JPH03249622A

JPH03249622A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JPH03249622A
Application number: JP2045958A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Tomii; 冨井　等; Michiya Kobayashi; 道哉小林
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-02-28
Filing date: 1990-02-28
Publication date: 1991-11-07
Anticipated expiration: 2015-03-06
Also published as: JP3015400B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）この発明は液晶表示装置に関し、特に表示パネルの裏面
にバックライトが設置された透過型液晶表示装置に関す
る。

（従来の技術）液晶表示装置は、薄形・軽量・低消費電力などの特長が
あるため、従来のＣＲＴに変わるものとして、ポータプ
ルテレビ−ＯＡ機器のデイスプレィはもちろん、その他
、自動車のインストルメントパネル内のメータ表示、航
空機のコックピット内のメータ表示などにも用いられる
ようになった。

液晶表示装置は周囲の明るさによって表示画面の見やす
さが変化するため、バックライトが設置された透過型の
液晶表示装置では、バックライトの光量を調節する機能
があるのが通常である。

しかしながら、液晶表示装置を自動車のインストルメン
ドパネル用、航空機のコックビット用などで使用する場
合、自動車の運転中や航空機の操縦中にバックライト光
量を調整することには危険が伴なう。従って、受光素子
を液晶表示装置に設置し、この受光素子により液晶表示
装置の周辺の明暗を感知して、バックライト光の調整を
自動で行うことが例えば実開昭６０−１４０９８５号明
細書に提案されている。

（発明が解決しようとする課題）ところか、この公知例では、液晶表示パネルに受光素子
（光センサ）が組込まれているため、液晶表示装置の周
囲の光量とバックライト光量を識別することができず、
適切に動作しない。従って、受光素子とバックライトと
の間に所定の光遮蔽材を設置することが考えられる。或
いは、バックライト光が当たらない位置に受光素子を設
置する方法（例えば、液晶表示パネルとは全く別個の受
光素子を装置に組込むなど）もある。

しかしながら、液晶表示パネルに受光素子が組込まれて
いる場合、光遮蔽をしてもバックライトの回り込み光が
ある（例えば、受光素子が設置されているガラス基板裏
面でのバックライト光の反射）ため、バックライト光調
整回路はこの効果を考慮して設計しなければならないし
、バックライト自体の光量変動や劣化があった場合、適
切に動作しない。バックライト光か当たらない位置に受
光素子を設置した場合でも、後者の原因による誤動作が
あるし、液晶表示パネルとは全く別個の受光素子を装置
に組込むことは液晶表示装置を小型・軽量化するに当た
って障害となり、更に、液晶表示装置の製造も煩雑にな
る。

この発明はこのような従来の事情に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、周囲の明暗及びバッ
クライト自体の光量変動にかかわらず表示が見やすく、
小型・軽量で、且つ製造の容易な液晶表示装置を提供す
ることにある。

［発明の構成コ（課題を解決するための手段）この発明は、第１及び第２基板と、第１及び第２基板の
間に挟持された液晶層と、第１及び第２基板の少なくと
も一方の周辺部分に形成された第１及び第２の受光素子
とを有する液晶表示パネルと、液晶表示パネルに隣接し
て設置されたバックライトと、第１及び第２の受光素子
の入射光量を検知する第１の回路と、第１及び第２の受
光素子の入射光量によってバックライトの出力光量を調
節する第２の回路とを備えた液晶表示装置についてのも
のである。そして、第１の受光素子は周囲の外光を検出
するのに対し第２の受光素子はバックライトからの光を
検出し、第２の回路は入射光量が大きいときバックライ
トの出力光量が大きく、入射光量が小さいときバックラ
イトの出力光量が小さくなるように自動調節する。

（作　用）この発明では、周囲の明るさを第１の受光素子を通じて
検知し、検知された周囲光量に従ってバックライト光量
を自動調節し、且つ、バックライト自体の光量を第２の
受光素子により検知し、バックライトの光量調節にフィ
ードバックする。

このため、周囲光の明暗の変化及びバックライト自体の
光量変動にかかわらず、コントラスト比が変化しにくく
表示画面が見やすくなる。更に、第１及び第２の受光素
子が液晶表示パネルに作り込まれているため、軽量・小
形化が可能である。

（実施例）以下、この発明の実施例を図面を参考にして詳述する。

第１図はこの発明の一実施例における液晶表示パネルの
一例を示す外観図である。同図において、例えばガラス
からなる第１基板１と第２基板２の間に液晶材料が封入
されている。また、中央部の表示領域３には、図示はし
ないが、画素がマトリクス状に配列されており、各画素
にはスイッチング素子としてａ−Ｓｉ薄膜トランジスタ
（以下、ＴＰＴと称す）が形成されている。そして、表
示領域３外の隅にはａ−Ｓｉ光導電素子が受光素子４と
して形成されている。

第２図は第１図に示した実施例における一画素と受光素
子の断面の一例を示す構造図であり、製造工程に従って
説明する。まず、例えばガラスからなる絶縁性基板１０
上に、ＭＯなどの金属材料でＴＦＴＩＩのゲート電極１
２及び第１の受光素子４ａの光反射膜１３を同時に形成
する。続いて、ＳｉＯｘ、ＳｉＮｘなどでゲート絶縁膜
１４を形成する。そして、ＴＦＴＩＩの活性層１５と第
１及び第２の受光素子４ａ、４ｂの活性層１６を不純物
無添加のａ−５ｔで同時に形成する。続いて、ＴＦＴＩ
Ｉのオーミックコンタクト層１７と第１及び第２の受光
素子４ａ、４ｂのオーミックコンタクト層１８をｎ型ａ
−Ｓｉで同時に形成する。

そして、画素電極１９をＩＴＯで形成する。続いて、Ｔ
ＦＴｌｌのソース電極２０．ドレイン電極２１と第１及
び第２の受光素子４ａ、４ｂの電極２２をＡ１などの金
属材料で同時に形成する。続いて、保護膜（図示せず）
としてＳｉＮｘを形成することにより、第１基板１が得
られる。一方、例えばガラスからなる絶縁性基板２３の
表面には、ＴＦＴＩＩ及び第２の受光素子４ｂに対応す
る位置にブラックマトリクスとしての光遮蔽膜２４を形
成する。続いて、光遮蔽膜２４を覆うように、絶縁膜２
５と共通電極２６を順次形成することにより、第２基板
２が得られる。ここで、液晶表示装置がカラー表示の場
合には、絶縁膜２５はカラーフィルターとなる。そして
、第１基板１と第２基板２の間に液晶層２７を挟持する
ことにより、液晶表示パネル２８が構成されている。ま
た、液晶表示パネル２８の第１基板１に隣接してバック
ライト２９が設置されている。ここで、第１の受光素子
４ａは、光反射膜１３の働きにより周囲の外光を主に検
出するのに対し、第２の受光素子４ｂは、光遮蔽膜２４
の働きによりバックライト２９からの光を主に検出する
。なお、バックライト２９が液晶表示パネル２８の第２
基板２に隣接して設置される場合、第１の受光素子４ａ
がバックライト２９からの光を主に検出し、第２の受光
素子４ｂが周囲の外光を主に検出する。

以下の記述では、液晶表示パネル２８の第１基板１に隣
接してバックライト２９が設置されており、第１の受光
素子４ａが周囲の外光を主に検出し、第２の受光素子４
ｂがバックライト２９からの光を主に検出する場合につ
いて述べる。

第３図は液晶表示パネル２８を装置に組込む際の回路系
統のブロック図を示す図である。同図において、第１の
回路３０によりそれぞれ第１及び第２の受光素子４ａ、
４ｂの入射光量を検知し、この結果に基づいて、第２の
回路３１によりバックライト２９の出力光量を調節して
いる。即ち、第２の回路３１は、第１及び第２の受光素
子４ａ。

４ｂの入射光量が大きいときバックライト２９の出力光
量が大きく、第１及び第２の受光素子４ａ。

４ｂの入射光量が小さいときバックライト２９の出力光
量が小さくなるように自動調節する。なお、第３図には
液晶表示パネル２８自体を駆動する回路系統は図示して
いない。

この実施例では、第１及び第２の受光素子４ａ。

４ｂがＴＦＴＩＩとともに形成されているため、特に第
１及び第２の受光素子４ａ、４ｂを形成するに当たって
、液晶表示パネル２８の製造工程・コストを増加させる
ことはない。

第４図は、液晶表示パネル２８に照射する先の強さを変
えた場合のバックライト光の強さの変化を測定した結果
を示す図である。この実施例では、周囲の外光が強くな
って第１の受光素子４ａの出力が大きくなるに従い、バ
ックライト２９への給電を大きくするように第１及び第
２の回路３０゜３１が調整されている。更に、第２の受
光素子４ｂによりバックライト２９自体の光量を検出し
、外部からの照射光量とバックライト光量のバランスが
とれるように、第１及び第２の回路３０゜３１でバック
ライト２９への給電を制限している。

ただし、周囲光量とバックライト光量は比例関係でなく
、第４図に示すように、周囲が暗い場合はバックライト
光量は低レベルで一定、また、周囲が明るい場合もバッ
クライトの定格を越えない範囲で一定となるようにした
。

第５図は、液晶表示装置において周囲の光量と液晶表示
画面のコントラスト比との相関を測定した結果を示す図
で、同図（ａ）は第１図に示した実施例を使用した場合
、同図（ｂ）は第１図に示した実施例で第１及び第２の
受光素子４ａ、４ｂを具備しない場合を表している。更
に、第５図（ａ）、（ｂ）において、実線は観察面上に
反射防止膜を形成した場合、破線は観察面上に反射防止
膜を形成しない場合を示している。第５図かられかるよ
うに、第５図（ｂ）の従来装置では、バックライト光量
を変化させていないため、反射防止膜の有無によらず、
外光が強くなるに従ってコントラスト比が小さくなる。

しかしながら、この発明に係る第５図（ａ）では、反射
防止膜がある場合は特に、外光量によらずコントラスト
比の変化が極めて小さい。

（他の実施例）前の実施例では、液晶表示パネル２８の右下１箇所に第
１及び第２の受光素子４ａ、４ｂを設置した例について
述べたが、変形例として、液晶表示パネル２８の表示領
域の対角に１箇所ずつ、あるいは、４隅に１箇所ずつ設
置することなどができる。これらの場合、バックライト
光量の調整は、複数個の受光素子の合計出力値に従って
行ったり、或いは、平均出力値に従って行ったりするこ
とができる。または、複数個の受光素子の出力に重みを
つけて合計、或いは平均してバックライト光量を調整す
ることもできる。自動車のインストルメントパネル内の
表示などのように、概して表示画面の下方に外光か入り
やすい場合には、上記の加重合計（または平均）法は有
効である。

更に、第６図はこの発明の他の実施例における液晶表示
パネルの一例を示す平面図である。同図に示したように
、複数個の面受光素子４ａ、４ｂを表示領域３の周辺部
分に形成することも可能である。

今までの実施例では、この発明をａ−５ｉＴＦＴアクテ
ィブマトリクス液晶表示パネルへ適用する場合について
述べたが、適用範囲はこの場合に限らない。例えば、ス
イッチング素子を有さない単純マトリクス型の液晶表示
パネルや、ＭＩＭ素子などの非線形抵抗素子をスイッチ
ング素子として用いた液晶表示パネルにも、表示領域外
に受光素子を作り込むことが可能である。

スイッチング素子を持たない単純マトリクス型の液晶表
示パネルや、ＭＩＭ素子などの非線形抵抗素子をスイッ
チング素子として用いた液晶表示パネルの表示領域外に
受光素子を作り込むことは、新たな製造工程を付加する
ことになるため、それぞれの基板の製造歩留まりを落と
す可能性がある。

これを避けるためには、先に述べたような、パネル表面
に張り合わせる反射防止膜をコートしたガラス板上に受
光素子を形成すれば良い。受光素子自体はパターン形状
も簡単でかつ製造も容易であるため製造歩留まりは高い
。

また、以上の実施例では、受光素子の活性層をａ−ＳＬ
で形成したが、光導電性の良いＣｄＳ、ＣｄＳｅなどで
代用することも可能である。また、受光素子としては、
光導電素子に限らず、構造は複雑にはなるが、光ダイオ
ード、光トランジスタ、太陽電池などの素子を用いるこ
とができる。

その他、この発明の趣旨の範囲内で様々に変化させて用
いることができる。

［発明の効果］この発明は、液晶表示パネルの裏面にバックライトが設
置された透過型液晶表示装置において、周囲の明るさ及
びバックライトの明るさをそれぞれ第１及び第２の受光
素子を通じて検知し、検知された周囲光量及びバックラ
イト光量のバランスに従って、バックライト光量を自動
調節することができる。この結果、液晶表示装置を使用
する場所が屋内外であるを問わず、周囲光の明暗の変化
にかかわらす、且つバックライト自体の光量変動にかか
わらず、表示画面の見やすい、即ちコントラスト比の変
化が極めて小さい液晶表示装置が得られる。また、自動
車のインストルメントパネル用、航空機のコックビット
用など、外光か強く光量の変化が大きい場所で使用する
液晶表示装置にこの発明を採用すれば、外光量が変化し
ても自動車の運転中や航空機の操縦中にバックライト光
量を調整をする必要がなく、常に一定のコントラスト比
の表示画面が得られる。従って、常に優れた視認性で表
示画面が見えるため、安全性に優れ、且つ、長時間観察
した場合でも従来の液晶表示装置に比べ疲労か少ないと
いう効果がある。

更に、第２の受光素子の出力によりバックライト自体の
劣化などを検知することができ、自動車のインストルメ
ントパネル用、航空機のコックピット用など安全性か重
要な場合に有効である。

加えて、受光素子が液晶表示パネルに作り込まれている
ため、軽量・小形化が可能である。また、アクティブマ
トリクス型の液晶表示装置では、スイッチング素子の活
性層と受光素子の活性層とを同材料とすれば、製造工程
・コストを従来の受光素子を具備しない液晶表示装置と
全く同様にすることができるという効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例における液晶表示パネルの
一例を示す外観図、第２図はこの発明の一実施例におけ
る一画素と受光素子の断面の一例を示す構造図、第３図
はこの発明の一実施例における回路系統のブロックの一
例を示す図、第４図はこの発明における周囲光量とバッ
クライト光量との関係の一例を示す図、第５図はこの発
明と従来例における周囲光量と表示画面のコントラスト
比との関係の一例を示す図、第６図はこの発明の他の実
施例における液晶表示パネルの一例を示す平面図である
。１・・・第１基板　　　　２・・・第２基板４ａ・・・
第１の受光素子４ｂ・・・第２の受光素子２５・・・液晶層　　　　２８・・・液晶表示パネル２
９・・・バックライト

Claims

【特許請求の範囲】第１及び第２基板と、この第１及び第２基板の間に挟持
された液晶層と、前記第１及び第２基板の少なくとも一
方の周辺部分に形成された第１及び第２の受光素子とを
有する液晶表示パネルと、この液晶表示パネルに隣接し
て設置されたバックライトと、前記第１及び第２の受光
素子の入射光量を検知する第１の回路と、前記第１及び
第２の受光素子の入射光量によって前記バックライトの
出力光量を調節する第２の回路とを備えた液晶表示装置
において、前記第１の受光素子は周囲の外光を検出するのに対し前
記第２の受光素子は前記バックライトからの光を検出し
、前記第２の回路は前記入射光量が大きいとき前記バッ
クライトの出力光量が大きく、前記入射光量が小さいと
き前記バックライトの出力光量が小さくなるように自動
調節することを特徴とする液晶表示装置。