(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクティブマトリクス基板と対向電極を有するカラーフィルタ基板との間に液晶層が設け
られた液晶表示パネルと、外光を検知する光センサを有する光検知部と、前記光検知部の
出力により制御される照光手段とを備えた液晶表示装置において、前記光検知部は、前記
アクティブマトリクス基板の表示領域の外周縁部に配置され、前記光センサとして薄膜電
界効果トランジスタを用い、該薄膜電界効果トランジスタのソース・ドレイン電極間にコ
ンデンサを接続し、該コンデンサの一方の端子側を第１、第２スイッチ素子を介して第１
、第２基準電圧源に、該コンデンサの他方の端子側を前記対向電極に接続し、前記薄膜電
界効果トランジスタのゲート電極には前記対向電極に印加される電圧よりも常に逆バイア
ス電圧に対応する一定の低い電圧を印加し、所定のフレーム期間毎に、短時間前記第１、
第２スイッチ素子を順次切換え作動させることにより前記第１又は第２基準電圧源からの
基準電圧を前記コンデンサに印加して充電し、前記第１、第２スイッチ素子をオフにして
から所定時間後の前記コンデンサの電圧を検知することにより外光を検知するものである
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記対向電極には所定の周期の矩形状に変化する電圧を印加した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】
前記光センサとしての薄膜電界効果トランジスタは、前記アクティブマトリクス基板上に
形成される液晶表示パネルのスイッチング素子の薄膜電界効果トランジスタと製造工程に
おいて同時に形成されたものであ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】
前記所定のフレーム期間は、前記液晶表示パネル用駆動信号における垂直走査期間の整数
倍であ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５】
前記第１、第２基準電圧源はそれぞれ前記対向電極に印加される電圧を基準として正とな
る基準電圧と負となる基準電圧を供給し、前記第１、第２スイッチ素子は前記対向電極に
供給される電圧がローレベルの時には前記正となる基準電圧を前記コンデンサに印加し、
前記対向電極に供給される電圧がハイレベルの時には前記負となる基準電圧を前記コンデ
ンサに印加するように制御されることを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶表示装置
。
【請求項６】
前記第１、第２基準電圧源は、それぞれ前記対向電極に印加されるハイレベルの電圧とロ
ーレベルの電圧の中間となる電圧を供給することを特徴とする請求項５に記載の液晶表示
装置。
【請求項７】
前記光検知部には、閾値記憶部及び比較部を有する制御手段を接続し、該制御手段により
、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光手段のオン／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１〜６のいずれかに記載
の液晶表示装置。
【請求項８】
前記照光手段は、バックライト又はサイドライトであり、前記液晶表示装置は透過型又は
半透過型液晶表示装置であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の液晶表示
装置。
【請求項９】
前記照光手段は、フロントライトであり、前記液晶表示装置は反射型液晶表示装置である
ことを特徴とする請求項１〜７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
液晶表示装置において、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のでき
る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、両者をまとめて「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が、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（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（下記特許文献２参照）。
【０００３】
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
トライトを点灯させて画像を表示し、明るい場所ではフロントライトを点灯させることな
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
がなくなり、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。
【０００４】
上述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。
【０００５】
このような問題点に対処するための従来技術として、光センサを液晶表示装置に設け、
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／オフを制御する発明が知られている（下記特許文献３参照）。
【０００６】
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電界効果トランジスタ（ＴＦＴ）を
用い、このＴＦＴを液晶表示パネルのＴＦＴと同時に作成し、このＴＦＴ光センサの光リ
ーク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
フするようにしたものである。
【０００７】
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保証した電流を供給す
るようにしたものである。
【０００８】
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。
【特許文献１】特開２００２−１３１７４２号公報（特許請求の範囲、図１〜図３）
【特許文献２】特開２００１−３５０１５８号公報（特許請求の範囲、図４）
【特許文献３】特開２００２−１３１７１９号公報（特許請求の範囲、段落［００１０］〜［００１３］、図１）
【特許文献４】特開２００３−２１５５３４号公報（特許請求の範囲、段落［０００７］〜［００１９］、図１〜図３）
【特許文献５】特開２００４−００７２３７号公報（特許請求の範囲、段落［００２３］〜［００２８］、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記特許文献３に記載されている液晶表示装置のように光センサ用ＴＦ
Ｔを表示パネル用ＴＦＴの作成と同時に基板上に作成して液晶表示パネルに組み込むと、
通常、このＴＦＴ光センサは、表示パネルの画素部に近接した位置、すなわち液晶層が形
成された位置に設けられる。
【００１０】
ところが、液晶層が存在するところに光センサが設けられると、光検知部の作動時に液
晶層に直流電圧が印加され、この直流電圧により液晶が劣化し、この劣化により光検知部
へ到達する光量が減少するという問題がある。また、液晶劣化が表示部にまで波及すると
表示品質を著しく低下させてしまうことにもなる。
【００１１】
また、これまでの液晶表示装置は、光センサにより周囲の明るさを検知してバックライ
ト等を自動的にオン／オフさせるのに、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／オフさせるようにしている。この場合、別途フォトダイオード等の光センサを
用意して液晶表示装置に組み込む場合には、その光センサの特性に応じて選別することが
できるので、光センサの特性バラツキをあまり考慮しないですむ。しかしながら、上記特
許文献３の液晶表示装置のように液晶表示パネルにＴＦＴ光センサを組み込み、或いは上
記特許文献５に開示されている発明のように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して兼用する場合には、それぞれの光セン
サの特性バラツキが大きいため、必ずしも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／オフさせることができないという問題がある。このため、固定の閾値でバッ
クライト等のオンオフを認識させてしまうと、個々の製品によりバックライト等が点灯／
消灯する明るさが異なるため、液晶表示装置としては都合が悪くなる。更にこれまでの液
晶表示装置は、エンドユーザが個々の好み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は考慮されていなかった。
【００１２】
そこで本発明は、このような不都合を解消するためになされたもので、本発明の目的は
、液晶表示パネルに組み込んだ光検知部により液晶の劣化を誘発しないようにした液晶表
示装置を提供することにある。
【００１３】
また、本発明の他の目的は、光センサの特性のバラツキを補正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液晶表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
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に記載の液晶表
示装置の発明は、アクティブマトリクス基板と対向電極を有するカラーフィルタ基板との
間に液晶層が設けられた液晶表示パネルと、外光を検知する光センサを有する光検知部と
、前記光検知部の出力により制御される照光手段とを備えた液晶表示装置において、前記
光検知部は、前記アクティブマトリクス基板の表示領域の外周縁部に配置され、前記光セ
ンサとして薄膜電界効果トランジスタを用い、該薄膜電界効果トランジスタのソース・ド
レイン電極間にコンデンサを接続し、該コンデンサの一方の端子側を第１、第２スイッチ
素子を介して第１、第２基準電圧源に、該コンデンサの他方の端子側を前記対向電極に接
続し、前記薄膜電界効果トランジスタのゲート電極には前記対向電極に印加される電圧よ
りも常に逆バイアス電圧に対応する一定の低い電圧を印加し、所定のフレーム期間毎に、
短時間前記第１、第２スイッチ素子を順次切換え作動させることにより前記第１又は第２
基準電圧源からの基準電圧を前記コンデンサに印加して充電し、前記第１、第２スイッチ
素子をオフにしてから所定時間後の前記コンデンサの電圧を検知することにより外光を検
知するものであることを特徴とする。
【００１５】
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、前記対向電
極には所定の周期の矩形状に変化する電圧を印加したことを特徴とする。
【００１６】
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、前記光セン
サとしての薄膜電界効果トランジスタは、前記アクティブマトリクス基板上に形成される
液晶表示パネルのスイッチング素子の薄膜電界効果トランジスタと製造工程において同時
に形成されたものであることを特徴とする。
【００１７】
また、請求項４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、前記所定の
フレーム期間は、前記液晶表示パネル用駆動信号における垂直走査期間の整数倍であるこ
とを特徴とする。
【００１８】
また、請求項５に記載の発明は、請求項１又は２に記載の液晶表示装置において、前記
第１、第２基準電圧源はそれぞれ前記対向電極に印加される電圧を基準として正となる基
準電圧と負となる基準電圧を供給し、前記第１、第２スイッチ素子は前記対向電極に供給
される電圧がローレベルの時には前記正となる基準電圧を前記コンデンサに印加し、前記
対向電極に供給される電圧がハイレベルの時には前記負となる基準電圧を前記コンデンサ
に印加するように制御されることを特徴とする。
【００１９】
また、請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の液晶表示装置において、前記第１、
第２基準電圧源は、それぞれ前記対向電極に印加されるハイレベルの電圧とローレベルの
電圧の中間となる電圧を供給することを特徴とする。
【００２０】
また、請求項７に記載の発明は、請求項１〜６のいずれかに記載の液晶表示装置におい
て、前記光検知部には、閾値記憶部及び比較部を有する制御手段を接続し、該制御手段に
より、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光手段のオン／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。
【００２１】
また、請求項８に記載の発明は、請求項１〜７のいずれかに記載の液晶表示装置におい
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、前記液晶表示装置は透過型
又は半透過型液晶表示装置であることを特徴とする。
【００２２】
また、請求項９に記載の発明は、請求項１〜７のいずれかに記載の液晶表示装置におい
て、前記照光手段は、フロントライトであり、前記液晶表示装置は反射型液晶表示装置で
あることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
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及び２の発明によれば、光検知部を対向電極に接続し、この対向電
極に所定の周期の矩形状に変化する電圧、例えば所定フレーム期間毎に極性の異なる対向
電極電圧を加え、第１、第２スイッチ素子を制御することで、基準電圧を所定フレーム期
間毎に対向電極電圧に対して正負の電圧を交互に充電するので、液晶表示パネルの液晶層
には交流成分の電圧が印加されることになり、光検知部の作動時に常時直流成分が加わる
ことがなくなるために液晶の劣化を防止できる。また、光検知部に印加される対向電極電
圧が所定の振幅を有する矩形波電圧であっても、薄膜電界効果トランジスタのゲート電極
には、対向電極に印加される電圧に対し、常に所定の逆バイアス電圧が印加されるので、
光検知部の作動時に薄膜電界効果トランジスタを確実にゲートオフされ、高感度に光の強
度を検知することができる。
【００２４】
請求項３の発明によれば、光センサとしての薄膜電界効果トランジスタは、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電界効果トランジスタ製造時に同時に製
造することができるので、光センサ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。
【００２５】
請求項４の発明によれば、所定のフレーム期間は液晶表示パネル用駆動信号における垂
直走査期間の整数倍にし、この期間に極性を変えて所定の基準電圧を光検知部へ供給して
コンデンサを充電するので、光検知部の作動時に液晶表示パネルの液晶層には交流成分の
電圧が印加されることになり、常時直流成分が加わることがなくなるために液晶の劣化を
防止でき、しかもノイズが減少する。
【００２６】
請求項５の発明によれば、コンデンサに印加される基準電圧は、対向電極電圧がハイレ
ベルのときはこの対向電極電圧に対して負の基準電圧、また対向電極がローレベルのとき
はこの対向電極電圧に対して正の基準電圧であるので、光検知部の作動時に液晶表示パネ
ルの液晶層には交流成分の電圧が印加されることになり、常時直流成分が加わることがな
くなるために液晶の劣化を防止できる。
【００２７】
請求項６の発明によれば、前記基準電圧を前記対向電極に印加されるハイレベルの電圧
とローレベルの電圧の中間となる電圧とすることで基準電圧を容易に作り出すことができ
る。
【００２８】
請求項７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。
【００２９】
請求項８及び９の発明によれば、それぞれ透過型液晶表示装置ないしは半透過型液晶表
示装置（請求項８）の場合、或いは反射型液晶表示装置（請求項９）の場合でも、同様に
請求項１〜７に係る発明の効果を奏する液晶表示装置が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
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、以下に述
べる実施例は、本発明の技術思想を具体化するための液晶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、本発明をこの実施例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。
【００３１】
最初に、光センサとしてのＴＦＴ（以下、ＴＦＴ光センサという）の公知の動作原理及
び駆動回路について図１〜図３を用いて説明する。なお、図１はＴＦＴ光センサの電圧−
電流曲線の一例を示す図であり、図２はＴＦＴ光センサを使用した光検知部の回路図であ
り、また、図３は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。
【００３２】
ＴＦＴ光センサは、実質的にアクティブマトリクス型液晶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。したがって、図２の光検知部ＬＳの回路図に示したように、
ＴＦＴ光センサのゲート電極ＧＬ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、ドレイン電極ＤＬとソース電極ＳＬとの間にコンデンサＣを並列に
接続し、一定の基準電圧Ｖｓ（例えば＋２Ｖ）をスイッチ素子ＳＷをオンにしてコンデン
サＣの両端に印加した後、スイッチ素子ＳＷをオフにすると、コンデンサＣの両端の電圧
はＴＦＴ光センサの周囲の明るさに応じて図３に示したように時間とともに低下する。し
たがって、スイッチ素子ＳＷをオフにしてから所定時間ｔ０後にコンデンサＣ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す
るから、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。
【００３３】
次に、本発明の実施例に係る光センサを組み込んだ半透過型液晶表示装置を図４〜図５
を用いて説明する。なお、図４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、図５は図４のＸ−Ｘ線で切断した断面
図である。
【００３４】
液晶表示装置１は、図５に示すように、表面に薄膜電界効果トランジスタ（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。
【００３５】
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７参照）。なお、光検知部ＬＳ１は、図４に示すように、
表示領域ＤＡの外周縁部の一部に設けられている。
【００３６】
これら各配線、ＴＦＴ及び画素電極は、図５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６〜図８に示し後述する。
【００３７】
ＴＦＴ基板２は、図４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は画像供給装置からのデータ線及び制御線をドライバＩＣに
接続している。ＶＣＯＭ信号、ソース信号、ゲート信号はドライバＩＣ内で生成され、そ
れぞれＴＦＴ基板２上のコモン線１１、ソース線５、ゲート線４に接続される。
【００３８】
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るようになっている。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対向電極２６に印加されるようになっている。
【００３９】
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
ト線やソース線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５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、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ＴＦＴ基板２の表示領域ＤＡ一体を覆うように設
けられているとともに表示領域ＤＡ外に設けられたトランスファ電極１０１〜１０４に接
続されている（図５参照）。
【００４０】
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る。
【００４１】
両基板２、２５を貼り合わせるとき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１
０１〜１０４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）から液晶を注入し、この
注入口を封止剤で塞ぐと液晶表示装置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、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。
【００４２】
次に、この液晶表示装置の画素構成を図６〜図７で説明する。なお、図６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７はＣＦ基板を含む図６のＡ−Ａ断
面図である。
【００４３】
ＴＦＴ基板２の表示領域ＤＡ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１
７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。
【００４４】
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
。
【００４５】
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７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。
【００４６】
次に、光検知部の構成及びその動作を図８〜図１０を用いて説明する。なお、図８（ａ
）は光検知部を示す要部断面図、図８（ｂ）は光検知部の等価回路図、図９はＴＦＴ基板
上の光センサ及びスイッチ素子を示す断面図、図１０は光センサ駆動時における各部の出
力波形及びスイッチ素子の作動タイミングを示すタイミングチャートである。
【００４７】
光検知部ＬＳ１は、図８（ａ）に示すように、表示領域ＤＡの外周縁、すなわちシール
材６塗布領域の内側に設けられ、液晶層１４と接触している。その回路構成は、図８（ｂ
）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Ｃ
が並列接続され、ソース電極ＳＬとコンデンサＣの一方の端子が第１、第２スイッチ素子
ＳＷ１、ＳＷ２を介して第１、第２基準電圧源ＶＳＰ、ＶＳＭに接続され、更に、ドレイ
ン電極ＤＬと接続したコンデンサＣのグラウンド端子ＧＲに対応する他方の端子が対向電
極２６にトランスファ電極１０２を介して接続された構成を有している。
【００４８】
ＴＦＴ光センサ及び各スイッチ素子ＳＷ１、ＳＷ２は、いずれもＴＦＴで構成され、Ｔ
ＦＴ基板２上に形成される。すなわち、図９に示すように、ＴＦＴ基板２上には、ＴＦＴ
光センサのゲート電極ＧＬ、コンデンサＣの一方の端子Ｃ１及び一方のスイッチ素子ＳＷ
１を構成するＴＦＴのゲート電極ＧＳ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。ＴＦＴ光センサ
のゲート電極ＧＬの上及びスイッチ素子ＳＷ１を構成するＴＦＴのゲート電極ＧＳ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１９Ｌ及び１９Ｓが形成され、またゲート絶縁膜１７上に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ＳＬ及びドレイン電極ＤＬ、一方のスイ
ッチ素子ＳＷ１を構成するＴＦＴのソース電極ＳＳ及びドレイン電極ＤＳがそれぞれの半
導体層１９Ｌ及び１９Ｓ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ＳＬ及びスイッチ素子ＳＷ１を構成するＴＦＴのドレイン電極ＤＳは、互いに
延長されて接続されてコンデンサＣの他方の端子Ｃ２を形成している。更に、ＴＦＴ光セ
ンサ、コンデンサＣ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。
【００４９】
また、スイッチ素子ＳＷ２も同様の方法によりＴＦＴ基板に形成されているが図９では
省略されている。また、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８（ａ）に示すように、この光検知部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ＤＬ及びコンデンサＣの
他方の端子Ｃ２はグラウンド端子ＧＲ及びトランスファ電極１０２を介してこの対向電極
２６に接続されている。
【００５０】
以下、この光検知部ＬＳ１の動作を説明する。
【００５１】
液晶表示パネルの対向電極には、図１０に示すように、所定振幅の対向電極電圧（以下
、ＶＣＯＭという）、詳しくはその電圧幅をＶＣＯＭＷとし、ハイレベル時の電圧をＶＣ
ＯＭＨ、ローレベルの電圧ＶＣＯＭＬとした矩形波電圧が印加されており、同時にこのＶ
ＣＯＭがＴＦＴ光センサのドレイン電極ＤＬ及びコンデンサＣの他方の端子Ｃ２に印加さ
れている。ＴＦＴ光センサのゲート電極ＧＬには、このＶＣＯＭと同期して所定のマイナ
ス電圧ＧＶが印加されている。この電圧ＧＶはＶＣＯＭとその振幅が同一であり、かつＶ
ＣＯＭ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−１０Ｖに設定されている。
【００５２】
この状態において、光検知部ＬＳ１へは、所定のフレーム期間毎、例えば奇数（ＯＤＤ
）フレーム及び偶数（ＥＶＥＮ）フレーム期間毎に異なる基準電圧が印加される。例えば
ＯＤＤフレーム期間においては、ＶＣＯＭＬの期間に第１スイッチ素子ＳＷ１をオン（こ
のときスイッチ素子ＳＷ２はオフ）することで、基準電圧（ＶＣＯＭＬ＋Ｖａ）を供給す
る第１基準電圧源ＶＳＰからの電圧をコンデンサＣに印加して充電する。この充電により
、コンデンサＣは正の基準電圧Ｖａで正充電される。その後第１スイッチ素子ＳＷ１をオ
フ状態とすると、ＴＦＴ光センサのゲート電極ＧＬにはゲートオフとなる電圧ＧＶが印加
されるために本来は電流が流れないが、ＴＦＴ光センサへの入射光によって漏れ電流が流
れるため、コンデンサＣの両端の電位差は徐々に低下し、図１０のＯＤＤフレーム期間で
示す出力電圧波形が得られる。
【００５３】
また、ＥＶＥＮフレーム期間においては、ＶＣＯＭＨの期間に第２スイッチ素子ＳＷ２
をオン（このときスイッチ素子ＳＷ１はオフ）して、基準電圧（ＶＣＯＭＨ−Ｖａ）を供
給する第２基準電圧源ＶＳＭからの電圧をコンデンサＣに印加して充電する。この充電に
より、コンデンサＣは負の基準電圧−Ｖａで負充電される。その後第２スイッチ素子ＳＷ
２をオフ状態とすると、ＴＦＴ光センサのゲート電極ＧＬにはゲートオフ領域となる電圧
ＧＶが印加されているために本来は電流が流れないが、ＴＦＴ光センサへの入射光によっ
て漏れ電流が流れるため、コンデンサＣの両端の電位差は徐々に低下し、図１０のＥＶＥ
Ｎフレーム期間で示す出力電圧波形が得られる。
【００５４】
したがって、このようにＯＤＤ／ＥＶＥＮフレーム期間毎に光検知部ＬＳ１へ極性を変
えた基準電圧（ＶＣＯＭＬ＋Ｖａ）又は（ＶＣＯＭＨ−Ｖａ）を印加することにより、光
検知部ＬＳ１から交流成分の検知出力が得られる。しかも、光検知部ＬＳ１の作動時には
、対向電極２６に対して交流駆動されることとなるので、光検出部ＬＳ１と対向電極２６
の間の液晶層１４に直流電圧が加わることがなくなり、液晶の劣化を防止できる。
【００５５】
なお、所定のフレーム期間は液晶表示パネル用駆動信号における垂直走査期間の整数倍
にし、この期間に合わせて第１、第２スイッチ素子ＳＷ１、ＳＷ２を切換え作動させるこ
とで極性を変えた基準電圧（ＶＣＯＭＬ＋Ｖａ）又は（ＶＣＯＭＨ−Ｖａ）を光検知部Ｌ
Ｓ１へ供給してコンデンサＣを充電するので、光検知部ＬＳ１の作動時に液晶表示パネル
の液晶層には交流成分の電圧が印加されることになり、常時直流成分が加わることがなく
なるために液晶の劣化を防止でき、しかもノイズが減少する。
【００５６】
また、本実施例において、図１０に示すように、第１、第２基準電圧ＶＳＰ、ＶＳＭは
それぞれＶＣＯＭに対して極性の異なる基準電圧（ＶＣＯＭＬ＋Ｖａ、ＶＣＯＭＨ−Ｖａ
）を供給するものであるが、このＶａの絶対値は対向電極２６に供給される電圧幅ＶＣＯ
ＭＷの１／２に該当するものとするとよい。このようになせば、この基準電圧Ｖａを生成
するために別途配線等を設けることなく、対向電極の電圧を利用し、かつ反転バッファ等
の回路を設けるだけで基準電圧を作り出すことができる。
【００５７】
この光検知部ＬＳ１の出力結果をバックライト制御手段１Ａに入力されることで照光手
段であるバックライト等のオン／オフ制御がされる。なお、図１１は制御手段を構成する
ブロック図である。
【００５８】
光検知部ＬＳ１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。
【００５９】
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３２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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
なお、反射電極Ｒ０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。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】図１はＴＦＴ光センサの電圧−電流曲線の一例を示す図である。
【図２】図２はＴＦＴ光センサを使用した光検知部の回路図である。
【図３】図３は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】図４は本発明の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５】図５は図４のＸ−Ｘ線で切断した断面図である。
【図６】図６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１画素分の平面図である。
【図７】図７はカラーフィルタ基板を含む図６のＡ−Ａ断面図である。
【図８】図８（ａ）は光検知部を示す要部断面図、図８（ｂ）は光検知部の等価回路図である。
【図９】図９はＴＦＴ基板上の光センサ及びスイッチ素子を示す断面図である。
【図１０】図１０は光センサ駆動時における各部の出力波形及びスイッチ素子の作動タイミングを示すタイミングチャートである。
【図１１】図１１はバックライト制御手段のブロック図である。
【符号の説明】
【００６６】
１            半透過型液晶表示装置
１Ａ          バックライト制御手段
２            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
２５          ＣＦ基板
２６          対向電極
３０          センサ制御部
３１          モード制御部
３２          閾値制御部
３３          比較部
３４          スイッチング部
３５          バックライト等
ＬＳ１        光検知部
Ｓ、ＳＬ、ＳＳ  ソース電極
Ｇ、ＧＬ、ＧＳ  ゲート電極
Ｄ、ＤＬ、ＤＳ  ドレイン電極
ＳＷ１        第１スイッチ素子
ＳＷ２        第２スイッチ素子
ＶＳＰ          第１基準電圧源
ＶＳＭ          第２基準電圧源
Ｃ            コンデンサ
ＶＣＯＭ      対向電極電圧
Ｔ            透過部
Ｒ            反射部
Ｒ０            反射電極
【図１】
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【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】
0004572799.tif 000008
【図８】
0004572799.tif 000009
【図９】
0004572799.tif 000010
【図１０】
0004572799.tif 000011
【図１１】
0004572799.tif 000012