(57)【要約】【課題】表示パネルに組み込んだ光センサが極力バックライトの影響を受けないようにしてセンサの誤動作及び感度低下が起らないようにした液晶表示装置を提供すること。【解決手段】ＴＦＴ基板２とＣＦ基板２５とが対向配置されその間に液晶層１４が形成された液晶表示パネルと、ＴＦＴ基板の背面に配設された照光手段とからなり、ＴＦＴ基板に外光を検知するＴＦＴ光センサを有する光検出部ＬＳ１を備え、光検出部の出力により照光手段を制御する液晶表示装置１において、ＣＦ基板には、ＴＦＴ基板上のＴＦＴ光センサと対向する箇所に外光を採光するセンサ窓Ｗが設けられ、センサ窓の周辺は外光を遮光するとともに照光手段からの光の反射を抑制する遮光層Ｋで覆われている。【選択図】図７
2008116873.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクティブマトリクス基板とカラーフィルタ基板とが対向配置されその間に液晶層が形
成された液晶表示パネルと、前記アクティブマトリクス基板の背面に配設された照光手段
とからなり、前記アクティブマトリクス基板に外光を検知する光センサを有する光検出部
を備え、前記光検出部の出力により前記照光手段を制御する液晶表示装置において、
前記カラーフィルタ基板には、前記アクティブマトリクス基板上の前記光センサと対向
する箇所に外光を採光する開口部が設けられ、該開口部の周辺は外光を遮光するとともに
前記照光手段からの光の反射を抑制する遮光層で覆われていることを特徴とする液晶表示
装置。
【請求項２】
前記遮光層は、低反射金属膜又は合成樹脂材からなるブラックマトリクス層で形成され
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。
【請求項３】
前記遮光層は、低反射金属膜又は合成樹脂材からなるブラックマトリクス層と、該ブラ
ックマトリクス層の上に積層されたカラーフィルタ層と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。
【請求項４】
前記カラーフィルタ層は、青色単色、青色を含む２色の積層体、又は赤色、緑色及び青
色の３色からなる積層体のいずれかで形成されていることを特徴とする請求項３に記載の
液晶表示装置。
【請求項５】
前記カラーフィルタ層は、前記液晶表示パネルの透過部に設けられたカラーフィルタ層
と同一とされていることを特徴とする請求項３又は４に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
アクティブマトリクス基板とカラーフィルタ基板とが対向配置されその間に液晶層が形
成された液晶表示パネルと、前記アクティブマトリクス基板の背面に配設された照光手段
とからなり、前記アクティブマトリクス基板に外光を検知する光センサを有する光検出部
を備え、前記光検出部の出力により前記照光手段を制御する液晶表示装置において、
前記アクティブマトリクス基板には、前記光センサ周辺に半導体層が設けられ、前記カ
ラーフィルタ基板には、前記アクティブマトリクス基板上の前記光センサと対向する箇所
に外光を採光する開口部が設けられ、該開口部の周辺は外光を遮光するとともに前記照光
手段からの光の反射を抑制する遮光層で覆われていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項７】
前記光センサは薄膜トランジスタからなり、前記半導体層は前記薄膜トランジスタのゲ
ート電極と絶縁膜を介して一部重なるように配設されていることを特徴とする請求項６に
記載の液晶表示装置。
【請求項８】
前記遮光層は、低反射金属膜又は合成樹脂材からなるブラックマトリクス層で形成され
ていることを特徴とする請求項６に記載の液晶表示装置。
【請求項９】
前記遮光層は、低反射金属膜又は合成樹脂材からなるブラックマトリクス層と、該ブラ
ックマトリクス層の上に積層されたカラーフィルタ層とからなることを特徴とする請求項
６に記載の液晶表示装置。
【請求項１０】
前記カラーフィルタ層は、青色単色、青色を含む２色の積層体、又は赤色、緑色及び青
色の３色からなる積層体のいずれかで形成されていることを特徴とする請求項９に記載の
液晶表示装置。
【請求項１１】
前記カラーフィルタ層は、前記液晶表示パネルの透過部に設けられたカラーフィルタ層
と同一とされていることを特徴とする請求項９又は１０に記載の液晶表示装置。
【請求項１２】
前記半導体層は、光センサの周辺以外の周辺回路及び保護回路の少なくともいずれか一
方にも設けられていることを特徴とする請求項６〜１１のいずれかに記載の液晶表示装置
。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液晶表示パネルを照射する照光手段を備えた液晶表示装置に係り、さらに詳し
くは、外光、いわゆる周囲の環境光を感知する光センサを液晶表示パネルに組込み、この
光センサ出力により照光手段を制御するようにした液晶表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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、表示装置として液晶表示装
置が多く使用されている。この液晶表示装置は、液晶が非発光材であるため、照光手段や
外光などの光源を必要とする。例えば、暗い場所では外光のみでは表示画像が見え難くな
ることから、照光手段を点灯させて表示画像を視認できるようにしている。
【０００３】
ところが、手動による照光手段の強度の操作は、その都度ユーザーが外光の明暗を判断
して行わなければならないので、その操作が極めて面倒となり、明るいときにも点灯させ
てしまうことがある。このような場合、例えば、携帯電話機では、電池の消耗を速めてし
まうことになる。
【０００４】
このような不都合を解消するために、液晶表示パネルに光センサを組み込み、この光セ
ンサによって外光の明暗を感知し、その結果に基づいて照光手段の強度を制御する液晶表
示装置が知られている（例えば、下記特許文献１参照）。
【０００５】
下記特許文献１に記載された液晶表示装置は、液晶表示パネルに光センサを組み込んだ
ものである。なお、図９はこの文献１に記載された液晶表示装置に組み込まれた光センサ
を示し、図９（ａ）は光センサの平面図、図９（ｂ）は図９（ａ）のＣ−Ｃ線の断面図で
ある。
この液晶表示装置に組み込まれた光センサは、薄膜トランジスタが形成されたアレイ基
板３１と、このアレイ基板３１に対向しカラーフィルタが形成されたカラーフィルタ基板
（以下、ＣＦ基板という）３２と、アレイ基板３１とＣＦ基板３２との間に介在された絶
縁層３３とを有し、アレイ基板３１は、そのベース基板３１ａ上に光スイッチング素子（
ａ−ＳｉＴＦＴ）３０が形成された構成となっている。
【０００６】
光スイッチング素子３０は、第１金属層からなるゲート電極３０１と、第２金属層から
なるソース電極３０２及びドレイン電極３０３とを有し、ゲート電極３０１とソ―ス及び
ドレイン電極３０２、３０３との間に半導体層３０４が設けられている。この半導体層３
０４は、活性層３０ａと抵抗性接触層３０ｂとで構成されている。そして、この半導体層
３０４は、ソース及びドレイン電極３０２、３０３間に位置して抵抗性接触層３０ｂの一
部が除去され活性層が露出されたチャネル部ＣＨが形成され、このチャネル部ＣＨは第１
長さＬ１及び第１幅Ｗ１を有し、チャネル部ＣＨに入射する外部光のエネルギーに対応し
てチャネル部ＣＨの抵抗が変化し、このチャネル部ＣＨに流れる電流量の変化を検出する
ことにより外部光量が検出されるようになっている。
【０００７】
アレイ基板３１は、ゲート電極３０１上にゲート絶縁層３４が形成され、ソース及びド
レイン電極３０２、３０３上にパッシベーション層３５が形成されている。
【０００８】
また、ＣＦ基板３２は、ベース基板３２ａ上に遮光層３６が設けられている。この遮光
層３６には、光スイッチング素子３０のチャネル部ＣＨに対応した箇所にセンサ窓３７が
形成されている。このセンサ窓３７は第２長さＬ２と第２幅Ｗ２を有し、第２長さＬ２は
、チャネル部ＣＨの第１長さＬ１より長く形成され、また第２幅Ｗ２はチャネル部ＣＨの
第１幅Ｗ１より若干幅広に形成されている。具体的には、第２長さＬ２は、アレイ基板３
１とＣＦ基板３２間のミスアライン（ｍｉｓｓ−Ａｌｉｇｎ）を考慮して第１長さＬ１を
基準にしてソース及びドレイン電極３０２、３０３側にそれぞれ拡張された第１マージン
ΔＬ１が設けられている。センサ窓３７の長さ方向のサイズとして第１マージンΔＬ１を
設けることによって、アレイ基板３１とＣＦ基板３２のミスアラインが発生しても、チャ
ネル部ＣＨへの外光の入射が妨げられることがないようになっている。なお、ゲート電極
３０１は、センサ窓３７を通じて入射する光がアレイ基板３１のベース基板３１ａの下方
に漏洩するのを防止するために、ゲート電極３０１はセンサ窓３７の端部位から第２マー
ジンΔＬ２分だけ拡張された第３長さＬ３に示す長さを有するように形成されている。
【特許文献１】特開２００６−１７１６６９号公報（段落〔００２１〕〜〔００２７〕、図１、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記特許文献１の液晶表示装置は、表示パネルに光センサを組み込んだので、このセン
サ出力によって照光手段の強度の制御ができるため、ユーザーはその都度外光の明暗を判
断して照光手段の強度を操作する必要がなくなり、操作性が大幅に改善される。また、Ｃ
Ｆ基板３２のセンサ窓３７は、第２長さＬ２と第２幅Ｗ２を有し、この第２長さＬ２がチ
ャネル部ＣＨの第１長さＬ１より長く、第２幅Ｗ２がチャネル部ＣＨの第１幅Ｗ１より若
干幅広に形成されているので、アレイ基板３１とＣＦ基板３２間のミスアラインが発生し
ても、チャネル部ＣＨへの外光の入射が妨げられることがない。
【００１０】
しかしながら、この光センサは、外光の漏洩に対する対策が講じられているが照光手段
の光の漏洩に対する対策は何ら講じられていない。すなわち、照光手段は通常アレイ基板
の背面に配設されて、このアレイ基板の背面から光が照射され、照射された光がアレイ基
板、液晶層及びＣＦ基板を通過してＣＦ基板面上に画像を表示するようになっている。こ
のとき、アレイ基板を通過した照光手段の光がＣＦ基板へ到達し、このアレイ基板上の遮
光層に当たるが、この遮光層は通常金属膜で形成されているので、この照光手段の光がこ
の遮光層で反射して光センサに入射することがある。このような反射光が光センサに入射
すると、光センサへの入射光は環境光に更にこの照光手段の反射光が加わったものとなる
ので、誤動作の原因及びセンサ感度の低下をもたらし、特に、薄暗い低照度の外光が検出
できなくなる恐れがある。これは照光手段からの漏れ光、いわゆる迷光によって光センサ
に漏洩電流が生じることに起因する。
【００１１】
本発明は上記従来技術が潜在的に抱えている課題を解決するもので、本発明の目的は、
表示パネルに組み込んだ光センサが極力照光手段の影響を受けないようにしてセンサの誤
動作及び感度低下が起らないようにした液晶表示装置を提供することにある。
【００１２】
また、本発明の他の目的は照光手段の影響を抑制して低照度の環境光であっても確実に
検出できるようにした液晶表示装置を提供することになる。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の液晶表示装置の発明は、アクティブマト
リクス基板とカラーフィルタ基板とが対向配置されその間に液晶層が形成された液晶表示
パネルと、前記アクティブマトリクス基板の背面に配設された照光手段とからなり、前記
アクティブマトリクス基板に外光を検知する光センサを有する光検出部を備え、前記光検
出部の出力により前記照光手段を制御する液晶表示装置において、
前記カラーフィルタ基板には、前記アクティブマトリクス基板上の前記光センサと対向
する箇所に外光を採光する開口部が設けられ、該開口部の周辺は外光を遮光するとともに
前記照光手段からの光の反射を抑制する遮光層で覆われていることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の液晶表示装置において、前記遮光層
は、低反射金属膜又は合成樹脂材からなるブラックマトリクス層で形成されていることを
特徴とする。
【００１５】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の液晶表示装置において、前記遮光層
は、低反射金属膜又は合成樹脂材からなるブラックマトリクス層と、該ブラックマトリク
ス層の上に積層されたカラーフィルタ層とからなることを特徴とする。
【００１６】
また、請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の液晶表示装置において、前記カラー
フィルタ層は、青色単色、青色を含む２色の積層体、又は赤色、緑色及び青色の３色から
なる積層体のいずれかで形成されていることを特徴とする。
【００１７】
また、請求項５に記載の発明は、請求項３又は４に記載の液晶表示装置において、前記
カラーフィルタ層は、前記液晶表示パネルの透過部に設けられたカラーフィルタ層と同一
とされていることを特徴とする。
【００１８】
請求項６に記載の液晶表示装置の発明は、アクティブマトリクス基板とカラーフィルタ
基板とが対向配置されその間に液晶層が形成された液晶表示パネルと、前記アクティブマ
トリクス基板の背面に配設された照光手段とからなり、前記アクティブマトリクス基板に
外光を検知する光センサを有する光検出部を備え、前記光検出部の出力により前記照光手
段を制御する液晶表示装置において、
前記アクティブマトリクス基板には、前記光センサ周辺に半導体層が設けられ、前記カ
ラーフィルタ基板には、前記アクティブマトリクス基板上の前記光センサと対向する箇所
に外光を採光する開口部が設けられ、該開口部の周辺は外光を遮光するとともに前記照光
手段からの光の反射を抑制する遮光層で覆われていることを特徴とする。
【００１９】
また、請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の液晶表示装置において、前記光セン
サは薄膜トランジスタからなり、前記半導体層は前記薄膜トランジスタのゲート電極と絶
縁膜を介して一部重なるように配設されていることを特徴とする。
【００２０】
また、請求項８に記載の発明は、請求項６に記載の液晶表示装置において、前記遮光層
は、低反射金属膜又は合成樹脂材からなるブラックマトリクス層で形成されていることを
特徴とする。
【００２１】
また、請求項９に記載の発明は、請求項６に記載の液晶表示装置において、前記遮光層
は、低反射金属膜又は合成樹脂材からなるブラックマトリクス層と、該ブラックマトリク
ス層の上に積層されたカラーフィルタ層とからなることを特徴とする。
【００２２】
また、請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の液晶表示装置において、前記カラ
ーフィルタ層は、青色単色、青色を含む２色の積層体、又は赤色、緑色及び青色の３色か
らなる積層体のいずれかで形成されていることを特徴とする。
【００２３】
また、請求項１１に記載の発明は、請求項９又は１０に記載の液晶表示装置において、
前記カラーフィルタ層は、前記液晶表示パネルの透過部に設けられたカラーフィルタ層と
同一とされていることを特徴とする。
【００２４】
また、請求項１２に記載の発明は、請求項６〜１１のいずれかに記載の液晶表示装置に
おいて、前記半導体層は、光センサの周辺以外の周辺回路及び保護回路の少なくともいず
れか一方にも設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
本発明は、上記構成を備えることにより以下に示す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、カラーフィルタ基板に設けられた開口部の周辺が遮光層で
覆われることにより、外光が遮光され、且つ照光手段からの光が反射することを抑制する
ので、照光手段からの光の反射光は減光され、光センサへ到達する光の量が減るため光セ
ンサの漏洩電流量が抑制される。その結果、周囲が薄暗い低照度の場合の外光の検出も可
能になる。
【００２６】
請求項２の発明によれば、遮光層に低反射金属膜又は合成樹脂材からなるブラックマト
リクス層を用いたことにより、照光手段の光が十分に吸収されて減光されるので、光セン
サへ到達する照光手段からの光の反射光が減り光センサの漏洩電流量が抑制される。
【００２７】
請求項３の発明によれば照光手段からの光がブラックマトリクス層及びカラーフィルタ
層の２つの層で吸収されて減光されるので、光センサに到達する照光手段からの反射光が
減り、漏洩電流がさらに抑制される。その結果、上記本発明の効果をより得られるように
なる。
【００２８】
請求項４の発明によれば、カラーフィルタを多層構造、例えば、青（Ｂｌｕｅ）及び赤
（Ｒｅｄ）の２色、或いは赤（Ｒｅｄ）、緑（Ｇｒｅｅｎ）及び青（Ｂｌｕｅ）の３色の
積層構造にすることにより、広い波長範囲の反射光を吸収することが可能になる。また、
例えば、光センサが非晶質シリコンよりなる薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）からなる場合、
この光センサは青色感度が低い性質を有しているため、青色単色のフィルタで照光手段か
らの光のうちの青成分以外の光を吸収することで、光センサの漏洩電流が抑制される。
【００２９】
請求項５の発明によれば、液晶表示パネルの透過部に設けられたカラーフィルタ層は、
通常、例えば半透過型液晶表示パネルが備えている反射部に設けられるものに比べて濃い
ため、遮光層のカラーフィルタ層を透過部と同一にすることにより、照光手段からの光を
効率よく吸収させることができるとともに、カラーフィルタ層を液晶表示パネルの透過部
に設けられるカラーフィルタと同時に形成することができる。
【００３０】
請求項６、７の発明によれば、アクティブマトリクス基板の光センサ周辺に半導体層（
例えばａ−Ｓｉ）を設けることにより、この半導体層は光吸収機能を有しているので、こ
の機能を利用して照光手段からの光を吸収することができる。すなわち、例えば光センサ
を薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）で形成し、このＴＦＴ光センサのゲート電極上に半導体層
を配設することにより照光手段からの光が液晶表示パネル内で多重反射しても、ゲート電
極で反射する反射光が抑制されて光センサに到達する照光手段からの反射光が減光され、
光センサの漏洩電流を抑制できる。その結果、周囲が薄暗い低照度の外光の検出が可能に
なる。
【００３１】
請求項８の発明によれば、遮光層に低反射金属膜又は合成樹脂材からなるブラックマト
リクス材で形成され開口部の周辺を遮光層で覆うことにより、照光手段光が吸収されて減
光されるので、光センサへ到達する照光手段の反射光が減り光センサの漏洩電流量が抑制
される。
【００３２】
請求項９、１０の発明によれば、請求項６の効果に加えて、請求項３、４に示した効果
と同様の効果が得られる。
【００３３】
請求項１１の発明によれば、液晶表示パネルの透過部に設けられたカラーフィルタ層は
、通常、例えば半透過型液晶表示パネルが備えている反射部に設けられるものに比べて濃
いため、遮光層のカラーフィルタ層を透過部と同一にすることにより、照光手段からの光
を効率よく吸収させることができるとともに、カラーフィルタ層を液晶表示パネルの透過
部に設けられるカラーフィルタと同時に形成することができる。
【００３４】
請求項１２によれば、半導体層を光センサの周辺以外の周辺回路及び保護回路の少なく
ともいずれか一方にも設けることにより、照光手段からの反射光による漏洩電流がさらに
抑制され、動作不良、表示不良が抑制され、且つセンサ検出感度が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、図面を参照して本発明の最良の実施形態を説明する。但し、以下に示す実施形態
は、本発明の技術思想を具体化するための液晶表示装置を例示するものであって、本発明
をこの液晶表示装置に特定することを意図するものではなく、特許請求の範囲に含まれる
その他の実施形態のものにも等しく適応し得るものである。
【実施例１】
【００３６】
本発明の実施例１に係る液晶表示装置として半透過型液晶表示装置を例示し、図１、図
２を参照して説明する。なお、図１は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。
【００３７】
この半透過型液晶表示装置（以下、単に液晶表示装置という）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（以下、ＴＦＴという）等が形成された透明な絶縁性
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（アレイ基板とも言
う。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ガラス基板か
らなる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
た構成を有する液晶表示パネルと、照光手段、例えばこの液晶表示パネルの背面に配設さ
れたバックライトＢＬとからなる。なお、照光手段にはここで述べるバックライトＢＬに
代えて側方から液晶表示パネルを照光するサイドライトを用いてもよい。
【００３８】
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で囲まれる部分に画素電極１２（図３参照
）が形成され、ゲート線４とソース線５との交差部にスイッチング素子としてのＴＦＴが
形成されて各線に接続されている。光検出部ＬＳ１は表示領域ＤＡの外周縁部に設けられ
ている。これらの配線、ＴＦＴ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において後述する。なお、表示領域ＤＡの周
囲には、不図示の周辺回路及び保護回路（例えば静電気に対する保護回路）が設けられて
いる。
【００３９】
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が設けられている
。このフレキシブル配線基板ＦＰＣは画像供給装置に接続されたデータ線及び制御線を有
し、これらの配線がドライバＩＣに接続されている。ドライバＩＣでは、液晶を駆動する
ＶＣＯＭ信号、ソース信号、ゲート信号等が生成され、これらの信号は、ＴＦＴ基板２上
のコモン線１１、ソース線５、ゲート線４へ供給される。また、ＴＦＴ基板２の四隅には
、複数のトランスファ電極１０１〜１０４が設けられている。これらのトランスファ電極
１０１〜１０４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
接続されて同電位となっている。各トランスファ電極１０１〜１０４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コモン線１１及び
トランスファ電極１０１〜１０４を介して対向電極２６に印加される。
【００４０】
ＣＦ基板２５は、ガラス基板の表面にＲｅｄ（赤）、Ｇｒｅｅｎ（緑）、Ｂｌｕｅ（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とが形成されている。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２９として示
してある。
【００４１】
また、ＣＦ基板２５には、さらに酸化インジウム、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ＴＦＴ基板２に形成された光
検出部ＬＳ１と対向する箇所まで延設されている（図２参照）。
【００４２】
ＴＦＴ基板２とＣＦ基板２５との間は、周囲がシール材６で囲まれ内部に液晶を入れる
ためのスペースが形成されている。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が使用され、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。また、両基板２、２５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で構成
されている。
【００４３】
両基板２、２５の貼り合せは、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１０ａを各トランスファ電極１０１〜
１０４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パネルが完成する。また、この装置の組み
立て時には、液晶表示パネルの下方（後方）、すなわちＴＦＴ基板２の下方（後方）にバ
ックライトＢＬが配置される。
【００４４】
次に、この液晶表示装置の画素構成を図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、図４はＣＦ基板を含む図３の
Ａ−Ａ断面図である。
【００４５】
ＴＦＴ基板２の表示領域ＤＡ上には、図３及び図４に示すように、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が等間隔で平行に形成されており、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１６、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１
７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ており、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。
【００４６】
ここで、ゲート線４とソース線５とで囲まれた領域が１画素に相当する。そしてゲート
電極Ｇ、ゲート絶縁膜１７、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と補助容量線１６によって各画素の補助容量を形成することになる
。
【００４７】
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（パッシベーション膜ともいう）１８が積層され、この保護絶縁膜１
８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の表面を微細
な凹凸部が形成される反射部Ｒと平坦な透過部Ｔとで構成することにより、反射部Ｒにお
いてはＣＦ基板２５を通して入ってくる外光が反射され、透過部Ｔにおいてはバックライ
トＢＬからの光が透過される。なお、図４においては反射部Ｒにおける層間膜２０の凹凸
部は省略してある。
そして保護絶縁膜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。また、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Ｒ０が設けられ、この反射電極Ｒ０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。
【００４８】
ＣＦ基板２５は、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。このカラーフィルタとしては、Ｒｅｄ（赤）、Ｇｒｅｅｎ
（緑）、Ｂｌｕｅ（青）等の複数色からなるカラーフィルタが用いられるが、反射部Ｒの
カラーフィルタ層は光が２回通過するため、透過部Ｔのカラーフィルタ層に比べて薄く形
成する場合がある。
【００４９】
次に図５〜図７を参照して、光検出部ＬＳ１及び光センサ読取部Ｒｅ１の構成及び動作
を説明する。なお、図５は光検出部及び光センサ読取部の等価回路図、図６、図７は図１
のＴＦＴ基板に形成された光検出部のセンサの構造を示し、図６は図５の光検出部を構成
する光センサの平面図、図７は図６のＢ−Ｂ線の断面図である。
【００５０】
光検出部ＬＳ１は、図５に示すように、ＴＦＴ光センサのドレイン電極ＤＬとソース電
極ＳＬ間にコンデンサＣｗが並列接続され、ソース電極ＳＬ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、また、ゲート電極ＧＬに所
定のゲート電圧ＧＶが印加され、さらに、ＴＦＴ光センサのドレイン電極ＤＬ及びコンデ
ンサＣｗの他方の端子がグラウンド端子ＧＲを介して接地された回路構成となっている。
【００５１】
また、光センサ読取部Ｒｅ１は、公知のサンプリングホールド回路ＳＨから構成されて
おり、光検出部ＬＳ１のコンデンサＣｗの電荷を蓄積するホールド用コンデンサＣｒと、
このホールド用コンデンサＣｒの出力電圧を増幅するＯＰアンプと、このＯＰアンプ出力
をアナログからデジタル値に変更するＡ／Ｄ変換器とで構成されている。そして、光検出
部ＬＳ１と光センサ読取部Ｒｅ１とは、スイッチ素子ＳＷ３で接続されている。
【００５２】
光検出部ＬＳ１の光センサは、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）からなりＴＦＴ基板２の上
に形成される。詳しくは、図７に示すように、ＴＦＴ基板２上にＴＦＴ光センサのゲート
電極ＧＬが形成されている。このゲート電極ＧＬは、その表面及び周囲が窒化シリコンや
酸化シリコンなどからなるゲート絶縁膜１７で覆われ、このゲート電極ＧＬを覆ったゲー
ト絶縁膜１７の上に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光センサのドレイン電極ＤＬ及びソース電極ＳＬが半導体層１９Ｌと接触するよ
うに設けられている。これらのドレイン電極ＤＬ及びソース電極ＳＬは、図６に示すよう
に、それぞれ所定の隙間を有する櫛歯状の電極片を有し、一方の櫛歯状の電極片が他方の
櫛歯状の電極片間に入り込むようにしてゲート絶縁膜１７上に形成されている。その結果
、ソース電極ＳＬの電極片とドレイン電極ＤＬの電極片とが交互に配置されることになる
。このように各電極片を交互に配置することにより、各ソース電極ＳＬ及びドレイン電極
ＤＬで画定されるチャネル幅が拡大されて、広い範囲で環境光の検出が可能になる。これ
らの半導体層１９Ｌ及びソース電極ＤＬは、平面視してゲート電極ＧＬの内側に配設され
ている。このようにゲート電極ＧＬの内側に半導体層１９Ｌ及びソース電極ＤＬを配設す
ることにより、ＴＦＴ基板２の背面のバックライトＢＬからの光がゲート電極ＧＬで遮光
されて半導体層１９Ｌへ照射されることがなくなる。
【００５３】
また、ゲート電極ＧＬは、ＣＦ基板２５に設けられるセンサ窓Ｗ（図７参照）より若干
大きく形成されている。さらに、これらのドレイン電極ＤＬ、ソース電極ＳＬ、半導体層
１９Ｌ及びこれら電極等の周囲は、例えば無機絶縁材料からなる保護絶縁膜１８で覆われ
、この保護絶縁膜１８の上に平坦化膜２０が形成されている。なお、光検出部ＬＳ１のＴ
ＦＴ光センサは、前記のようにＴＦＴ基板上に形成されるが、その他の素子、例えばスイ
ッチ素子ＳＷ１にＴＦＴを使用し、このＴＦＴを基板上に形成し、同様にコンデンサＣｗ
もこの基板に形成するのが好ましい。ＴＦＴ光センサ及びスイッチ素子ＳＷ１（ＴＦＴ）
は、液晶表示パネルの製造工程において液晶駆動用のスイッチング素子としてのＴＦＴと
同時に形成される。これにより、光検出部ＬＳ１を設けるために特に製造工数を増加させ
る必要がなくなる。
【００５４】
一方、ＣＦ基板２５は、ＴＦＴ基板２の光検出部ＬＳ１と対向する領域に遮光層Ｋが形
成されている。この遮光層Ｋは、ＴＦＴ基板２上のＴＦＴ光センサと対向する領域を除い
て形成されている。この遮光層Ｋが除去された領域は、環境光を採り入れるセンサ窓（開
口部）Ｗとなっている。このセンサ窓Ｗは、ＴＦＴ光センサのゲート電極ＧＬより小さく
、且つ半導体層１９Ｌより大きなサイズ（面積）で形成されている。センサ窓Ｗをこのよ
うな大きさにすることにより、バックライトＢＬからの光（ＢＬ光）が外部へ漏れること
が無くなる。
【００５５】
また、遮光層Ｋは、ブラックマトリクス層２８及びカラーフィルタ層２７の積層構造と
なっている。このカラーフィルタ層２７には、ＣＦ基板２５の表示領域ＤＡに設けたＲｅ
ｄ（赤）、Ｇｒｅｅｎ（緑）、Ｂｌｕｅ（青）等の複数色からなるカラーフィルタが使用
される。なお、表示領域ＤＡにおいて、透過部Ｔ、反射部Ｒ用に異なるカラーフィルタを
使用する場合は、このカラーフィルタ層は、透過部Ｔのカラーフィルタと同一にするのが
好ましい。透過部Ｔのカラーフィルタは反射部Ｒのカラーフィルタよりも濃いため、バッ
クライトからの光（ＢＬ光）が効率よく吸収・減光される。また、センサ窓Ｗ内には、緑
色のカラーフィルタを設けるのが好ましい。この緑色カラーフィルタにより、ＴＦＴ光セ
ンサへはこの緑色カラーフィルタを透過した外光が入射されるので、視感度の補正ができ
る。この緑色カラーフィルタは、表示領域ＤＡで表示のために用いられている緑色カラー
フィルタと同一のものが使用され、このフィルタと同時に形成される。なお、表示領域Ｄ
Ａにおいて、透過部Ｔ、反射部Ｒ用に異なるカラーフィルタを使用する場合は、センサ窓
Ｗの緑色カラーフィルタには透過部Ｔに使用する緑色カラーフィルタを使用するのが好ま
しい。透過部Ｔのカラーフィルタは反射部Ｒのカラーフィルタよりも濃いため、視感度を
補正するのに好適である。また、ブラックマトリクス層２８は、カーボンやチタンを分散
した樹脂ブラックが使用される。また、低反射用として、金属クロムと酸化クロムの２層
膜構成にしたものでもよい。ブラックマトリクス層２８をカーボンブラックが分散された
樹脂で形成すると、この層にバックライトからの光が照射されても反射光が吸収されてＴ
ＦＴ光センサへ照射されることが抑制される。
【００５６】
この構成にすると、図７に示すように、バックライトからの光がブラックマトリクス層
２８だけでなくカラーフィルタ層２７でも吸収されて減光（図７の点線）されるので、Ｔ
ＦＴ光センサへ到達するバックライトＢＬからの反射光が減り、ＴＦＴ光センサの漏洩電
流量が抑制される。特に、カラーフィルタ層を多層構造、例えば、Ｂｌｕｅ（青）及びＲ
ｅｄ（赤）の２色、或いはＲｅｄ（赤）、Ｇｅｅｎ（緑）及びＢｌｕｅ（青）の３色の積
層構造にすることにより、広い波長範囲の反射光を抑制することが可能になる。また、青
色単色を配置する場合でも以下の理由により高い効果が得られる。すなわち、青色カラー
フィルタは、青色光を透過するが他の色光を吸収する性質を有しており、一方、ＴＦＴ光
センサの半導体層（ａ−Ｓｉ）１９Ｌは青色の感度が低い性質を有している。つまり青色
カラーフィルタで青色以外の他の色を吸収することでバックライトＢＬから照射されブラ
ックマトリクス層２８で反射した反射光は相対的に青色成分が多いものとなるが、ＴＦＴ
光センサの半導体層（ａ−Ｓｉ）は青色光に対して感度が低いので影響を受け難くなる。
なお、表示領域ＤＡにおいて、透過部Ｔ、反射部Ｒ用に異なるカラーフィルタを使用する
場合は透過部Ｔの青色カラーフィルタを使用するのが好ましい。この構成によると、遮光
層Ｋで反射していたバックライト光がカラーフィルタ層で吸収され減光されるため、ＴＦ
Ｔ光センサに到達するバックライト光が減り漏洩電流が抑制される。その結果、低照度の
環境光の検出も可能になる。
【００５７】
さらに、このＣＦ基板２５は、カラーフィルタ層２７の上に対向電極２６が設けられ、
この対向電極２６は、表示領域ＤＡ全体にも延設されている。このＴＦＴ光センサ上のＴ
ＦＴ基板２とＣＦ基板２５との間にも液晶層１４が形成されている。
【実施例２】
【００５８】
次に、図８を参照して本発明の実施例２に係る液晶表示装置に搭載される光センサを説
明する。なお、図８は実施例２に係る光センサを示す断面図であって、この図は実施例１
（図６）の光センサのＢ−Ｂ線で切断したものに相当する断面図である。
このＴＦＴ光センサは、上記実施例１のものとＴＦＴ基板２上に設けたセンサ構造が異
なり他の構造は同じである。そこで以下にはこの異なる部分のみを説明し、共通部分は同
じ符号を付して説明を省略する。
【００５９】
ＴＦＴ光センサは、環境光を検知するＴＦＴ光センサの周辺に半導体層１９Ｌ、１９Ｌ
'、例えばａ−Ｓｉが平面視してゲート電極ＧＬと一部重なるようにして、ＴＦＴ基板２
のゲート絶縁膜１７に形成されている。この半導体層１９Ｌ、１９Ｌ'は、ＴＦＴ光セン
サの形成工程で同時に形成される。この構成によると、この半導体層（ａ−Ｓｉ）１９Ｌ
、１９Ｌ'が光を吸収し減光する作用を有するので、ゲート電極ＧＬを反射する光が抑制
されるため、多重反射でＴＦＴ光センサに到達するバックライト光が減り漏洩電流が抑制
されて、結果として低照度の環境光の検出が可能になる。
【００６０】
この半導体層１９Ｌ、１９Ｌ'は、ＴＦＴ光センサの周辺にあって、ゲート電極ＧＬと
一部重なるように設けたが、このゲート電極ＧＬで遮光できない領域にも配設するのが好
ましい。この領域として、液晶表示パネルには、図６の光検出部の周辺に不図示の周辺回
路及び保護回路が形成してあるので、このような回路にも半導体層１９Ｌ、１９Ｌ'を設
けるのが好ましい。この周辺回路及び保護回路に半導体層１９Ｌ、１９Ｌ'を設けること
により、バックライトからの光による漏洩電流が抑制され、動作不良、表示不良が抑制さ
れ且つセンサ検出感度が向上する。
【００６１】
次に、光検出部ＬＳ１及び光センサ読取部Ｒｅ１の動作を図５を参照して説明する。
通常の光検出、すなわち、携帯電話機等に搭載された液晶表示装置１が作動中の場合に
おける光検出は、外部の制御手段から、ゲート電極ＧＬに所定の逆バイアス電圧ＧＶ（例
えば、−１０Ｖ）を印加しておき、スイッチ素子ＳＷ１をオンして所定の基準電圧Ｖｓ（
例えば、＋２Ｖ）をコンデンサＣｗに充電する。スイッチ素子ＳＷ１はこのコンデンサＣ
ｗに所定時間充電した後はオフする。この状態でＴＦＴ光センサに外光が当たっていると
、その外光の強さによってコンデンサＣｗの充電電圧が低下するので、所定時間後にこの
低下した後の充電電圧をスイッチ素子ＳＷ３を閉じてホールド用コンデンサＣｒに充電す
る。ホールド用コンデンサＣｒに充電された充電電圧、すなわち上記電圧降下後の電圧値
は、外光の強さに反比例したものとなっている。そして、ホールド用コンデンサＣｒに蓄
積された電圧をＯＰアンプに入力・増幅しＡ／Ｄ変換することで読取出力Ｐが得られる。
この光センサ読取部Ｒｅ１の出力Ｐは、不図示の制御装置に入力されてバックライトＢＬ
等の制御がなされる。
【００６２】
以上、本発明を上記の実施形態で詳細に説明したが、本発明はこれに限定されず、本発
明が属する技術分野において通常の知識を有する者であれば、本発明の思想及び精神を離
れることなく修正又は変更できる。例えば、光センサは、薄膜トランジスタでなく他の光
センサ、例えばフォトダイオードを使用できる。また、ＴＦＴ光センサの作動回路は図５
のものに限定されず、例えば、ソース電極を第１駆動電圧源に接続するとともにゲート電
極及びコンデンサをそれぞれ第２駆動電圧源に接続して、ＴＦＴ光センサから出力された
光電流をコンデンサに充電するようにした回路にしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】図１は本発明の実施例１に係る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クティブマトリクス基板を模式的に示した平面図である。
【図２】図２は図１のＸ−Ｘ線で切断した断面図である。
【図３】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】図４はＣＦ基板を含む図３のＡ−Ａ線で切断した断面図である。
【図５】図５は光検出部及び光センサ読取部の等価回路図である。
【図６】図６は図１のＴＦＴ基板に形成された光検出部のセンサの平面図である。
【図７】図７は図６のＢ−Ｂ線で切断した断面図である。
【図８】図８は本発明の実施例２に係る光センサを示した断面図である。
【図９】図９は従来技術に係る液晶表示装置に組み込まれた光センサを示し、図９（ａ）はセンサの平面図、図９（ｂ）は図９（ａ）のＣ−Ｃ線の断面図である。
【符号の説明】
【００６４】
１                （半透過型）液晶表示装置
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
１０１〜１０４    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
１４              液晶層
１７              ゲート絶縁膜
１９Ｌ、１９Ｌ'  半導体層
２５              カラーフィルタ基板（ＣＦ基板）
２６              対向電極
２７              カラーフィルタ層
２８              ブラックマトリクス層
ＢＬ              バックライト
Ｗ                センサ窓
Ｋ                遮光層
ＬＳ１            光検出部
Ｓ、ＳＬ          ソース電極
Ｇ、ＧＬ          ゲート電極
Ｄ、ＤＬ          ドレイン電極
ＳＷ１、ＳＷ３    スイッチ素子
Ｃｗ              コンデンサ
【図１】
2008116873.tif 000003
【図２】
2008116873.tif 000004
【図３】
2008116873.tif 000005
【図４】
2008116873.tif 000006
【図５】
2008116873.tif 000007
【図６】
2008116873.tif 000008
【図７】
2008116873.tif 000009
【図８】
2008116873.tif 000010
【図９】
2008116873.tif 000011