JP4572799B2 - Liquid crystal display - Google Patents
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Description
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。
The present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly to a liquid crystal display device having a light source such as a backlight or a front light, and capable of automatically changing the brightness of the light source in accordance with the brightness of external light. Is.
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)。
In recent years, the application of liquid crystal display devices has rapidly spread not only in information communication equipment but also in general electric equipment. In particular, the portable type is a reflective type that does not require a backlight or a sidelight (hereinafter collectively referred to as “backlight etc.”) like a transmissive liquid crystal display device in order to reduce power consumption. A liquid crystal display device is often used, but this reflective liquid crystal display device uses a front light because it uses outside light as a light source and is difficult to see in a dark room or the like (see
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。
For example, a reflection type liquid crystal display device using a front light displays an image by turning on the front light in a dark place and displays an image using outside light without turning on the front light in a bright place. Therefore, it is not necessary to always turn on the front light, and the power consumption can be greatly reduced. The transflective liquid crystal display device
One pixel has a transmissive part with a transparent electrode and a reflective part with a reflective electrode. In a dark place, the backlight is turned on to display an image using the transmissive part of the pixel area. In a bright place, images are displayed using outside light at the reflecting part without turning on the backlight, etc., so it is not necessary to always turn on the backlight, etc. It has the advantage that it can be reduced.
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。
In the above-described reflective liquid crystal display device and transflective liquid crystal display device, the visibility of the liquid crystal display screen varies depending on the intensity of external light. For this reason, in order to make the liquid crystal display screen easier to see, the end user himself / herself determines whether or not the backlight or the front light should be turned on according to the intensity of the external light. It was necessary to perform a complicated operation of turning on, turning off, or turning off the light. Furthermore, even when the brightness of the outside light is sufficient, the backlight or the like or the front light may be turned on unnecessarily. In such a case, useless power consumption increases. In such portable devices, there is a problem that the battery is consumed quickly.
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)。
As a conventional technique for dealing with such problems, an optical sensor is provided in a liquid crystal display device,
There is known an invention in which the light sensor detects the brightness of external light and controls on / off of a backlight or the like based on the detection result of the light sensor (see
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。
The liquid crystal display device described in
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。
Moreover, the liquid crystal display device of the following
A temperature-guaranteed current is supplied to the light-emitting diode as a backlight according to the ambient brightness.
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。
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。
However, like the liquid crystal display device described in
When T is created on the substrate at the same time as the TFT for the display panel and incorporated in the liquid crystal display panel,
Usually, the TFT photosensor is provided at a position close to the pixel portion of the display panel, that is, a position where a liquid crystal layer is formed.
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。
However, if an optical sensor is provided where the liquid crystal layer is present, a direct current voltage is applied to the liquid crystal layer during operation of the light detector, and the liquid crystal deteriorates due to this direct current voltage, and the amount of light that reaches the light detector due to this deterioration. There is a problem that decreases. In addition, if the liquid crystal deterioration spreads to the display unit, the display quality is significantly lowered.
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。
In addition, the conventional liquid crystal display devices automatically detect the ambient brightness by the light sensor and automatically turn on / off the backlight, etc. It is turned on / off. In this case, when an optical sensor such as a photodiode is separately prepared and incorporated in the liquid crystal display device, the optical sensor can be selected according to the characteristics of the optical sensor. However, a TFT photosensor is incorporated in the liquid crystal display panel as in the liquid crystal display device of
Since the brightness to be turned off is different, it becomes inconvenient for a liquid crystal display device. Further, the conventional liquid crystal display devices have not been considered to be set so that the end user can automatically turn on / off the backlight or the like with the ambient brightness of individual preferences.
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。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to eliminate such inconveniences, and an object of the present invention is to provide a liquid crystal display device in which deterioration of liquid crystal is not induced by a light detection unit incorporated in the liquid crystal display panel. There is.
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。
In addition, another object of the present invention is to make it possible to automatically control on / off of a backlight or the like with a predetermined brightness by correcting variations in characteristics of the optical sensor, and for the end user to arbitrarily An object of the present invention is to provide a liquid crystal display device which can be set so that a backlight or the like can be automatically turned on / off with ambient brightness.
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。
The above object of the present invention can be achieved by the following configurations. That is, the invention of the liquid crystal display device according to
The first or second switching element is operated by sequentially switching the first and second switching elements for a short time.
A reference voltage from a reference voltage source is applied to the capacitor for charging, and external light is detected by detecting the voltage of the capacitor after a predetermined time from turning off the first and second switch elements. It is characterized by being.
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。
According to a second aspect of the present invention, in the liquid crystal display device according to the first aspect, a voltage that changes in a rectangular shape with a predetermined period is applied to the counter electrode.
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。
According to a third aspect of the present invention, in the liquid crystal display device according to the first aspect, the thin film field effect transistor as the photosensor is a thin film of a switching element of a liquid crystal display panel formed on the active matrix substrate. It is characterized by being formed at the same time as the field effect transistor and the manufacturing process.
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。
According to a fourth aspect of the present invention, in the liquid crystal display device according to the first aspect, the predetermined frame period is an integral multiple of a vertical scanning period in the liquid crystal display panel drive signal. .
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。
According to a fifth aspect of the present invention, in the liquid crystal display device according to the first or second aspect, each of the first and second reference voltage sources is a positive reference based on a voltage applied to the counter electrode. When the voltage supplied to the counter electrode is at a low level, the first and second switch elements apply the positive reference voltage to the capacitor and supply the counter electrode to the counter electrode. Control is performed so that the negative reference voltage is applied to the capacitor when the supplied voltage is at a high level.
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。
According to a sixth aspect of the present invention, in the liquid crystal display device according to the fifth aspect, the first,
The second reference voltage source supplies a voltage that is intermediate between a high level voltage and a low level voltage applied to the counter electrode, respectively.
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。
According to a seventh aspect of the present invention, in the liquid crystal display device according to any one of the first to sixth aspects, a control unit having a threshold storage unit and a comparison unit is connected to the light detection unit, and the control is performed. In the normal operation mode, the comparison unit compares the output of the light detection unit and the threshold value stored in the threshold value storage unit, and performs on / off control of the illumination unit based on the comparison result. In the initial setting mode, the output of the photodetection unit is stored in the threshold storage unit while irradiating the photosensor with reference light.
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。
The invention according to claim 8 is the liquid crystal display device according to any one of
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。
The invention according to claim 9 is the liquid crystal display device according to any one of
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。
By providing the above-described configuration, the present invention has the following excellent effects. That is, according to the first and second aspects of the present invention, the photodetecting unit is connected to the counter electrode, and the counter electrode is changed to a rectangular shape having a predetermined period, for example, the counter electrode voltage having a different polarity every predetermined frame period. In addition, by controlling the first and second switch elements, the reference voltage is alternately charged with positive and negative voltages with respect to the counter electrode voltage every predetermined frame period, so that the liquid crystal layer of the liquid crystal display panel has an AC component. Thus, since no direct current component is always applied during the operation of the light detection unit, deterioration of the liquid crystal can be prevented. Further, even if the counter electrode voltage applied to the photodetecting portion is a rectangular wave voltage having a predetermined amplitude, the gate electrode of the thin film field effect transistor always has a predetermined inverse to the voltage applied to the counter electrode. Since bias voltage is applied,
The thin film field-effect transistor is reliably gated off when the light detector is activated, and the light intensity can be detected with high sensitivity.
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。
According to the invention of
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。
According to the fourth aspect of the present invention, the predetermined frame period is an integral multiple of the vertical scanning period in the liquid crystal display panel drive signal, and the polarity is changed during this period to supply a predetermined reference voltage to the photodetecting section. Since charging is performed, an AC component voltage is applied to the liquid crystal layer of the liquid crystal display panel during the operation of the light detection unit, so that no direct current component is constantly applied to prevent deterioration of the liquid crystal and noise. Decrease.
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。
According to the invention of
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。
According to the sixth aspect of the present invention, the reference voltage can be easily created by setting the reference voltage to a voltage intermediate between the high level voltage applied to the counter electrode and the low level voltage.
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。
According to the seventh aspect of the present invention, even if there is a variation in characteristics of the optical sensor, the light sensor is calibrated by irradiating the reference light in the initial setting mode. The means can be automatically turned on / off. In addition, since the end user can arbitrarily select the reference light, it can be set so that the end user can automatically turn on / off the backlight or the like with any ambient brightness.
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。
According to the eighth and ninth aspects of the present invention, even in the case of a transmission type liquid crystal display device or a transflective type liquid crystal display device (invention 8) or a reflection type liquid crystal display device (invention 9), they are similarly charged. The liquid crystal display device which has the effect of the invention concerning items 1-7 is obtained.
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。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The best mode for carrying out the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. The embodiments described below are transflective liquid crystal displays as liquid crystal display devices for embodying the technical idea of the present invention. It is intended to illustrate the apparatus, and is not intended to specify the present invention in this embodiment, and the present invention has been variously modified without departing from the technical idea shown in the claims. It can be applied equally.
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。
First, a known operation principle and driving circuit of a TFT as an optical sensor (hereinafter referred to as a TFT optical sensor) will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows the voltage of the TFT photosensor.
2 is a diagram illustrating an example of a current curve, FIG. 2 is a circuit diagram of a light detection unit using a TFT photosensor, and FIG. 3 is a diagram illustrating both ends of a capacitor in the circuit diagram illustrated in FIG. 2 when brightness is different. It is a figure which shows a voltage-time curve.
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。
The TFT photosensor has substantially the same configuration as a TFT used as a switching element of an active matrix liquid crystal display panel. This TFT photosensor is shown in FIG.
As shown in Fig. 4, when the light is shielded, a very small dark current flows in the gate-off region. However, when light hits the channel part, the leakage current depends on the intensity (brightness) of the light. It has the characteristic of becoming larger. Therefore, as shown in the circuit diagram of the light detection unit LS in FIG.
Applying a constant reverse bias voltage as a gate-off region to the gate electrode G L of the TFT ambient light photosensor (e.g. -10 V), and a capacitor C in parallel between the drain electrode D L and the source electrode S L, the constant When a reference voltage Vs (for example, +2 V) is applied to both ends of the capacitor C with the switch element SW turned on, and then the switch element SW is turned off, the voltage across the capacitor C depends on the brightness around the TFT photosensor. As shown in FIG. 3, it decreases with time. Therefore, if the voltage across the capacitor C is measured after a predetermined time t 0 after the switch element SW is turned off, an inversely proportional relationship is established between the voltage and the brightness around the TFT photosensor. The brightness of the surroundings can be obtained.
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。
Next, a transflective liquid crystal display device incorporating an optical sensor according to an embodiment of the present invention is shown in FIGS.
Will be described. 4 is a plan view schematically showing an active matrix substrate seen through the color filter substrate of the liquid crystal display device, and FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line XX of FIG.
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。
As shown in FIG. 5, the liquid
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。
Of these, the
It is provided at a part of the outer peripheral edge of the display area DA.
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。
These wirings, TFTs, and pixel electrodes are schematically shown as the
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。
As shown in FIG. 4, the
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。
A plurality of
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)。
In the
The black matrix is disposed at a position corresponding to at least the gate line and the source line of the
The
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。
The sealing
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。
When the
Apply on 0 1 to 10 4 . Thereafter, the
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。
Next, a pixel configuration of the liquid crystal display device will be described with reference to FIGS. Note that FIG. 6 is a plan view of one pixel that is seen through the CF substrate of the liquid crystal display device, and FIG. 7 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 6 including the CF substrate.
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。
On the display area DA of the
A
7 are stacked. A
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
。
Here, a region surrounded by the
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。
A protective insulating
A
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。
Next, the configuration and operation of the light detection unit will be described with reference to FIGS. Note that FIG.
) Is a cross-sectional view of the main part showing the light detection unit, FIG. 8B is an equivalent circuit diagram of the light detection unit, FIG. 9 is a cross-sectional view showing a photosensor and a switch element on the TFT substrate, and FIG. 5 is a timing chart showing output waveforms of respective parts and operation timings of switch elements.
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。
As shown in FIG. 8A, the light detection unit LS <b> 1 is provided on the outer peripheral edge of the display area DA, that is, on the inner side of the sealing
As shown in), a capacitor C between the drain electrode D L and the source electrode S L of the TFT ambient light photosensor
Are connected in parallel, and one terminal of the source electrode SL and the capacitor C is connected to the first and second reference voltage sources V SP and V SM via the first and second switch elements SW1 and SW2, and the drain It has a configuration in which the other terminal corresponding to the ground terminal GR of the capacitor C which is connected to the electrode D L is connected through the
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。
The TFT photosensor and each of the switch elements SW1 and SW2 are both composed of TFTs, and T
It is formed on the
The gate electrode G L of the optical sensor, one terminal C 1 of the capacitor C, and one switch element SW
The gate electrode G S of the TFT constituting the 1 is formed, the
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。
The switch element SW2 is also formed on the TFT substrate by a similar method, but is omitted in FIG. Further, on the
以下、この光検知部LS1の動作を説明する。 Hereinafter, the operation of the light detection unit LS1 will be described.
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。
As shown in FIG. 10, the counter electrode of the liquid crystal display panel has a counter electrode voltage (hereinafter referred to as VCOM) having a predetermined amplitude, specifically, the voltage width is VCOMW, and the voltage at the high level is VC.
A rectangular wave voltage of OMH and low level voltage VCOML is applied, and at the same time, this V
COM is applied to the other terminal C 2 of the drain electrode D L and the capacitor C of the TFT ambient light photosensor. The gate electrode G L of the TFT ambient light photosensor, a predetermined negative voltage GV in synchronization with this VCOM is applied. This voltage GV has the same amplitude as VCOM and V
The voltage is always set lower than the COM voltage by a predetermined reverse bias voltage, for example, 10V. That is, GVH which is a high level voltage of this voltage GV is VCOMH-10V.
GVL which is a low level voltage is set to VCOML-10V.
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。
In this state, the light detection unit LS1 is supplied with an odd number (ODD, for example) every predetermined frame period.
) Different reference voltages are applied for each frame and even (EVEN) frame period. For example, in the ODD frame period, the first switching element SW1 on during the VCOML (this time, the switch element SW2 is turned off) by the voltage from the first reference voltage source V SP supplies a reference voltage (VCOML + Va) Apply to capacitor C to charge. By this charging, the capacitor C is positively charged with the positive reference voltage Va. Thereafter, when the first switching element SW1 is turned off, the gate electrode G L of the TFT ambient light photosensor but no current flows naturally to the voltage GV to the gate-off is applied, the leakage by the incident light to the TFT ambient light photosensor Since a current flows, the potential difference between both ends of the capacitor C gradually decreases, and an output voltage waveform shown in the ODD frame period of FIG. 10 is obtained.
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。
In the EVEN frame period, the second switch element SW2 is in the VCOMH period.
ON (switching element SW1 this time off) to a voltage from the second reference voltage source V SM supplies a reference voltage (VCOMH-Va) to charge applied to the capacitor C. By this charging, the capacitor C is negatively charged with the negative reference voltage -Va. Then the second switch element SW
When 2 off, originally because the gate electrode G L of the TFT ambient light photosensors being applied a voltage GV to the gate-off but no current flows, flows leakage current by the incident light to the TFT ambient light photosensor Therefore, the potential difference between both ends of the capacitor C gradually decreases, and EVE in FIG.
An output voltage waveform indicated by N frame periods is obtained.
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。
Therefore, by applying the reference voltage (VCOML + Va) or (VCOMH−Va) whose polarity is changed to the light detection unit LS1 every ODD / EVEN frame period in this way, a detection output of an AC component is obtained from the light detection unit LS1. It is done. In addition, when the light detection unit LS1 is operated, the
No direct current voltage is applied to the
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。
The predetermined frame period is an integral multiple of the vertical scanning period in the liquid crystal display panel drive signal, and the reference voltage (the polarity is changed by switching the first and second switch elements SW1 and SW2 in accordance with this period. VCOML + Va) or (VCOMH−Va) as the light detection unit L
Since the capacitor C is charged by being supplied to S1, the AC component voltage is applied to the liquid crystal layer of the liquid crystal display panel when the light detection unit LS1 is operated, and the DC component is not constantly added, so that the liquid crystal Can be prevented, and noise is reduced.
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。
Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 10, the first and second reference voltages V SP and V SM are respectively reference voltages having different polarities with respect to VCOM (VCOML + Va, VCOMH−Va).
The absolute value of Va is a voltage width VCO supplied to the
It is good to correspond to 1/2 of MW. In this case, the reference voltage can be generated by using the voltage of the counter electrode and providing a circuit such as an inverting buffer without providing a separate wiring or the like for generating the reference voltage Va.
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。
By inputting the output result of the light detection unit LS1 to the
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。
The output of the light detection unit LS1 is processed by the
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。
In the normal operation mode, the
2 is larger (brighter) than the threshold value stored in 2, the
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。
When the initial setting mode is selected, the mode control unit 31 stores the output from the
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。
In this case, the brightness of the predetermined light may be set uniformly in the manufacturing process, or can be changed so that the end user can automatically turn on / off the backlight, etc. at an appropriate brightness according to the preference. It is good. Note that the
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。
The number of TFT photosensors used is not limited to one, and a plurality of TFT photosensors can be used. That is, by averaging the outputs of a plurality of TFT photosensors, or using one TFT photosensor as a dark reference value and taking the difference from the output of the other non-shielded TFT photosensor , Brightness measurement accuracy can be improved.
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。
In the present embodiment, the
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。
If the reflective electrode R 0 is omitted, a transmissive liquid crystal display device is obtained. Conversely, if the reflective electrode is provided over the entire lower part of the
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
DESCRIPTION OF
Claims (9)
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。 Controlled by a liquid crystal display panel in which a liquid crystal layer is provided between an active matrix substrate and a color filter substrate having a counter electrode, a light detection unit having a light sensor for detecting external light, and an output of the light detection unit In the liquid crystal display device including the illuminating means, the light detection unit is disposed on an outer peripheral edge of the display region of the active matrix substrate, and a thin film field effect transistor is used as the photosensor, and the source of the thin film field effect transistor is used. A capacitor is connected between the drain electrodes, and one terminal side of the capacitor is connected to the first via the first and second switch elements.
The other terminal side of the capacitor is connected to the counter electrode to the second reference voltage source, and the gate electrode of the thin film field effect transistor always corresponds to the reverse bias voltage rather than the voltage applied to the counter electrode. Applying a constant low voltage, the first,
By sequentially switching the second switch element, the reference voltage from the first or second reference voltage source is applied to the capacitor for charging, and a predetermined time after the first and second switch elements are turned off. A liquid crystal display device which detects external light by detecting the voltage of the capacitor.
1に記載の液晶表示装置。 The liquid crystal display device according to claim 1, wherein a voltage that changes in a rectangular shape with a predetermined period is applied to the counter electrode.
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。 2. The thin film field effect transistor as the photosensor is formed simultaneously with a thin film field effect transistor of a switching element of a liquid crystal display panel formed on the active matrix substrate in a manufacturing process. A liquid crystal display device according to 1.
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。 The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the predetermined frame period is an integral multiple of a vertical scanning period in the liquid crystal display panel drive signal.
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
。 The first and second reference voltage sources respectively supply a positive reference voltage and a negative reference voltage with reference to a voltage applied to the counter electrode, and the first and second switch elements are applied to the counter electrode. When the supplied voltage is at a low level, the positive reference voltage is applied to the capacitor,
3. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein when the voltage supplied to the counter electrode is at a high level, the negative reference voltage is controlled to be applied to the capacitor.
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。 6. The liquid crystal display device according to claim 5, wherein each of the first and second reference voltage sources supplies a voltage that is intermediate between a high level voltage and a low level voltage applied to the counter electrode. .
、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。 The light detection unit is connected to a control unit having a threshold storage unit and a comparison unit, and the control unit determines the output of the light detection unit and the threshold value stored in the threshold storage unit in the normal operation mode. Comparing in the comparison unit, on / off control of the illumination means based on the comparison result,
7. In the initial setting mode, the output of the light detection unit is stored in the threshold value storage unit while irradiating light as a reference to the photosensor. Liquid crystal display device.
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。 The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the illumination unit is a backlight or a sidelight, and the liquid crystal display device is a transmissive or transflective liquid crystal display device.
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。 The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the illumination unit is a front light, and the liquid crystal display device is a reflective liquid crystal display device.
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