(57)【要約】【課題】  従来の光センサは、光センサを配置する選択肢が狭かった。その為、ユーザーの仕様によって筐体の構成が異なる場合、フレキシブルな対応をとる事が出来なかった。【解決手段】  光センサを表示領域外周部に横配置、縦配置することにより、縦方向あるいは横方向からの光の強度を同一レベルで検出することができる。また、縦配置の光センサ同士をブリッジ接続することにより、光センサを縦方向と横方向の両方とも、表示領域の外周辺に近接して配置することが可能になる。【選択図】      図７
2008191445.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に各画素に対応してスイッチング素子を備えた表示部と、外光を検出する第１の
光センサを有する第１の光検出部と、外光を検出する第２の光センサを有する第２の光検
出部とを備えた表示装置であって、前記第１の光検出部は前記表示部の外縁に沿って配置
され、前記第２の光検出部は前記第１の光検出部が配置されている方向と直交する方向の
前記表示部の外縁に沿って配置されていることを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記第１の光センサの大きさと、前記第２の光センサの大きさは等しいことを特徴とす
る請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記表示装置は第３の光センサを有する第３の光検出部を有し、第３の光検出部は前記
表示部を挟んで第２の光検出部と対向する位置に配置されていることを特徴とする請求項
１に記載の表示装置。
【請求項４】
前記第１の光センサの大きさは、前記第２の光センサと前記第３の光センサを合わせた
大きさと等しいことを特徴とする請求項３に記載の表示装置。
【請求項５】
前記表示部は、スイッチング素子として薄膜トランジスタを有し、前記薄膜トランジス
タのゲート電極に接続された走査線とソース電極に接続された信号線を有し、前記走査線
又は前記信号線が前記表示部の外側に延長され、その延長された配線が前記第２及び第３
の光検出部と交差し、前記第２及び第３の光センサは走査線を延長した配線の間に配置さ
れ、隣り合う光センサは走査線を延長した配線を跨ぐ配線によってブリッジ接続して電気
的に接続されていることを特徴とする請求項４に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光センサ及びそれを用いた表示装置に係り、光センサの指向性向上を図った
表示装置に関する。
【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の適用が急速に普及
している。特に、携帯型のものについては、消費電力を減少させるために、光センサを液
晶パネルに搭載して、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／オフを制御する方法が用いられている。
【０００３】
光センサの動作に関する説明として特許文献１に記載された光センサは、液晶表示パネ
ルの基板上に光検出用の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を配置し、このＴＦＴの光リーク電
流を検出することにより、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
るようにする機能を有しており、光センサの導入により無駄な消費電力を低減し、周囲の
条件に合わせた明るさで表示画面を見やすくする方法について記されている。
従来の光センサは、図９に示すように表示領域の空き領域に光センサを配置して外光を受
光していた。光センサは、光センサ部に外光が当たる事により半導体層に電流が流れる。
電流が流れると蓄積された電荷が放電する。その放電する時間は光の強度に比例し、外光
が強いほど電荷の放電する速度が速くなると言う特性を持っている。この目的に合わせて
、光センサを表示領域周辺に複数個配置する事により光センサに光を照射する面積を広げ
て光を吸収しやすくし、光センサの感度を向上させる方法が検討されるようになった。ま
た、１個の光センサを表示装置に組み込んだ機器の空き領域に配置した場合、例えば使用
者の指による不本意な動作により光センサが遮光されたような場合や周囲環境の影響によ
り瞬間的に光センサに光が射したり遮られたりした時、バックライトの明るさが頻繁に変
動する等必ずしもバックライト等を所望の明るさに維持できない場合があるので、それを
回避する為に、光センサを表示周辺部に複数個配置する方法が考えられた。
そこで、特許文献２に記載されているように光センサを表示領域周辺の信号線と平行な方
向と走査線と平行な方向に配列する方法が考えられた。信号線と平行な光センサをＹとし
、走査線と平行な光センサをＸとすることにより、二つの受光素子の交点を（Ｘ、Ｙ）と
し、その交点に影が来るようにするとＸＹ座標の２次元的な位置指定を行うポインティン
グデバイスとして使用する事を目的とした物である。
次に、特許文献３に記載されているように、外部配線と、光センサを表示部を挟んで配置
し、表示部の少なくとも１辺に平行にイメージセンサを内蔵する方法が考えられた。特許
文献３の記載内容では表示部周辺回路からの発熱や、高周波信号のノイズによる影響を受
けて光センサの感度が低下するのを防ぎ、感度良好な光センサを提供する為に、外部配線
との引き出し配線端子部と、表示周辺回路部から離れている箇所に、光センサをｎ個配置
する構成について記載されている。
【特許文献１】特開２００１−１６９１９０号公報（図２、段落［００５３］、［００５４］）
【特許文献２】特開平９−３４６３５号公報（図１、段落［０００６］、［００１１］）
【特許文献３】特開平１１−８４４２６号公報（図１、図２、請求項１、請求項３、請求項４、〜［０００９］、［００１１］〜［００１７］、［００１９］〜［００２３］）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の光センサは、図９に示すように、駆動回路と表示領域を挟んで反対側、又は信号
線と平行な方向に配置されていたが、信号線と平行な光センサは外部配線が邪魔をするの
で片側配線の時のみ配置されていた。しかし、片側配線の場合は光センサを配置する領域
が片側しかあかない為、センサを配置する箇所が制限される。また、走査線間のピッチが
狭い為、光センサを配置すると、図１０の（Ｚ）に示すように、一つの光センサの大きさ
が、走査線間一つ分の大きさとなる。その為、光センサの感度が高くなく、各ユーザーの
仕様によって光センサの配置が異なる筐体に対応する事が困難となった。そこで、従来の
配置だけではなく、光センサの配置箇所を多様化させる事により指向性の向上と、光セン
サの感度を向上させる必要性が出てきている。従来技術で述べたように文献２、３におい
て、センサ部を備えた表示部と周辺駆動回路部を有し、表示部の少なくとも一辺に周辺駆
動回路部が配置され、表示部の他の一辺と平行にイメージセンサを配置した構成が開示さ
れている。しかしながら、文献２はポインティングデバイスについての記載であり、セン
サの使用目的と基本的な構成が異なっている。この文献に記載されているセンサは、表示
領域周辺の縦方向と横方向にセンサを配置する事を特徴としており、その２方向の交点（
Ｘ，Ｙ）の位置を把握する事が可能なポインティングセンサとしての機能について記載さ
れている。その為、センサの長さは、表示領域の側辺の持つ長さと同じ長さを有しており
、信号線と平行な光センサと走査線と平行な光センサの長さは、パネルのインチサイズや
形状によって夫々異なる事が考えられる。更に文献３に於いては、光センサの配置箇所は
周辺駆動回路部から離れた箇所に配置されており、周辺駆動回路を挟んだ表示領域周辺部
に光センサが配置されている事が記載されている。また、文献３に記載の光センサは配置
されているセンサの大きさは様々で、光指向性を配慮した構成ではない。また、画素駆動
用配線が占める配線領域が考慮されておらず、表示領域に近づけてセンサを複数個配置す
ることが困難である。
信号線と平行な光センサ・走査線と平行な光センサを設ける場合、ユーザーの仕様によっ
ては、どちらか一方のセンサを採用する構成をとる事が予測される。その際に、信号線と
平行な方向・走査線と平行な方向に配置された夫々の光センサの大きさが異なると、夫々
の光センサの光指向性や光感度が異なる。その為、１方向では感度が良好だが、他方向で
は感度が優れないという状況が発生する。そして、表示領域周辺に近接した位置に配置さ
れていない為、装置の筐体で光センサが隠れてしまい機能を果たせない事も懸念される。
【０００５】
そこで、本発明は以上の様な技術背景に鑑みて、より広領域の光センサを配置し、高感
度で指向性を向上させる構成を有した表示装置を提供する事を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成する為、本発明における光センサは、光センサの指向性向上を図った
ものであり、基板上に各画素に対応してスイッチング素子を備えた表示部と、外光を検出
する第１の光センサを有する第１の光検出部と、外光を検出する第２の光センサを有する
第２の光検出部とを備えた表示装置であって、第１の光検出部は表示部の外縁に沿って配
置され、第２の光検出部は第１の光検出部が配置されている方向と直交する方向の表示部
の外縁に沿って配置されていることを特徴とする。
【０００７】
また、第１の光センサの大きさと、第２の光センサの大きさは等しいことを特徴とする
。また、表示装置は第３の光センサを有する第３の光検出部を有し、第３の光検出部は表
示部を挟んで第２の光検出部と対向する位置に配置されていることを特徴とする。また、
第１の光センサの大きさは、第２の光センサと第３の光センサを合わせた大きさと等しい
ことを特徴とする。また、表示部は、スイッチング素子として薄膜トランジスタを有し、
薄膜トランジスタのゲート電極に接続された走査線とソース電極に接続された信号線を有
し、走査線又は信号線が表示部の外側に延長され、その延長された配線が第２及び第３の
光検出部と交差し、第２及び第３の光センサは走査線を延長した配線の間に配置され、隣
り合う光センサは走査線を延長した配線を跨ぐ配線によってブリッジ接続して電気的に接
続されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
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から４の発明によれば、光センサを直交する方向に配置することに
より、縦方向あるいは横方向からの光の強度を同一レベルで検出することができる。また
、請求項５の発明によれば、光センサをブリッジ接続することにより、光センサを縦方向
と横方向の両方とも表示領域の外周辺に近接して配置することが可能になる。
【０００９】
尚、請求項５に記載のブリッジ接続とは、光センサ部を構成している夫々のＴＦＴの各
ソース電極が各ゲート電極を橋渡し上にまたがって電気的に接続されている接続の事を示
す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
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表示装置を例示するものであって、本発明をこの
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
施形態のものも等しく適応しうるものである。本発明の特徴は交互に配置された走査線の
間に通常の２倍の面積を有する橋渡し構造の光センサを配置する事により、光センサの感
度を向上させる事を特徴としている。また、横方向の光センサを表示部周辺近傍に沿って
垂直にした構成で縦方向に配置する事により、光指向性の向上を図ることが可能となる。
【実施例１】
【００１１】
ＴＦＴ光センサは、アクティブマトリクス型表示パネルのスイッチング素子として用い
られているＴＦＴと同一の構成を備えている。このＴＦＴ光センサは、図１に示したよう
に、遮光されている場合にはゲートオフ領域で非常に僅かな暗電流が流れているが、チャ
ネル部に光が当たるとその光の強さ（明るさ）に応じて漏れ電流が大きくなるという特性
を有している。従って、図２の回路図に示したように、夫々の外部接続端子Ｔ１、Ｔ２、
Ｔ３、Ｔ４はＴＦＴ光センサのゲート電極Ｔ３にゲートオフ領域となる一定の逆バイアス
電圧（例えば−１０Ｖ）を印加し、一定の電圧Ｖｓ（例えば＋２Ｖ）をスイッチＳＷをオ
ンにしてコンデンサＣｗの両端に印加した後、スイッチＳＷをオフにすると、コンデンサ
Ｃｗの両端の電圧はＴＦＴ光センサの周囲の明るさに応じてＴ１を介して図３に示したよ
うに時間とともに低下する。従って、スイッチＳＷをオフにしてから所定時間ｔ０後にコ
ンデンサＣｗの両端の電圧を測定すれば、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し、ＴＦＴ光センサの周囲の明るさを求めることができることにな
る。
【００１２】
次に、アクティブマトリクス型の表示装置の製造方法とともに、上述のＴＦＴ光センサ
を含む光検出部について説明する。
図４に係る表示装置１０は、走査線、信号線、透明電極等が多数マトリクス状に配置され
て、表示領域３０を形成し、この表示領域３０の周縁に、表示装置１０を駆動するための
ドライバＩＣ３１が設けられ、この表示領域３０のドライバＩＣ３１が設けられていない
周縁に沿って、例えば複数列に光検出部３３１、３３２が形成されて、夫々の光検出部に
ＴＦＴ光センサ部３２１、３２２が構成されている。次に光検出部３３１、３３２の具体
的な構成を説明する。
なお、図４は光検出部全体の平面図であり、図５は図４に図示された光センサＹ部の拡大
図であり、図６は図５のＡ−Ａ’及びＢ−Ｂ’の断面図である。
【００１３】
はじめに、図６に示されている光センサ部３２１の線分Ａ−Ａ’  及び  線分Ｂ−Ｂ’
について説明する。
線分Ａ−Ａ’はガラス基板１１の表面にＴＦＴ光センサ３２１のゲート電極Ｇ１が形成さ
れる。ゲート電極Ｇ１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１４が形成され、その上からアルミニウムやモリブデン等の金属からなるソ
ース電極Ｓ１が形成される。そして、ソース電極Ｓ１の上に絶縁膜であるパッシベーショ
ン膜２３が形成される。ゲート絶縁膜１４とパッシベーション膜２３は、ゲート電極Ｇ１
、ソース電極Ｓ１の上部にコンタクトホール２０ａ、２０ｂが設けられており、ゲート電
極Ｇ１、ソース電極Ｓ１がコンタクトホール２０ａ、２０ｂによって橋渡し構造で透明電
極１９によって電気的に接続される構成を有している。
【００１４】
次に、線分Ｂ−Ｂ’はガラス基板１１の表面にＴＦＴ光センサ３２１のゲート電極Ｇ１
と、ゲート電極Ｇ２が形成される。ゲート電極Ｇ１と、ゲート電極Ｇ２の上にはゲート絶
縁膜１４が形成され、ゲート電極Ｇ１上に非晶質シリコンや多結晶シリコンなどからなる
真性半導体層２２１が複数列形成される。ソース電極Ｓ２及びドレイン電極Ｄは真性半導
体層２２１と接触するように設けられている。そして、ドレイン電極Ｄはゲート電極Ｇ２
の上にも伸張される。そしてソース電極Ｓ２及びドレイン電極Ｄ上にパッシベーション膜
２３が形成され、ソース電極Ｓ２上にコンタクトホール２０ｃを設け、透明電極１９と電
気的に接続されている。
【００１５】
カラーフィルタ基板１０１側には、遮光膜ＢＭが形成されており、ＴＦＴ基板側の光セ
ンサの設けられている位置と相対する箇所に開口部２４を設ける。尚この開口部２４は光
センサの面積よりも少し大きめに開口する。これにより多方向からの外部光を受光するこ
とが可能となる。
【００１６】
この実施例における光検出部３３１の電気的接続例を図２を用いて説明する。この実施
例においては、光検出部３３１のＴＦＴ光センサ３２１のソース電極ＳはスイッチＳＷを
介して一定の電圧Ｖｓ（例えば＋２Ｖ）に接続されるとともに、信号配線Ｐによって外部
に出力信号が取り出されており、更に、ゲート電極Ｇには一定の逆バイアス電圧（例えば
−１０Ｖ）が印加され、また、ドレイン電極Ｄも所定の電圧源Ｖｒｅｆに接続されている
。
【００１７】
従来から、表示領域に外部からの信号を入出力する為の表示領域周辺の引き回し配線に
は幾つかの種類があり、片側配線構造や、各駆動回路の一定方向から引き回し配線されて
いる２段配線構造、左右から交互に引き回し配線されている交互配線構造（くし歯配線）
等が存在する。図９に示すように、従来の光センサの構成は表示領域周辺部に走査線もし
くは信号線と平行に配置されている。しかし、片側配線構造や、２段配線構造の配線パタ
ーンの構成を取る時の信号線と平行な光センサの配置する際、走査線の引き出し配線が存
在する為、走査線間のピッチが密集しており、光センサを表示領域周辺に近づけて配置す
る事が困難であった。そこで、表示領域により近接した箇所に光センサを配置する為に、
図10の（Z）に示すように、配線間にセンサを配置する構造が考えられた。しかし、図１
０の走査線間に配置される従来の光センサZの大きさは、図１０の本発明の光センサYに比
べて小さい。これらの背景技術に鑑みて、本発明では交互配線構造を採用した。
【００１８】
次に交互配線構造を採用した際の光センサの構成について述べる。
【００１９】
図４に示すように、相対する方向から伸長した走査線は夫々の方向から奇数配線のＰｎ
＝２ｎ−１、偶数配線のＱｎ＝２ｎ置きにくし歯状に交互に延びており、本発明の光セン
サは、夫々の走査線のＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４・・・又はＱ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４・・・
（ｎ＝１，２，３，４・・・）の間の表示領域に出来る限り近接したＣＯＭ配線の内側に
配置されている。また図５に示すように、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３・・・若しくは、Ｑ１、Ｑ２
、Ｑ３・・・の夫々の走査線間に配置される光センサを橋渡し構造にし、表示用の走査線
と光センサの信号線が交差する箇所にはＴＦＴ光センサを配置しない。これにより、複雑
化した配線の空き領域を利用して光センサを配置する事ができる。また、光センサの信号
線と表示用走査線の交差部はできるだけ信号線を細くし、走査線との寄生容量を減らすこ
とで、画像表示及び光センサの出力に影響の少ない構成にする。
【００２０】
前述した構成を取る事により走査線と平行な光センサのみならず、表示領域周辺の信号
線と平行な光センサのＰｎ側とＱｎ側の少なくともどちらか１辺に光センサを配置する事
が可能となる。この時、光センサの出力線は走査線と平行な光センサと信号線と平行な光
センサで共通に取っても、別々に取っても良い。更に共通の出力線にすれば、光センサの
大きさが従来の２倍〜３倍となり、感度が向上する上、指向性の向上が計れる。また、別
々の出力線にすれば、走査線と平行な光センサ及び信号線と平行な光センサの夫々の出力
を選択できる為、ユーザーによって使用する光センサの位置が異なる場合にも、フレキシ
ブルに対応する事が可能となる。そして、この構成を採用する事により、従来の光センサ
の大きさよりも面積の大きい光センサを構成することが出来る。
【００２１】
前述したＡＲ基板に対向しているカラーフィルタ側の遮光膜ＢＭに設けられた光センサ
の光開口部は、横方向配置の光センサの開口部の大きさと、縦方向配置の光センサの大き
さは同じであり、光指向性が等しくなる構成を有している。そして、この開口部を構成す
る際には、１つ１つの光センサに対応して窓状に開口しても、全部を繋げて細長い構成に
してもよい。
【００２２】
この構成で表示領域近傍に光センサを配置する事により、筐体によって光センサが隠れ
にくくなる効果が得られる。また、光センサへ入射する光の角度をどの方向に振っても、
光の入射角に対する光センサの感度は一定となる。
【実施例２】
【００２３】
なお、実施例２の表示装置におけるＴＦＴ及び光センサの構成は、図６に示した実施例
１の表示装置のＴＦＴ及び光センサの構成と同一であるので、詳細な説明を省略する。
実施例２における別の配置方法として、図７に図示しているように走査線と平行な方向に
配置された光センサ３２２の大きさは、奇数ラインのＰｎ側と偶数ラインのＱｎ側の夫々
に配置された光センサ３２４，３２３を足した大きさと同じ大きさを取ることも可能であ
る。横方向に配置された光センサ３２２を縦長に２分割した大きさで、Ｐｎ側の光センサ
３２４とＱｎ側の光センサ３２３に垂直に配置する事により、光センサをより表示領域近
傍に配置できる為、パネル筐体により光センサが隠れてしまう影響を抑えることができる
。この時、図５に図示される光センサを構成する真性半導体層２２１、２２２は２列配列
されており、この光センサを２分割する際には、図８に図示されるように夫々の光センサ
３２４、３２３に対して真性半導体層２２１、２２２は１つずつ配置される事となる。ま
た、光センサを縦長に２分割する為、図５と図８を比較するとチャネル長は同じだが、図
８の光センサ３２４、３２３のチャネル幅が１／２の大きさで構成されており、２つを合
わせる事により横方向配置の光センサ３２２と同じ大きさの光センサになる。その為、２
分割したＰｎ側とＱｎ側の光センサ３２４、３２３を同時に使用すれば、横方向配置の光
センサ３２２と同等の効果を得られる事ができる。この構成による効果は、細長く光セン
サを配置する事による狭額縁化である。
【００２４】
また、実施例１及び実施例２に記載した光センサＴＦＴを形成する際、表示領域と同時
形成する事が可能となる為、工程数を増やすことなく光センサを設置する事が可能となる
。さらに、実施例２においても、実施例１に記した効果を同じように得る事が出来る。
【００２５】
尚、光センサとしては、周知のフォトダイオード、フォトトランジスタ、薄膜トランジ
スタ型光検出器（ＴＦＴ光センサ）、フォトＳＣＲ、光導電体、光電池等、任意の光−電
気変換素子を適宜選択して使用し得る。
【００２６】
また、光センサとしての薄膜トランジスタ、コンデンサ及びスイッチ素子は、アクティ
ブマトリクス基板のスイッチング素子としての薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）製造時に同時
に製造することができるため、特に光センサとしてのＴＦＴ、コンデンサ及びスイッチ素
子を設けるために製造工程数を増加させる必要がなくなり、しかも、これらの光センサと
してのＴＦＴ、コンデンサ及びスイッチ素子は、小型であり、しかも、それぞれ複数個を
表示パネルの表示領域の周辺に沿って容易に一列に形成し得るため、特に表示パネルを大
型化する必要はない。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】ＴＦＴ光センサの電圧−電流曲線の一例を示す図である。
【図２】ＴＦＴ光センサを使用した光検出部の回路図である。
【図３】明るさが異なる場合の図２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４】実施例１の表示装置の平面図である。
【図５】図４に図示された光センサＹ拡大図である。
【図６】図５に示す、Ａ−Ａ’線とＢ−Ｂ’線の光センサ部の断面図である。
【図７】実施例２の表示装置の平面図である。
【図８】図７の光センサＸ、光センサＹの拡大図である。
【図９】従来の光センサ内蔵表示装置の平面図である。
【図１０】図５の光センサＹと図９の光センサＺの大きさ比較図である。
【符号の説明】
【００２８】
Ｇ：ゲート  Ｄ：ドレイン  Ｓ：ソース  ＢＭ：遮光部  １１：透明ガラス基板  １４：
ゲート絶縁膜１９：透明電極  ２０ａ、２０ｂ、２０ｃ：コンタクトホール  ２２１、２
２２：真性半導体層  ２３：パッシベーション膜  ２４：開口部  ３０：表示領域  ３２
１、３２２、３２３、３２４：光センサ  ３３１、３３２：光検出部  ３１：ドライバＩ
Ｃ
【図１】
2008191445.tif 000003
【図２】
2008191445.tif 000004
【図３】
2008191445.tif 000005
【図４】
2008191445.tif 000006
【図５】
2008191445.tif 000007
【図６】
2008191445.tif 000008
【図７】
2008191445.tif 000009
【図８】
2008191445.tif 000010
【図９】
2008191445.tif 000011
【図１０】
2008191445.tif 000012