繞配線
SS ‧‧‧源極電極
SW‧‧‧信號線
ti‧‧‧測定時間
Vs‧‧‧基準電壓
第1圖係為將實施例之半穿透型液晶顯示裝置之彩色濾光片基板透視並顯示之陣列基板側之平面圖。
第2圖係為第1圖之陣列基板之1像素份之平面圖。
第3圖係為第2圖之III－III線剖面圖。
第4圖係為TFT光感測器之剖面圖。
第5圖係為TFT光感測器之信號處理電路之方塊圖。
第6圖係為顯示第5圖之多數決電路之一具體例之電路圖。
第7圖係為說明TFT光感測器之遮光時與非遮光時之輸出之差異圖。
第8圖係為顯示第7圖之方塊圖之各輸出之時序圖。
第9A圖係為顯示搭載有液晶顯示裝置之個人電腦之圖，第9B圖係為顯示搭載有液晶顯示裝置之行動電話之圖。
第10圖係為顯示TFT光感測器之電壓－電流曲線例之圖。
第11圖係為TFT光感測器之動作電路圖。
第12圖係為顯示明亮度不同時第11圖所示之電路圖中之電容器兩端之電壓－時間曲線圖。
Cmp1 至Cmp3 ‧‧‧比較電路
Cnt‧‧‧控制手段
LS1 至LS3 ‧‧‧TFT光感測器
Maj‧‧‧判別手段(多數決電路)
LTcnt‧‧‧照明控制電路

Claims (9)

  1. 一種液晶顯示裝置，具備：液晶顯示面板，具有挾持液晶層之一對基板；前述液晶顯示面板之照光手段；複數個光感測部，用以檢測環境光之強度；複數個檢測電路，分別連接於前述複數個光感測部；及控制手段，根據前述複數個檢測電路之輸出而控制前述液晶顯示面板之照光手段之明亮度；其特徵在：前述光感測部係為前述光感測部之輸出成為預定值為止之時間與環境光之強度具有相關關係者，前述檢測電路係由前述光感測部之輸出成為預先規定之預定值之際進行邏輯反轉之電路所構成，前述控制手段係具有在特定的測定時間內來自前述複數個檢測電路之輸出之半數以上已邏輯反轉時，判別為前述環境光之強度已變化之判別手段。
  2. 如申請專利範圍第1項之液晶顯示裝置，其中，在配置偶數個前述檢測電路之情況中，前述判別手段係於來自複數個前述檢測電路之輸出之中之過半數已邏輯反轉時，判別為前述環境光之強度已變化。
  3. 如申請專利範圍第1項之液晶顯示裝置，其中，前述複數個檢測電路係分別由比較器所構成。
  4. 如申請專利範圍第1項之液晶顯示裝置，其中，前述複數個光感測部及檢測電路係均形成於前述液晶顯示面 板之基板上。
  5. 如申請專利範圍第1項之液晶顯示裝置，其中，前述複數個光感測部係分別具有由薄膜電晶體所構成之受光元件、及連接於前述薄膜電晶體之源極一汲極電極間之電容器，前述電容器之一方端子側係經由開關元件而連接於基準電壓源，而另一方端子側係連接於預定電位，對於前述薄膜電晶體之閘極電極係總是施加有與較前述預定電位更低之逆偏壓電壓對應之固定電壓，前述複數個檢測電路之各個係由下列電路所構成：該電路係連接於前述複數個光感測部之各個電容器之一方端子側，且藉由使前述開關元件短時間動作而將來自前述基準電壓源之基準電壓施加於前述電容器而進行充電，且將前述開關元件關斷之後，於前述電容器之電壓成為預先規定之預定值之際進行邏輯反轉。
  6. 如申請專利範圍第1至5項中任一項之液晶顯示裝置，其中，前述照光手段係為背光源，而前述液晶顯示面板係為穿透型或半穿透型液晶顯示面板。
  7. 如申請專利範圍第1至5項中任一項之液晶顯示裝置，其中，前述照光手段係為前光源，而前述液晶顯示面板係為反射型液晶顯示面板。
  8. 一種電子機器，其特徵為具備申請專利範圍第1項之液晶顯示裝置。
  9. 一種控制液晶顯示裝置之照光手段之明亮度之方法，該液晶顯示裝置係具備：液晶顯示面板，具有挾持液晶 層之一對基板；前述液晶顯示面板之照光手段；及複數個光感測部，用以檢測環境光之強度；其特徵為：使用前述光感測部之輸出成為預定值為止之時間與環境光之強度具有相關關係者作為前述光感測部，且在特定的測定時間內前述複數個光感測部之輸出之半數以上成為預先規定之預定值時判別為前述環境光之強度已變化而控制前述液晶顯示裝置之照光手段之明亮度。
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