(57)【要約】【課題】光センサごとに構成を変更することなく、光センサのダイナミックレンジを調整できる液晶装置および電子機器を提供すること。【解決手段】液晶装置は、画素電極５５、５５Ａを有する素子基板６０と、対向電極５６を有する対向基板７０と、素子基板６０と対向基板７０との間に挟持された液晶と、を備える。この液晶装置には、光を電気信号に変換して出力するフォトトランジスタ６１から出力される電気信号に基づいて外光の照度を検出する光センサが設けられている。対向基板７０に面して、上偏光板７８が配置されている。また、素子基板６０の上の表示領域Ａ１には、ＴＦＴ５１が形成され、素子基板６０の上のセンサ領域Ａ２には、ＴＦＴ５１Ａおよびフォトトランジスタ６１が形成され、フォトトランジスタ６１と液晶との間には、偏光層６８Ａが形成されている。【選択図】図５
2008064828.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の走査線と、複数のデータ線と、前記複数の走査線と前記複数のデータ線との交差に対応して設けられた複数の画素電極と、前記データ線に接続されるとともに、自身に対応する走査線が選択されたときに導通状態となるスイッチング素子と、を有する第１基板と、当該第１基板に対向配置された第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に挟持された液晶と、を備える液晶装置であって、
光を電気信号に変換して出力する光電変換素子から出力される電気信号に基づいて外光の照度を検出する光センサを備え、
前記第１基板上における表示領域に前記スイッチング素子が形成されるとともに、前記表示領域外に前記光電変換素子が形成され、
前記第２基板上における前記第１基板と対向する面上において、前記画素電極に対向して対向電極が形成されるとともに、前記第２基板上に偏光板が配置され、
前記光電変換素子と前記液晶との間において、偏光層が形成されることを特徴とする液晶装置。
【請求項２】
請求項１に記載の液晶装置において、
前記偏光層は、アルミニウムで形成されることを特徴とする液晶装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の液晶装置において、
前記第２基板上には、前記光電変換素子に対向する領域にカラーフィルタが形成されることを特徴とする液晶装置。
【請求項４】
請求項３に記載の液晶装置において、
前記光センサは、外光の照度を検出するとともに、前記カラーフィルタを通過する外光の光量を検出することを特徴とする液晶装置。
【請求項５】
請求項１に記載の液晶装置において、
前記偏光板は、前記第２基板上において前記対向電極が形成される面とは反対面上に配置されることを特徴とする液晶装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の液晶装置を備えることを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶装置および電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、液晶を利用して画像を表示する液晶装置が知られている。この液晶装置は、例えば、液晶パネルと、液晶パネルに対向配置されて光を出射するバックライトと、を備える。
【０００３】
液晶パネルは、素子基板と、この素子基板に対向配置された対向基板と、素子基板と対向基板との間に挟持された液晶と、を備える。また、この液晶パネルには、素子基板に面して下偏光板が配置され、対向基板に面して上偏光板が配置されている。
【０００４】
素子基板は、所定間隔おきに設けられた複数の走査線と、これら複数の走査線に交差し、かつ、所定間隔おきに設けられた複数のデータ線と、を備える。各走査線と各データ線との交差部分には、画素電極および薄膜トランジスタ（以降、ＴＦＴ（Thin  Film  Transistor）と呼ぶ）が設けられている。
【０００５】
対向基板は、複数の画素電極に対向して設けられた対向電極を備える。
【０００６】
以上の液晶パネルでは、バックライトから出射された光は、以下のように変化する。
すなわち、バックライトから出射された光は、下偏光板に入射する。下偏光板に入射した光は、下偏光板により偏光され、所定方向の偏波面の光のみが通過する。下偏光板を通過した光は、素子基板を透過した後、液晶に入射する。液晶は、画素電極および対向電極から駆動電圧が印加されると、配向や秩序が変化する。このため、液晶に入射した光は、液晶の配向や秩序に応じて、透過する光量が変化する。液晶を透過した光は、対向基板を透過した後、上偏光板に入射する。上偏光板に入射した光は、上偏光板により偏光され、所定方向の偏波面の光のみが通過する。
【０００７】
したがって、上述の液晶パネルを備えた液晶装置は、下偏光板、液晶、および上偏光板により、バックライトから出射された光を変化させることで、階調表示を行う。
【０００８】
以上の液晶装置の表示の視認性は、太陽光といった外光による液晶装置の周囲の明るさによって変化する。すなわち、液晶装置の周囲が明るくなるに従って、液晶装置の周囲の明るさと、液晶装置の表示領域の明るさと、の差分が小さくなるので、液晶装置の表示の視認性が低下する。
【０００９】
そこで、外光の照度を検出する光センサを備えた液晶装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に記載された液晶装置によれば、光センサにより外光の照度を検出し、検出した外光の照度に応じて、バックライトから出射する光量を制御する。このため、液晶装置の周囲の明るさに応じて、液晶パネルに供給されるバックライトからの光量を制御することで、液晶装置の表示の視認性を向上できる。
【特許文献１】特開平５−２４１５１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、上述の光センサは、例えば、光を電気信号に変換する光電変換素子としてのフォトトランジスタを有する。このフォトトランジスタは、例えば、ＴＦＴを形成する工程と同一の工程で素子基板上に形成されるが、この素子基板上に形成されたフォトトランジスタには、特性ばらつきが生じる場合があった。フォトトランジスタに特性ばらつきが生じると、光センサごとに、検出可能な外光の照度の範囲、すなわちダイナミックレンジがばらついてしまう。
【００１１】
このため、所望のダイナミックレンジを有する光センサを液晶装置に設けるためには、例えば、光センサごとにコンデンサを接続することで、ダイナミックレンジを調整する必要があった。しかし、コンデンサを光センサに接続してダイナミックレンジを調整する場合、光センサごとに、ダイナミックレンジに応じた容量のコンデンサを接続するために、コンデンサを構成する２つの電極の間隔や面積といった構成を変更させる必要があった。
また、所望のダイナミックレンジを有する光センサを液晶装置に設けるためには、例えば、検出回路側でのダイナミックレンジの補正、ならびにゲート長の変更などの調整が必要であった。
したがって、所望のダイナミックレンジを有する光センサを液晶装置に設けるためには、製造工程が複雑になる場合があった。
【００１２】
そこで、本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、光センサごとに構成を変更することなく、光センサのダイナミックレンジを調整できる液晶装置および電子機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の液晶装置は、複数の走査線と、複数のデータ線と、前記複数の走査線と前記複数のデータ線との交差に対応して設けられた複数の画素電極と、前記データ線に接続されるとともに、自身に対応する走査線が選択されたときに導通状態となるスイッチング素子と、を有する第１基板と、当該第１基板に対向配置された第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に挟持された液晶と、を備える液晶装置であって、光を電気信号に変換して出力する光電変換素子から出力される電気信号に基づいて外光の照度を検出する光センサを備え、前記第１基板上における表示領域に前記スイッチング素子が形成されるとともに、前記表示領域外に前記光電変換素子が形成され、前記第２基板上における前記第１基板と対向する面上において、前記画素電極に対向して対向電極が形成されるとともに、前記第２基板上に偏光板が配置され、前記光電変換素子と前記液晶との間において、偏光層が形成されることを特徴とする。
【００１４】
この発明によれば、画素電極を有する第１基板と、画素電極と対向する対向電極を有する第２基板と、を備える液晶装置において、第１基板上における表示領域にスイッチング素子を形成し、第１基板上における表示領域を除く領域に光電変換素子を形成し、光電変換素子と液晶との間に偏光層を形成した。また、第２基板上に偏光板を配置した。
このため、第２基板側から外光が入射すると、この外光は、以下のようにして第１基板に形成された光電変換素子に入射する。
すなわち、第２基板側から入射した外光は、偏光板に入射する。偏光板に入射した外光は、偏光板により偏光され、所定方向の偏波面の外光のみが通過する。偏光板を通過した外光は、液晶に入射する。液晶は、画素電極および対向電極に挟持されており、これら電極から駆動電圧が印加されると、配向や秩序が変化する。このため、液晶に入射した外光は、液晶の配向や秩序に応じて、透過する光量が変化する。液晶を透過した外光は、偏光層に入射する。偏光層に入射した外光は、偏光層により偏光され、所定方向の偏波面の外光のみが通過する。偏光層を通過した外光は、光電変換素子に入射する。
すなわち、偏光板、液晶、および偏光層は、光電変換素子に入射する外光の光量を制御するシャッタとして機能する。したがって、液晶に印加する駆動電圧を制御して、液晶の配向や秩序を変化させ、光電変換素子に入射する外光の光量を制御することで、光センサごとに構成を変更することなく、光センサのダイナミックレンジを調整できる。
【００１５】
本発明の液晶装置では、前記偏光層は、アルミニウムで形成されることが好ましい。
【００１６】
この発明によれば、偏光層をアルミニウムで形成した。アルミニウムは、反射率の高い金属なので、偏光層を通過する外光は、所定方向の偏波面の外光のみであり、所定方向の偏波面の外光を除く外光は、反射される。よって、偏光層の偏光度が高くなるので、偏光板および液晶と合わせることで、シャッタとして、より高精度に機能させることができる。
【００１７】
本発明の液晶装置では、前記第２基板上には、前記光電変換素子に対向する領域にカラーフィルタが形成されることが好ましい。
【００１８】
光センサは、外光の波長に対する感度、すなわち分光感度特性に応じて、検出する外光の照度が異なる。そして、この光センサの分光感度特性と、外光の波長に対する人間の目の感度、すなわち人間の比視感度と、が異なると、人間の目と光センサとで、周囲の明るさの捉え方が異なる場合が出てくる。すると、例えば、人間の目には液晶装置の周囲が明るいので、バックライトの光量を増加させて液晶装置の表示領域の明るくすべきなのに、光センサにより液晶装置の周囲が暗いと判断されると、バックライトの光量を減少させて液晶装置の表示領域を暗くしてしまう。すなわち、光センサの分光感度特性と、人間の比視感度と、が異なると、液晶表示装置の表示の視認性が大きく低下してしまう場合があった。
そこで、この発明によれば、第２基板上のうち光電変換素子に対向する領域に、カラーフィルタを形成した。このため、光電変換素子には、様々な波長を含む外光のうち、カラーフィルタの分光感度特性に応じた波長の外光が入射するので、光センサの分光感度特性を変化させて、光センサの分光感度特性を人間の比視感度に近付けることができる。
【００１９】
本発明の液晶装置では、前記光センサは、外光の照度を検出するとともに、前記カラーフィルタを通過する外光の光量を検出することが好ましい。
【００２０】
カラーフィルタは、時間の経過とともに、特性が変化する場合がある。カラーフィルタの特性が変化すると、カラーフィルタを通過する光の波長や光量などが変化して、表示される画像の色にばらつきが生じたり、光センサのダイナミックレンジや分光感度特性が変化する場合があった。
そこで、この発明によれば、光センサにより、カラーフィルタを通過する外光の光量を検出した。このため、カラーフィルタを通過する外光の光量に応じて、バックライトからの光量を制御したり、液晶に印加する駆動電圧を制御することで、表示される画像の色にばらつきが生じたり、光センサのダイナミックレンジや分光感度特性が変化するのを抑制できる。
【００２１】
本発明の液晶装置では、前記偏光板は、前記第２基板上において前記対向電極が形成される面とは反対面上に配置されることが好ましい。
【００２２】
この発明に依れば、第２基板上のうち対向電極が形成される面とは反対面上に、偏光板を配置した。このため、上述した効果と同様の効果がある。
【００２３】
本発明の電子機器は、上述の電気光学装置を備えたことを特徴とする。
この発明によれば、上述した効果と同様の効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の実施形態および変形例の説明にあたって、同一構成要件については同一符号を付し、その説明を省略もしくは簡略化する。
【００２５】
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る液晶装置１のブロック図である。
液晶装置１は、液晶パネルＡＡと、液晶パネルＡＡに対向配置されて光を出射するバックライト４０と、バックライト４０を駆動するバックライト駆動回路９と、外光の照度を検出するために設けられた照度検出回路７と、液晶パネルＡＡおよびバックライト駆動回路９を制御する制御回路８と、を備える。この液晶装置１は、バックライト４０からの光を利用して、透過型の表示を行う。
【００２６】
液晶パネルＡＡは、複数の画素５０がマトリクス状に配列されて画像を表示する表示領域Ａ１と、複数の画素５０がマトリクス状に配列されるとともに、外光の照度に応じた電圧レベルの充放電電圧信号を出力する光電変換回路６を有するセンサ領域Ａ２と、複数の画素５０を駆動する液晶ドライバ４と、を備える。
【００２７】
液晶ドライバ４は、走査線駆動回路１０およびデータ線駆動回路２０を備える。
走査線駆動回路１０は、後述する３２０行の走査線Ｙ１〜Ｙ３２０に、各走査線Ｙに係る画素５０を選択するための選択電圧を順次供給する。
データ線駆動回路２０は、後述する２４０列のデータ線Ｘ１〜Ｘ２４０に、画像信号を供給する。このデータ線駆動回路２０は、制御回路８から出力された後述する画像制御信号に基づいて、画像信号の振幅を制御する。
【００２８】
バックライト４０は、光を出射する。このバックライト４０は、液晶パネルＡＡの裏面に設けられ、例えば、冷陰極蛍光管（ＣＣＦＬ）や発光ダイオード（ＬＥＤ）、あるいはエレクトロルミネッセンス（ＥＬ）で構成される。
【００２９】
照度検出回路７は、光電変換回路６から出力された充放電電圧信号に基づいて、照度信号を出力する。具体的には、照度検出回路７は、光電変換回路６から出力された充放電電圧信号の電圧レベルが所定の閾値を上回ると、液晶装置１の周囲が暗いと判断して、Ｌレベルの照度信号を出力する。一方、光電変換回路６から出力された充放電電圧信号の電圧レベルが所定の閾値を下回ると、液晶装置１の周囲が明るいと判断して、Ｈレベルの照度信号を出力する。
なお、ここでは便宜上、照度信号を２段階のレベルとしているが、よりきめ細かいレベル設定（例えば、４段階や１６段階）も可能である。
【００３０】
制御回路８は、照度検出回路７から出力された照度信号に基づいて、データ線駆動回路２０およびバックライト駆動回路９を制御する。具体的には、制御回路８は、照度検出回路７から出力された照度信号がＨレベルであれば、データ線駆動回路２０にＨレベルの画像制御信号を出力して、データ線駆動回路２０がデータ線Ｘ１〜Ｘ２４０に供給する画像信号を調整するとともに、バックライト駆動回路９にＨレベルのバックライト制御信号を出力する。一方、照度検出回路７から出力された照度信号がＬレベルであれば、データ線駆動回路２０にＬレベルの画像制御信号を出力して、データ線駆動回路２０がデータ線Ｘ１〜Ｘ２４０に供給する画像信号を調整するとともに、バックライト駆動回路９にＬレベルのバックライト制御信号を出力する。
【００３１】
バックライト駆動回路９は、制御回路８から出力されたバックライト制御信号に基づいて、バックライト４０を駆動する。具体的には、バックライト駆動回路９は、制御回路８から出力されたバックライト制御信号がＨレベルであれば、Ｈレベルのバックライト駆動信号を出力して、バックライト４０から出射する光量を多くする。一方、制御回路８から出力されたバックライト制御信号がＬレベルであれば、Ｌレベルのバックライト駆動信号を出力して、バックライト４０から出射する光量を少なくする。
【００３２】
以下、液晶パネルＡＡの構成について詳述する。
液晶パネルＡＡは、第１基板としての素子基板６０（図４、５参照）と、素子基板６０に対向配置された第２基板としての対向基板７０（図４、５参照）と、素子基板６０と対向基板７０との間に挟持された液晶と、を備える。
【００３３】
素子基板６０は、所定間隔おきに交互に設けられた３２０行の走査線Ｙ１〜Ｙ３２０および３２０行の容量線Ｚ１〜Ｚ３２０と、これら走査線Ｙ１〜Ｙ３２０および容量線Ｚ１〜Ｚ３２０に交差し、かつ、所定間隔おきに設けられた２４０列のデータ線Ｘ１〜Ｘ２４０と、を備える。
各走査線Ｙおよび各データ線Ｘの交差部分には、スイッチング素子としてのＴＦＴ５１、画素電極５５、および、一方の電極が容量線Ｚに接続され他方の電極が画素電極５５に接続された蓄積容量５３が設けられている。
【００３４】
ＴＦＴ５１のゲートには、走査線Ｙが接続され、ＴＦＴ５１のソースには、データ線Ｘが接続され、ＴＦＴ５１のドレインには、画素電極５５および蓄積容量５３の他方の電極が接続されている。したがって、このＴＦＴ５１は、走査線Ｙから選択電圧が印加されるとオン状態となり、データ線Ｘと画素電極５５および蓄積容量５３の他方の電極とを導通状態とする。
【００３５】
対向基板７０には、画素電極５５に対向して、対向電極５６が設けられている。
【００３６】
画素電極５５および対向電極５６は、液晶を挟持し、画素容量５４を構成する。ＴＦＴ５１、蓄積容量５３、および画素容量５４は、画素５０を構成する。
【００３７】
走査線駆動回路１０は、ＴＦＴ５１をオン状態にする選択電圧を３２０行の走査線Ｙ１〜Ｙ３２０に順次供給する。例えば、ある走査線Ｙに選択電圧を供給すると、この走査線Ｙに接続されたＴＦＴ５１が全てオン状態となり、この走査線Ｙに係る画素５０が全て選択される。
【００３８】
データ線駆動回路２０は、画像信号を２４０列のデータ線Ｘ１〜Ｘ２４０に供給し、オン状態のＴＦＴ５１を介して、この画像信号に基づく画像電圧を画素電極５５に書き込む。
【００３９】
図２は、光センサ５のブロック図である。
光センサ５は、光電変換回路６および照度検出回路７からなり、外光の照度を検出する。
【００４０】
光電変換回路６は、光を電気信号に変換して出力する光電変換素子としてのフォトトランジスタ６１と、コンデンサ６２と、を備える。
【００４１】
フォトトランジスタ６１のゲートには、端子Ｐが接続され、フォトトランジスタ６１のソースには、端子Ｑが接続され、フォトトランジスタ６１のドレインには、基準電位電源ＧＮＤが接続されている。フォトトランジスタ６１は、端子Ｐからゲートにオフ電圧が印加されており、オフ状態である。オフ状態のフォトトランジスタ６１は、外光を受光すると、受光した外光の照度に応じて、ソースからドレインに向かってリーク電流が流れる。
【００４２】
コンデンサ６２の一方の電極には、フォトトランジスタ６１のソースおよび端子Ｑが接続され、コンデンサ６２の他方の電極には、フォトトランジスタ６１のドレインおよび基準電位電源ＧＮＤが接続されている。コンデンサ６２には電荷が蓄えられるが、この電荷量は、フォトトランジスタ６１に流れるリーク電流と、後述するスイッチ７１の状態と、に応じて変化する。
【００４３】
照度検出回路７は、スイッチ７１、Ａ／Ｄ変換部７２、カウンタ７３、およびルックアップテーブル（以降、ＬＵＴ（Look  Up  Table）と呼ぶ）７４を備える。
【００４４】
スイッチ７１の一端には、高電位電源ＶＤＤが接続され、スイッチ７１の他端には、端子Ｑが接続されている。
スイッチ７１をオン状態にすると、端子Ｑを介して、コンデンサ６２の一方の電極と高電位電源ＶＤＤとが導通状態となるので、コンデンサ６２は充電され、このコンデンサ６２には、電荷が蓄えられる。一方、スイッチ７１をオフ状態にすると、フォトトランジスタ６１に流れるリーク電流により、コンデンサ６２に蓄えられていた電荷が徐々に放電される。
端子Ｑは、コンデンサ６２の一方の電極に接続されているので、この端子Ｑには、コンデンサ６２に放電されずに残っている電荷に応じた電圧レベルの充放電電圧信号が流れる。
【００４５】
Ａ／Ｄ変換部７２の入力端には、端子Ｑが接続され、Ａ／Ｄ変換部７２の出力端には、カウンタ７３の入力端が接続されている。
Ａ／Ｄ変換部７２は、端子Ｑに流れる充放電電圧信号を、アナログ信号からデジタル信号に変換して出力する。具体的には、Ａ／Ｄ変換部７２は、例えばインバータで構成されており、充放電電圧信号の電圧レベルが所定の閾値電圧Ｖｔｈの電圧レベルを上回ると、電圧ＶＳＳを出力する。一方、充放電電圧信号の電圧レベルが所定の閾値電圧Ｖｔｈの電圧レベルを下回ると、電圧ＶＳＳよりも電圧レベルの高い電圧ＶＨＨを出力する。
【００４６】
カウンタ７３の入力端には、Ａ／Ｄ変換部７２の出力端が接続され、カウンタ７３の出力端には、ＬＵＴ７４の入力端が接続されている。
カウンタ７３は、スイッチ７１がオフ状態になってから、Ａ／Ｄ変換部７２から電圧ＶＨＨが出力されるまでの時間を計測する。具体的には、カウンタ７３は、スイッチ７１がオン状態からオフ状態になると、時間の計測を開始し、Ａ／Ｄ変換部７２から電圧ＶＨＨが出力されると、時間の計測を終了する。そして、時間の計測を開始してから終了するまでの時間に関する信号を出力する。
【００４７】
ＬＵＴ７４の入力端には、カウンタ７３の出力端が接続され、ＬＵＴ７４の出力端には、図１に示した制御回路８の入力端が接続されている。
ＬＵＴ７４は、カウンタ７３から出力された時間に関する信号に基づいて、外光の照度を検出する。具体的には、カウンタ７３で計測した時間が所定の時間よりも長ければ、液晶装置１の周囲が暗いと判断し、Ｌレベルの照度信号を出力する。一方、カウンタ７３で計測した時間が所定の時間よりも短ければ、液晶装置１の周囲が明るいと判断し、Ｈレベルの照度信号を出力する。
なお、先にも述べたが、照度信号を２段階のレベルだけでなく、よりきめ細かいレベル設定（例えば、４段階や１６段階）も可能である。
【００４８】
図３は、光電変換回路６のタイミングチャートである。
ここで、図３において、実線は、外光の照度が低い場合の充放電電圧信号の電圧レベルを示し、２点鎖線は、外光の照度が高い場合の充放電電圧信号の電圧レベルを示すものとする。
【００４９】
まず、外光の照度が低い場合について、以下に説明する。
時刻ｔ１において、スイッチ７１をオン状態にする。すると、コンデンサ６２の一方の電極は、端子Ｑを介して高電位電源ＶＤＤと導通状態となるので、コンデンサ６２は、充電されて、電荷が蓄えられる。このため、コンデンサ６２の一方の電極の電圧レベルは、電圧ＶＨＨとなるので、充放電電圧信号の電圧レベルは、電圧ＶＨＨとなる。
なお、時刻ｔ１において、フォトトランジスタ６１には、受光した外光の照度に応じて、ソースからドレインに向かってリーク電流が流れているので、フォトトランジスタ６１に流れるリーク電流により、コンデンサ６２に蓄えられている電荷は、徐々に放電される。しかし、本実施形態では、フォトトランジスタ６１に流れるリーク電流により放電される電荷量は、高電位電源ＶＤＤにより充電される電荷量と比べて、無視できる程度に少ないので、時刻ｔ１において、充放電電圧信号の電圧レベルに対するフォトトランジスタ６１に流れるリーク電流の影響は、無視できるものとする。
【００５０】
時刻ｔ２において、スイッチ７１をオフ状態にする。すると、フォトトランジスタ６１に流れるリーク電流により、コンデンサ６２に蓄えられていた電荷は、徐々に放電される。このため、コンデンサ６２の一方の電極の電圧レベルは、徐々に低下するので、充放電電圧信号の電圧レベルは、徐々に低下して、時刻ｔ４において所定の閾値電圧Ｖｔｈと同じ電圧レベルとなる。
【００５１】
時刻ｔ５において、スイッチ７１をオン状態にする。すると、時刻ｔ１の場合と同様に、充放電電圧信号の電圧レベルは、電圧ＶＨＨとなる。
【００５２】
次に、外光の照度が高い場合について、以下に説明する。
時刻ｔ１において、スイッチ７１をオン状態にする。すると、外光の照度が低い場合における時刻ｔ１の場合と同様に、充放電電圧信号の電圧レベルは、電圧ＶＨＨとなる。
【００５３】
時刻ｔ２において、スイッチ７１をオフ状態にする。すると、フォトトランジスタ６１に流れるリーク電流により、コンデンサ６２に蓄えられていた電荷は、徐々に放電される。ここで、フォトトランジスタ６１に流れるリーク電流は、外光の照度が低い場合と比べて大きいので、コンデンサ６２に蓄えられていた電荷は、外光の照度が低い場合と比べて急激に放電される。このため、コンデンサ６２の一方の電極の電圧レベルは、外光の照度が低い場合と比べて急激に低下するので、充放電電圧信号の電圧レベルは、外光の照度が低い場合と比べて急激に低下して、時刻ｔ３において所定の閾値電圧Ｖｔｈと同じ電圧レベルとなる。
【００５４】
時刻ｔ５において、スイッチ７１をオン状態にする。すると、時刻ｔ１の場合と同様に、充放電電圧信号の電圧レベルは、電圧ＶＨＨとなる。
【００５５】
以上のように、光電変換回路６では、外光の照度が低いほど、充放電電圧信号の電圧レベルが電圧ＶＨＨから所定の閾値電圧Ｖｔｈになるまで時間が遅くなり、外光の照度が高いほど、充放電電圧信号の電圧レベルが電圧ＶＨＨから所定の閾値電圧Ｖｔｈになるまで時間が早くなる。
【００５６】
したがって、照度検出回路７では、光電変換回路６から出力された充放電電圧信号の電圧レベルが電圧ＶＨＨから所定の閾値電圧Ｖｔｈになるまでの時間を計測することで、外光の照度を検出できる。
【００５７】
図４は、液晶パネルＡＡの平面図である。
素子基板６０は、対向基板７０よりも大きく形成されており、素子基板６０のうち対向基板７０が対向する領域を除く領域には、液晶ドライバ４およびフレキシブルプリント配線板（以降、ＦＰＣ（Flexible  Printed  Circuit）と呼ぶ）３０が実装されている。ＦＰＣ３０には、照度検出回路７、制御回路８、およびバックライト駆動回路９が形成されている。
【００５８】
図５は、液晶パネルＡＡのＡ−Ａ断面図である。
液晶パネルＡＡの素子基板６０側には、バックライト４０が配置されている。
素子基板６０および対向基板７０の周囲には、シール材８０が形成されており、液晶を封止する。
【００５９】
まず、対向基板７０について説明する。
対向基板７０は、ガラス基板７５を有し、このガラス基板７５の素子基板６０側と反対側に面して、上偏光板７８が配置されている。
【００６０】
ガラス基板７５の上偏光板７８が配置された面と反対側の面上には、ＴＦＴ５１および後述するＴＦＴ５１Ａに対向する位置に、ブラックマトリクスとしての遮光膜７６および遮光膜７６Ａが形成されている。
【００６１】
遮光膜７６、７６Ａの上、およびガラス基板７５の上のうち表示領域Ａ１には、カラーフィルタ７７が形成されている。
【００６２】
カラーフィルタ７７の上には、ＩＴＯ（Indium  Tin  Oxide）やＩＺＯ（Indium  Zinc  Oxide）などの透明導電材料からなる対向電極５６が形成されている。この対向電極５６は、ガラス基板７５の上のうちセンサ領域Ａ２まで延設されている。
【００６３】
対向電極５６の上には、配向膜（図示省略）が形成されている。
【００６４】
次に、素子基板６０について説明する。
素子基板６０は、ガラス基板６５を有し、このガラス基板６５の対向基板７０側と反対側に面して、下偏光板６８が配置されている。
【００６５】
ガラス基板６５の下偏光板６８が配置された面と反対側の面上のうち表示領域Ａ１には、遮光膜７６に対向する位置に、遮光膜６６が形成されている。また、ガラス基板６５の下偏光板６８が配置された面と反対側の面上のうち表示領域Ａ１には、遮光膜６６が形成された領域を除く領域に、絶縁膜６７が形成されている。
また、ガラス基板６５の下偏光板６８が配置された面と反対側の面上のうちセンサ領域Ａ２には、全面に亘って、遮光膜６６と同一の工程で遮光膜６６Ａが形成されている。
【００６６】
遮光膜６６の上には、アモルファスシリコンからなるＴＦＴ５１が形成されている。
このＴＦＴ５１は、遮光膜６６により、バックライト４０から出射される光が遮光され、対向基板７０のＴＦＴ５１と対向する位置に形成された遮光膜７６により、外光が遮光される。このため、ＴＦＴ５１は、光を受光しないので、このＴＦＴ５１には、光によるリーク電流が流れない。
【００６７】
遮光膜６６Ａの上には、アモルファスシリコンからなるＴＦＴ５１Ａおよびフォトトランジスタ６１が形成されている。ＴＦＴ５１Ａおよびフォトトランジスタ６１は、ＴＦＴ５１と同一の工程で形成される。
ＴＦＴ５１Ａは、遮光膜６６Ａにより、バックライト４０から出射される光が遮光され、対向基板７０のＴＦＴ５１Ａと対向する位置に形成された遮光膜７６Ａにより、外光が遮光される。このため、ＴＦＴ５１Ａは、光を受光しないので、このＴＦＴ５１Ａには、光によるリーク電流が流れない。
一方、フォトトランジスタ６１は、遮光膜６６Ａにより、バックライト４０から出射される光が遮光されるが、対向基板７０のフォトトランジスタ６１と対向する位置には遮光膜７６Ａが形成されていないので、外光が照射される。このため、フォトトランジスタ６１は、外光を受光するので、このフォトトランジスタ６１には、外光によるリーク電流が流れる。
【００６８】
フォトトランジスタ６１の上には、偏光層６８Ａが形成されている。この偏光層６８Ａは、アルミニウムで形成される。
【００６９】
ＴＦＴ５１、５１Ａ、および絶縁膜６７の上には、絶縁膜６７Ａが形成されている。
【００７０】
絶縁膜６７Ａの上のうち遮光膜７６、７６Ａに対向する領域を除く領域の上には、ＩＴＯやＩＺＯなどの透明導電材料からなる画素電極５５が形成されている。また、絶縁膜６７Ａの上のうち画素電極５５が形成されている領域を除く領域には、絶縁膜６７Ｂが形成されている。
【００７１】
偏光層６８Ａの上には、画素電極５５と同一の工程で画素電極５５Ａが形成されている。
【００７２】
絶縁膜６７Ａ、６７Ｂには、画素電極５５、５５Ａに対応してコンタクトホール６９、６９Ａが形成されている。
コンタクトホール６９は、画素電極５５とＴＦＴ５１のドレインとを電気的に接続し、コンタクトホール６９Ａは、画素電極５５ＡとＴＦＴ５１Ａとを電気的に接続する。
【００７３】
画素電極５５、５５Ａ、および絶縁膜６７Ｂの上には、配向膜（図示省略）が形成されている。
【００７４】
以上の液晶装置１は、以下のように動作する。
すなわち、走査線駆動回路１０から３２０行の走査線Ｙ１〜Ｙ３２０に選択電圧を順次供給することで、各走査線Ｙに係る全てのＴＦＴ５１を順次オン状態にして、各走査線Ｙに係る全ての画素５０を順次選択する。そして、これら画素５０の選択に同期して、データ線駆動回路２０から２４０列のデータ線Ｘ１〜Ｘ２４０に画像信号を供給する。すると、走査線駆動回路１０で選択した全ての画素５０に、データ線駆動回路２０から２４０列のデータ線Ｘ１〜Ｘ２４０およびオン状態のＴＦＴ５１を介して画像信号が供給されて、この画像信号に基づく画像電圧が画素電極５５に書き込まれる。これにより、画素電極５５と対向電極５６との間に電位差が生じて、駆動電圧が液晶に印加される。この液晶に印加される駆動電圧は、蓄積容量５３により、画像電圧が書き込まれる期間よりも３桁も長い期間に亘って保持される。
液晶に駆動電圧が印加されると、液晶の配向や秩序が変化する。
【００７５】
表示領域Ａ１では、バックライト４０から出射された光に基づいて、画像を表示する。
すなわち、バックライト４０から出射された光は、下偏光板６８に入射する。下偏光板６８に入射した光は、下偏光板６８により偏光され、所定方向の偏波面の光のみが通過する。下偏光板６８を通過した光は、ガラス基板６５、絶縁膜６７、６７Ａ、画素電極５５、および配向膜を透過した後、液晶に入射する。液晶に入射した光は、液晶の配向や秩序に応じて、透過する光量が変化する。液晶を透過した光は、配向膜、および対向電極５６を透過した後、カラーフィルタ７７に入射する。カラーフィルタ７７に入射した光は、カラーフィルタ７７により分光され、カラーフィルタ７７の分光感度特性に応じた波長の光のみが通過する。カラーフィルタ７７を通過した光は、ガラス基板７５を透過した後、上偏光板７８に入射する。上偏光板７８に入射した光は、上偏光板７８により偏光され、所定方向の偏波面の光のみが通過する。
【００７６】
以上のように、表示領域Ａ１では、下偏光板６８と、配向や秩序が変化する液晶と、上偏光板７８と、カラーフィルタ７７と、により、バックライト４０から出射された光を変化させることで、画像を表示する。
【００７７】
一方、センサ領域Ａ２では、フォトトランジスタ６１に入射する外光に基づいて、光センサ５により、外光の照度が検出する。
すなわち、外光は、上偏光板７８に入射する。上偏光板７８に入射した外光は、上偏光板７８により偏光され、所定方向の偏波面の外光のみが通過する。上偏光板７８を通過した外光は、ガラス基板７５、対向電極５６、および配向膜を透過した後、液晶に入射する。液晶に入射した外光は、液晶の配向や秩序に応じて、透過する光量が変化する。液晶を透過した外光は、配向膜および画素電極５５を透過した後、偏光層６８Ａに入射する。偏光層６８Ａに入射した外光は、偏光層６８Ａにより偏光され、所定方向の偏波面の外光のみが通過する。偏光層６８Ａを通過した外光は、フォトトランジスタ６１に入射する。
【００７８】
以上のように、センサ領域Ａ２では、上偏光板７８と、配向や秩序が変化する液晶と、偏光層６８Ａと、により、フォトトランジスタ６１に入射する外光の光量を制御して、光センサ５のダイナミックレンジを調整する。そして、光センサ５のダイナミックレンジを所望のダイナミックレンジに調整した後、フォトトランジスタ６１に入射する外光に基づいて、光センサ５により、外光の照度を検出する。
【００７９】
外光の照度を検出した結果、液晶装置１の周囲が明るいと判断した場合には、画像信号を調整するとともに、バックライト４０から出射する光量を多くして、表示領域Ａ１で表示される画像の輝度を高くする。
一方、液晶装置１の周囲が暗いと判断した場合には、画像信号を調整するとともに、バックライト４０から出射する光量を少なくして、表示領域Ａ１で表示される画像の輝度を低くする。
また、液晶がノーマリホワイトモードやノーマリブラックモードの場合や、各種駆動方式に応じて、周囲の明るさに応じて見やすいように画像処理を最適に行う。
【００８０】
本実施形態によれば、以下のような効果がある。
（１）ガラス基板６５の上のうちセンサ領域Ａ２に、遮光膜６６Ａを形成し、遮光膜６６Ａの上に、ＴＦＴ５１Ａおよびフォトトランジスタ６１を形成した。そして、フォトトランジスタ６１の上に、偏光層６８Ａを形成し、偏光層６８Ａの上に、画素電極５５Ａを形成した。また、ガラス基板７５の上に、対向電極５６を形成し、このガラス基板７５に面して、上偏光板７８を配置した。
このため、センサ領域Ａ２では、上偏光板７８と、配向や秩序が変化する液晶と、偏光層６８Ａとは、フォトトランジスタ６１に入射する外光の光量を制御するシャッタとして機能する。したがって、上偏光板７８と、配向や秩序が変化する液晶と、偏光層６８Ａと、により、フォトトランジスタ６１に入射する外光の光量を制御することで、光センサ５ごとに構成を変更することなく、光センサ５のダイナミックレンジを調整できる。
【００８１】
（２）偏光層６８Ａをアルミニウムで形成した。アルミニウムは、反射率の高い金属なので、偏光層６８Ａを通過する外光は、所定方向の偏波面の外光のみであり、所定方向の偏波面の外光を除く外光は、反射される。よって、偏光層６８Ａの偏光度が高くなるので、上偏光板７８および液晶と合わせることで、シャッタとして、より高精度に機能させることができる。
【００８２】
（３）光センサ５により、外光の照度を検出し、液晶装置１の周囲が明るいと判断した場合、バックライト駆動回路９により、バックライト４０から出射する光量を多くして、表示領域Ａ１で表示される画像の輝度を高くした。一方、液晶装置１の周囲が暗いと判断した場合、バックライト駆動回路９により、バックライト４０から出射する光量を少なくして、表示領域Ａ１で表示される画像の輝度を低くした。このため、液晶装置１の周囲の明るさと、液晶装置１の表示領域Ａ１の明るさと、の差分が小さくなるのを抑制して、液晶装置１の表示の視認性が低下するのを抑制できる。
【００８３】
（４）光センサ５により、外光の照度を検出し、液晶装置１の周囲が明るいと判断した場合、データ線駆動回路２０により、画像信号を調整して、表示領域Ａ１で表示される画像の輝度を高くした。一方、液晶装置１の周囲が暗いと判断した場合、データ線駆動回路２０により、画像信号を調整して、表示領域Ａ１で表示される画像の輝度を低くした。このため、液晶装置１の周囲の明るさと、液晶装置１の表示領域Ａ１の明るさと、の差分が小さくなるのを抑制して、液晶装置１の表示の視認性が低下するのを抑制できる。
【００８４】
＜第２実施形態＞
図６は、本発明の第２実施形態に係る液晶パネルＡＡのＡ−Ａ断面図である。
本実施形態の液晶パネルＡＡは、カラーフィルタ７７を、遮光膜７６、７６Ａの上、およびガラス基板７５の上のうち表示領域Ａ１だけでなく、ガラス基板７５の上のうちセンサ領域Ａ２にも備える点が、第１実施形態の液晶パネルＡＡとは異なる。その他の構成については、第１実施形態と同様であり、説明を省略する。
【００８５】
図６において、ガラス基板７５の上のうちセンサ領域Ａ２には、緑（Ｇ）のカラーフィルタ７７が形成されている。
【００８６】
以上の液晶パネルＡＡを備える本実施形態の液晶装置１Ａにおいて、センサ領域Ａ２では、フォトトランジスタ６１に入射する外光に基づいて、光センサ５により、外光の照度を検出するとともに、緑（Ｇ）のカラーフィルタ７７を通過する外光の光量を検出する。
すなわち、外光は、上偏光板７８に入射する。上偏光板７８に入射した外光は、上偏光板７８により偏光され、所定方向の偏波面の外光のみが通過する。上偏光板７８を通過した外光は、ガラス基板７５を透過した後、カラーフィルタ７７に入射する。カラーフィルタ７７に入射した外光は、緑（Ｇ）のカラーフィルタ７７により分光され、緑（Ｇ）のカラーフィルタ７７の分光感度特性に応じた波長の外光のみが通過する。緑（Ｇ）のカラーフィルタ７７を通過した外光は、対向電極５６および配向膜を透過した後、液晶に入射する。液晶に入射した外光は、液晶の配向や秩序に応じて、透過する光量が変化する。液晶を透過した外光は、配向膜および画素電極５５Ａを透過した後、偏光層６８Ａに入射する。偏光層６８Ａに入射した外光は、偏光層６８Ａにより偏光され、所定方向の偏波面の外光のみが通過する。偏光層６８Ａを通過した外光は、フォトトランジスタ６１に入射する。
【００８７】
以上のように、本実施形態の液晶装置１Ａにおいて、センサ領域Ａ２では、上偏光板７８と、配向や秩序が変化する液晶と、偏光層６８Ａと、により、フォトトランジスタ６１に入射する外光の光量を制御して、光センサ５のダイナミックレンジを調整する。そして、光センサ５のダイナミックレンジを所望のダイナミックレンジに調整した後、フォトトランジスタ６１に入射する外光に基づいて、光センサ５により、外光の照度を検出する。
【００８８】
また、本実施形態の液晶装置１Ａにおいて、センサ領域Ａ２では、緑（Ｇ）のカラーフィルタ７７により、フォトトランジスタ６１に入射する外光の波長を選別して、光センサ５の分光感度特性を調整し、光センサ５の分光感度特性を人間の比視感度に近付ける。そして、光センサ５の分光感度特性を人間の比視感度に近付けた後に、フォトトランジスタ６１に入射する外光に基づいて、光センサ５により、緑（Ｇ）のカラーフィルタ７７を通過する外光の光量を検出する。
【００８９】
本実施形態の液晶装置１Ａは、外光の照度と、緑（Ｇ）のカラーフィルタ７７を通過する外光の光量と、を検出した結果に基づいて、画像信号を調整するとともに、バックライト４０から出射する光量を制御する。
【００９０】
図７は、光センサ５の分光感度特性を示すグラフである。
ここで、図７において、１点鎖線は、ガラス基板７５の上のうちセンサ領域Ａ２にカラーフィルタが形成されていない場合、すなわち第１実施形態に係る光センサ５の分光感度特性を示している。また、実線は、ガラス基板７５の上のうちセンサ領域Ａ２に緑（Ｇ）のカラーフィルタ７７が形成されている場合、すなわち本実施形態に係る光センサ５の分光感度特性を示している。また、２点鎖線は、人間の比視感度を示している。
【００９１】
図７に示すように、人間の比視感度のピーク波長は、５５５ｎｍである。一方、第１実施形態に係る光センサ５の分光感度特性のピーク波長は、約４８０ｎｍであり、本実施形態に係る光センサ５の分光感度特性のピーク波長は、約５３０ｎｍである。
すなわち、第１実施形態に係る光センサ５の分光感度特性と比べて、本実施形態に係る光センサ５の分光感度特性は、人間の比視感度に近い。
【００９２】
本実施形態によれば、以下のような効果がある。
（５）ガラス基板７５の上のうちセンサ領域Ａ２に、緑（Ｇ）のカラーフィルタ７７を形成した。このため、フォトトランジスタ６１には、様々な波長を含む外光のうち、緑（Ｇ）のカラーフィルタ７７の分光感度特性に応じた波長の外光が入射するので、光センサ５の分光感度特性を変化させて、光センサ５の分光感度特性を人間の比視感度に近付けることができる。
【００９３】
（６）光センサ５により、緑（Ｇ）のカラーフィルタ７７を通過する外光の光量を検出した。そして、検出した緑（Ｇ）のカラーフィルタ７７を通過する外光の光量に基づいて、カラーフィルタ７７の特性の変化量を判断し、判断した変化量に応じて、画像信号を調整するとともに、バックライト４０の光量を制御した。このため、カラーフィルタ７７の特性が変化しても、表示領域Ａ１に表示される画像の色にばらつきが生じるのを抑制できる。
【００９４】
＜変形例＞
なお、本発明は上述の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、上述の第１実施形態では、液晶装置１は、スイッチング素子としてアモルファスシリコンからなるＴＦＴ５１、５１Ａを設けたが、これに限らず、低温ポリシリコンからなるＴＦＴを設けてもよい。
【００９５】
また、上述の第２実施形態では、ガラス基板７５の上のうちセンサ領域Ａ２に緑（Ｇ）のカラーフィルタ７７を形成したが、これに限らず、例えば赤（Ｒ）や青（Ｂ）のカラーフィルタを形成してもよい。ただし、カラーフィルタを外光が通過することで、光センサ５の分光感度特性を人間の比視感度に近付けることが可能であることが好ましい。
【００９６】
また、上述の各実施形態では、液晶装置１は、透過型の表示を行うこととしたが、これに限らず、例えば、バックライト４０からの光を利用する透過型表示と、外光を利用する反射型表示と、を兼ね備えた半透過反射型の表示を行ってもよい。
【００９７】
また、上述の各実施形態では、３２０行の走査線Ｙ１〜Ｙ３２０と、２４０列のデータ線Ｘ１〜Ｘ２４０と、を備えるものとしたが、これに限らず、例えば、４８０行の走査線Ｙ１〜Ｙ４８０と、６４０列のデータ線Ｘ１〜Ｘ６４０と、を備えてもよい。
【００９８】
＜応用例＞
次に、上述した実施形態に係る液晶装置１を適用した電子機器について説明する。
図８は、液晶装置１を適用した携帯電話機３０００の構成を示す斜視図である。携帯電話機３０００は、複数の操作ボタン３００１およびスクロールボタン３００２、ならびに液晶装置１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１に表示される画面がスクロールされる。
【００９９】
なお、液晶装置１が適用される電子機器としては、図８に示すもののほか、パーソナルコンピュータ、情報携帯端末、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、前述した液晶装置が適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】本発明の第１実施形態に係る液晶装置のブロック図である。
【図２】前記液晶装置が備える光センサのブロック図である。
【図３】前記液晶装置が備える光電変換回路のタイミングチャートである。
【図４】前記液晶装置が備える液晶パネルの平面図である。
【図５】前記液晶パネルの断面図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る液晶装置が備える液晶パネルの断面図である。
【図７】前記液晶装置が備える光センサの分光感度特性を示すグラフである。
【図８】上述した液晶装置を適用した携帯電話機の構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
【０１０１】
１、１Ａ…液晶装置、５…光センサ、６…光電変換回路、７…照度検出回路、８…制御回路、９…バックライト駆動回路、１０…走査線駆動回路、２０…データ線駆動回路、４０…バックライト、５１、５１Ａ…ＴＦＴ（スイッチング素子）、５５…画素電極、５６…対向電極、６０…素子基板（第１基板）、６１…フォトトランジスタ（光電変換素子）、６８…下偏光板、６８Ａ…偏光層、７０…対向基板（第２基板）、７７…カラーフィルタ、７８…上偏光板（偏光板）、３０００…携帯電話機（電子機器）、ＡＡ…液晶パネル、Ａ１…表示領域、Ａ２…センサ領域、Ｘ…データ線、Ｙ…走査線。
【図１】
2008064828.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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