(57)【要約】【課題】簡単な構成により光センサがバックライト等の光によって誤動作したり検知感度の低下を招いたりし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との間に液晶層１４が形成された液晶パネルと、外光を検知するための半導体層１９Ｌを有するＴＦＴ光センサと、所定の基準電圧が充電されるとともにＴＦＴ光センサの漏れ電流によって充電された電圧が降下するコンデンサＣｗとを備える光検知部ＬＳ１と、コンデンサに充電されている充電電圧を所定の読み取り時間で読み取る光センサ読み取り部Ｒｅ１と、を備えた液晶表示装置１において、ＴＦＴ基板２は、液晶層と接触する表面に光検知部が形成され、光検知部の半導体層１９Ｌとその近傍を除いた表面が遮光層２１で覆われている。【選択図】図８
2007279093.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対向基板との間に液晶層が形成された液晶パネルと、外光
を検知するための半導体層を有する光センサと、所定の基準電圧が充電されるとともに前
記光センサの漏れ電流によって充電された電圧が降下する第１コンデンサとを備える光検
知部と、前記第１コンデンサに充電されている充電電圧を所定の読み取り時間で読み取る
光センサ読み取り部と、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前記液晶層と接触する表面に形成され
、該光検知部の前記半導体層とその近傍を除いた表面が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】
前記光検知部及び光センサ読み取り部は前記アクティブマトリクス基板の前記液晶層と
接触する表面に形成され、前記光検知部及び光センサ読み取り部は該光検知部の前記半導
体層及びその近傍を除いた表面が遮光層で覆わ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、光を遮光する遮光材を混入した樹脂材で形成されていることを特徴とす
る請求項１又は２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記光検知部の光センサは、薄膜トランジスタからなり、該薄膜トランジスタは前記ア
クティブマトリクス基板の製造工程において前記液晶パネルのスイッチング素子としての
薄膜トランジスタと同時に形成されていることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載
の液晶表示装置。
【請求項５】
更に、前記液晶パネルを照光する照光手段と、前記光センサ読み取り部の出力値により
前記照光手段を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、閾値記憶部及び比較部を
有し、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１〜４の何れかに記
載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記液晶パネルは、透過型又は半透過型液晶表示パネルであることを特徴とする請求項
１〜５の何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、両者を纏めて「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。しかし、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（例えば、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（例えば、下
記特許文献２参照）。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して画像を表示し、明るい場所ではフロントライトを
点灯す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、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。
【０００３】
こ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。
【０００４】
このような問題点に対処するために、液晶表示装置に光センサを設けて、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
フを制御する技術が開発されている（例えば、下記特許文献３〜５参照）。
【０００５】
例えば、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トランジスタ（ＴＦＴ）を用
い、このＴＦＴ光センサを液晶表示パネルのスイッチング素子として用いられる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／オフさせるようにしたものである。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補償した電流を供給するようにしたも
のである。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】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献３に記載された液晶表示装置のように、基板にＴＦＴ光セ
ンサを一体に組み込むと、バックライト等の光の影響を受けて誤動作或いは感度の低下を
誘発する恐れがある。図１２に示すように、ゲート電極ＧＬ、ソース電極ＳＬ、ドレイン
電極ＤＬ及びアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）等からなる半導体層１９Ｌを備えたＴＦ
Ｔ光センサは、アクティブマトリクス基板２上に配設され、表示面からカラーフィルタ基
板２５を介して入射する光Ｌ１を検知する。なお、図１２は公知技術の液晶表示装置に形
成されたＴＦＴ光センサを示す概略断面図である。また、符号Ｃはコンデンサである。
【０００７】
ところが、この位置にＴＦＴ光センサが配置されると、半導体層１９Ｌには表示面から
入射する光Ｌ１のほかにバックライトＢＬから照射された光がカラーフィルタ基板２５と
対向電極２６との間のカラーフィルタ層及びブラックマトリクスからなる層２７で反射す
ることでこの半導体層１９Ｌに入射する光Ｌ２が発生してしまうことがあり、このような
光Ｌ２が入射されるとＴＦＴ光センサに余分な暗電流が流れ、この電流によりＴＦＴ光セ
ンサの誤動作或いは検知感度低下の原因となる。
【０００８】
そこで、本発明は、上記のような従来技術に鑑みてなされたもので、本発明の目的は、
外光を検知する光センサを基板に組み込む際に、簡単な構成により光センサがバックライ
ト等の光によって誤動作或いは検知感度が低下しないようにした液晶表示装置を提供する
ことにある。
【０００９】
また、本発明の他の目的は、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】
【００１０】
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基板との間に液晶層が形成された液晶
パネルと、外光を検知するための半導体層を有する光センサと、所定の基準電圧が充電さ
れるとともに前記光センサの漏れ電流によって充電された電圧が降下する第１コンデンサ
とを備える光検知部と、前記第１コンデンサに充電されている充電電圧を所定の読み取り
時間で読み取る光センサ読み取り部と、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前記液晶層と接触する表面に形成され
、該光検知部の前記半導体層とその近傍を除いた表面が遮光層で覆われていることを特徴
とする。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１に記載の液晶表示装置において、前記アクティブマトリク
ス基板は、前記液晶層と接触する表面に前記光検知部及び光センサ読み取り部が形成され
、前記光検知部及び光センサ読み取り部は該光検知部の光センサの外光を検知する半導体
層及びその近傍を除いた表面が遮光層で覆われていることを特徴とする。
【００１２】
請求項３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、前記遮光層は、遮
光材を混入した樹脂材で形成されていることを特徴とする。
【００１３】
請求項４の発明は、請求項１〜３の何れかに記載の液晶表示装置において、前記光検知
部の光センサは、薄膜トランジスタからなり、該薄膜トランジスタは前記アクティブマト
リクス基板の製造工程において前記液晶パネルのスイッチング素子としての薄膜トランジ
スタと同時に形成されていることを特徴とする。
【００１４】
請求項５の発明は、請求項１〜４の何れかに記載の液晶表示装置において、更に、前記
液晶パネルを照光する照光手段と、前記光センサ読み取り部の出力値により前記照光手段
を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、閾値記憶部及び比較部を有し、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。
【００１５】
請求項６の発明は、請求項１〜５の何れかに記載の液晶表示装置において、前記液晶パ
ネルは、透過型又は半透過型液晶表示パネルであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
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の発明によれば、アクティブマトリクス基板に設けた光検知部は、
光センサの外光を検知する半導体層及びその近傍を除いた表面が遮光層で覆われているの
で、バックライトからの光がアクティブマトリクス基板を通過して対向基板等で反射し、
光センサに入射することを防止でき、光センサの誤動作や感度の低下を防止できる。また
、光検知部を覆うだけでよいので製造も簡単である。
【００１７】
請求項２の発明によれば、アクティブマトリクス基板に光検知部とともに光センサ読み
取り部を形成することにより、請求項１の効果と同じ効果を奏することができるとともに
、光センサ読み取り部にも同時に遮光層を形成できるので、光センサ読み取り部の遮光が
容易になる。
【００１８】
請求項３の発明によれば、遮光層を、光を遮光する遮光材、例えばカーボンやチタンを
フォトレジストに分散した樹脂材で形成することにより、バックライトからの光が遮光層
下側で反射することが抑制され、アクティブマトリクス基板に設けられた絶縁層等を通過
してバックライトの光が光センサへ侵入することがなくなり、光センサの誤動作或いは感
度の低下を防止する効果をさらに向上させることができる。
【００１９】
請求項４の発明によれば、光センサとしての薄膜トランジスタは、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。
【００２０】
請求項５の発明によれば、照光手段及び制御手段を更に設け、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、バックライト等
の照光手段のオン／オフ制御を行う基準となる閾値を校正することができ、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。
【００２１】
請求項６発明によれば、液晶表示装置が透過型液晶表示装置ないしは半透過型液晶表示
装置の場合に好適に請求項１〜７に係る発明の効果を奏することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
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。
【実施例１】
【００２３】
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Ｃの両端
の電圧−時間曲線を示す図である。なお、図２の符号は先行技術と同一の構成部分には同
一の符号を付している。
【００２４】
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、遮光されているとき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、Ｔ
ＦＴ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。
【００２５】
次に、本発明の実施形態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およ
び図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であり、図５は図４のＸ−Ｘ線で
切断した断面図である。
【００２６】
液晶表示装置１は、図５に示すように、表面に薄膜トランジスタ（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。
【００２７】
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の交差部にスイッチング素子としてのＴＦＴが形成され接続さ
れている（図７参照）。なお、光検知部ＬＳ１は表示領域ＤＡ内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。
【００２８】
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。液晶を駆動するＶＣＯＭ信号、ソース信号、ゲート信号等はドライバ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。
【００２９】
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１
０１〜１０４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。
【００３０】
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に形成された光検知部ＬＳ１と対向
する箇所まで延設されている（図５参照）。
【００３１】
ＴＦＴ基板２とＣＦ基板２５は、相対させて接続され、両者の間に液晶層１４を入れる
ためのスペースが形成されるが、その際にシール材６を用いて液晶が両基板間から抜け出
ないようにする。
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。
【００３２】
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１０１〜１
０４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、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。
【００３３】
次に、この液晶表示装置の画素構成を図６〜図８を参照して説明する。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。また、図８はＴＦＴ基板上の光センサ及びスイッチ素子の断面図で
ある。
【００３４】
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。
【００３５】
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
。
【００３６】
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から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
入ってくる外光を反射し、透過部ＴにおいてはバックライトＢＬからの光を透過できるよ
うにする。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。
【００３７】
ＴＦＴ光センサ及びスイッチ素子ＳＷ１は、いずれもＴＦＴで構成され、ＴＦＴ基板２
上に形成される。すなわち、図８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Ｃｗの一方の端子Ｃ１及び一方のスイッチ素子ＳＷ１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１
９Ｌ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１
９Ｌ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Ｃｗ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Ｃｗ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が積層されている。
そして、この保護絶縁膜１８は、その表面がＴＦＴ光センサの受光部、すなわち半導体
層１９Ｌ及びその近傍を除いて表面が遮光性の薄膜（２１）で覆われている。この遮光膜
（層）２１は、ブラックマトリクス材に使用される金属クロム、或いは金属クロムに代え
て、カーボンやチタンをフォトレジストに分散した樹脂ブラック、或いはニッケルなどの
金属材料が使用される。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。
【００３８】
このように光検知部ＬＳ１は、ＴＦＴ光センサの半導体層１９Ｌ及びその近傍を除いた
表面が遮光膜（層）で覆われることにより、スイッチ素子ＳＷ１に外部光が入射されるこ
とがなくなると同時に、ＴＦＴ光センサに、例えばＣＦ基板に形成されたブラックマトリ
クスにおいて反射したバックライトＢＬの光が入射することがなくなる。その結果、光セ
ンサの誤動作或いは感度の低下を防止できる。また、光検知部を覆うだけでよいので簡単
に遮光できる。
【００３９】
また、遮光層２１を例えばカーボンやチタンをフォトレジストに分散した樹脂材で形成
すると、バックライトからの光が遮光層下側で反射するのを抑制できアクティブマトリク
ス基板に設けられた絶縁層等を通過してバックライトの光が光センサへ侵入することがな
くなり、光センサの誤動作或いは感度の低下を防止できる効果がさらに向上される。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、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Ｃｗのグラウンド端子ＧＲ側の他方端子Ｃ２がこの対
向電極２６にトランスファ電極１０２を介して接続されている（図５参照）。
【００４０】
次に、本実施形態にかかる光検知部ＬＳ１及び光センサ読み取り部Ｒｅ１の構成及び動
作を図９および図１０を用いて説明する。なお、図９は光検知部及びセンサ読み取り部の
回路図、図１０は図９の各部の出力波形を示すタイミングチャートである。
【００４１】
光検知部ＬＳ１は、図９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に接続され、更に、ＴＦＴ光センサのドレイ
ン電極ＤＬ及びコンデンサＣｗの他方の端子が対向電極（ＶＣＯＭ）に接続された構成を
有している。また、光センサ読み取り部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、光検知部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、光検知部ＬＳ１と光センサ読み取り部Ｒｅ１とは、スイッチ素子ＳＷ３で接続さ
れている。ホールド用コンデンサＣｒには、コンデンサＣｗより容量が大きいものが使用
される。なお、光検知部ＬＳ１及び光センサ読み取り部Ｒｅ１はＴＦＴ基板２の表示領域
ＤＡの外周縁に設けたが、特に光検知部ＬＳ１は、表示領域ＤＡの内周縁部に設けてもよ
い。
【００４２】
以下に、この光検知部ＬＳ１及び光センサ読み取り部Ｒｅ１の動作を説明する。
液晶表示パネルの対向電極２６には、所定振幅の対向電極電圧（以下、ＶＣＯＭという
）が印加されており、図１０においては、ハイレベルの電圧をＶＣＯＭＨ、ローレベルの
電圧をＶＣＯＭＬとして示されている。また、このＶＣＯＭはＴＦＴ光センサ及びコンデ
ンサＣｗに印加されている。加えて、ＴＦＴ光センサのゲート電極ＧＬには、このＶＣＯ
Ｍ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ＧＶはＶＣＯＭとその振幅
が同一であり、かつＶＣＯＭ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ＧＶのハイレベルの電圧であるＧＶＨはＶ
ＣＯＭＨ−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。
【００４３】
この状態において、光検知部ＬＳ１は所定のフレーム期間、例えば奇数（ＯＤＤ）フレ
ーム及び偶数（ＥＶＥＮ）フレーム期間毎にスイッチ素子ＳＷ１を制御することで基準電
圧源から所定の基準電圧Ｖｓが印加される。例えばＯＤＤフレーム期間におけるＶＣＯＭ
Ｌ期間にスイッチ素子ＳＷ１をオンして、基準電圧ＶｓをコンデンサＣｗに印加して充電
する。この充電により、コンデンサＣｗの両端には基準電圧ＶｓとＶＣＯＭＬ間の電位差
Ｖａがかかり、充電されるが、ゲート電極ＧＬにはＧＶＬが印加されてゲートオフされて
いるので、スイッチ素子ＳＷ１をオフすると、ＴＦＴ光センサへ光が照射されることによ
り生じる漏れ電流によってこの電位が低下する。そして、この同じＯＤＤフレーム期間の
ＶＣＯＭＬ期間にスイッチ素子ＳＷ３をオンしてコンデンサＣｗから電荷をホールド用コ
ンデンサＣｒへ移し、充電する。次のＯＤＤフレーム期間において、同様にしてＶＣＯＭ
Ｌ期間に再びスイッチ素子ＳＷ１をオンして、コンデンサＣｗに基準電圧Ｖｓを充電し、
スイッチ素子ＳＷ１をオフし、代ってスイッチ素子ＳＷ３をオンして、コンデンサＣｗか
ら電荷をホールド用コンデンサＣｒへ移し、充電する。以後同様に各スイッチ素子ＳＷ１
、ＳＷ３のオン・オフ動作を繰り返して、コンデンサＣｗの蓄積電圧をホールド用コンデ
ンサＣｒに順次充電する。したがって、各スイッチ素子ＳＷ１、ＳＷ３のオン・オフ動作
を繰り返して、複数のフレーム期間に亘って蓄積されたホールド用コンデンサＣｒの電圧
を検知することで光検出を行うようになせば、１つのフレーム期間においてコンデンサＣ
ｗに蓄積された電圧が瞬間的な光量の変化あるいはノイズ等で変化した場合でも、ホール
ド用コンデンサＣｒでの蓄積電圧には大きな影響を及ぼすことがなく安定した光検知結果
が得られる。なお、この光検知部ＬＳ１では、ＶＣＯＭＬ期間でスイッチ素子ＳＷ１をオ
ンして光検知を行ったがＶＣＯＭＨの期間で行っても同様の検知出力が得られる。また、
この例ではＥＶＥＮフレームでは各スイッチ素子ＳＷ１、ＳＷ３のオン・オフ動作を行わ
なかったが、ＥＶＥＮフレームで動作させてもよい。
【００４４】
このように所定のフレーム期間にホールド用コンデンサＣｒに蓄積された電圧は、ＯＰ
アンプに入力・増幅されＡ／Ｄ変換されて読み取り出力Ｐが得られる。
【００４５】
この光センサ読み取り部Ｒｅ１の出力Ｐは、制御手段１Ａに入力されて照光手段のオン
／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。
この光センサ読み取り部Ｒｅ１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の出力を遮断することにより、出力が閾値記憶部３
２に入力されないようにされており、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。
【００４６】
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を介して照
光手段であるバックライト等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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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
を取ったりすることにより、明るさの測定精度を向上させることができる。
【００５０】
また、本実施形態では、センサ制御部３０、モード制御部３１、閾値記憶部３２、比較
部３３、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。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【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は本発明の一実施形態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はＴＦＴ基板上の光センサ及びスイッチ素子の断面図である。
【図９】図９は光検知部及び光センサ読み取り部の回路図である。
【図１０】図１０は図９の各部の出力波形を示すタイミングチャートである。
【図１１】図１１は制御手段を構成するブロック図である。
【図１２】図１２は公知技術の液晶表示装置に形成されたＴＦＴ光センサを示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００５２】
１                （半透過型）液晶表示装置
１Ａ              制御手段
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
１９Ｌ            半導体層
２１              遮光層
２５              カラーフィルタ基板（ＣＦ基板）
２６              対向電極
３０              センサ制御部
３１              モード制御部
３２              閾値記憶部
３３              比較部
３４              スイッチング部
３５              バックライト等
ＢＬ              バックライト
ＬＳ、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、ＳＷ３    スイッチ素子
Ｃｗ              コンデンサ
Ｃｒ              ホールド用コンデンサ
ＶＣＯＭ          対向電極電圧
Ｔ                透過部
Ｒ                反射部
ＳＨ              サンプリングホールド回路
Ｖｓ              基準電圧
【図１】
2007279093.tif 000003
【図２】
2007279093.tif 000004
【図３】
2007279093.tif 000005
【図４】
2007279093.tif 000006
【図５】
2007279093.tif 000007
【図６】
2007279093.tif 000008
【図７】
2007279093.tif 000009
【図８】
2007279093.tif 000010
【図９】
2007279093.tif 000011
【図１０】
2007279093.tif 000012
【図１１】
2007279093.tif 000013
【図１２】
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